Question

3．隨著我國航天科技水平的迅速發(fā)展，探測火星已成為我國航天科技發(fā)展的遠景目標，但要把人類送卜火星，還有許多航天技術(shù)問題需要解決，如：如何提供在往返路程中宇航員呼吸所需要的氧氣和消除呼吸過程中產(chǎn)生的二氧化碳就是一個值得研究的問題．已知一個成年人平均每年要呼吸空氣6570000升左右，而目前的飛船飛往火星來回一趟需二年的時間，如果在飛船發(fā)射時攜帶全部所需的氧氣，則數(shù)量很大，將大大提高發(fā)射的成本和難度．
（1）若飛船上有三名宇航員，請計算來回火星一趟，理論上需要氧氣11838千克．（氧氣的密度是1.43g/L，答案取整數(shù)）
（2）有人提出在飛船上供氧的兩個方案：
①通過太陽能電池產(chǎn)生的電流來電解水
②通過下列化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氧氣2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂
從減輕飛船發(fā)射重量和消除呼吸過程中產(chǎn)生的二氧化碳的角度請你評價這兩個方案最主要的優(yōu)缺點（各寫一點）

方  案	優(yōu)    點	缺    點
方案①
方案②

（3）也有科學(xué)家提出研究使宇航員人工冬眠的技術(shù)或加快飛船速度，縮短航行時間來    減少氧氣的攜帶量．你是否有較好的方案，請舉一例在飛船內(nèi)種植光合作用效率高的植物；你提出該方案的簡要理由是二氧化碳和氧氣循環(huán)利用，既能減輕飛船發(fā)射時的質(zhì)量又能同時消除呼吸過程產(chǎn)生的二氧化碳．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題目給出信息進行計算，注意是3個人往返，一次2年，且要把空氣換算成氧氣．
（2）從飛船質(zhì)量和反應(yīng)產(chǎn)物是否污染或影響環(huán)境等方面回答．
（3）根據(jù)自然界中碳、氧循環(huán)途徑系統(tǒng)，即光合作用與呼吸作用的聯(lián)系回答．

解答 解：（1）需要氧氣的質(zhì)量=2年×6570000 L/年×21%×1.43 g/L×3=11838260g=11838kg．
（2）方案①產(chǎn)生同質(zhì)量的氧氣，飛船發(fā)射時質(zhì)量較輕，但不能同時消除呼吸過程產(chǎn)生的二氧化碳；方案②產(chǎn)生氧氣的同時能消除呼吸過程產(chǎn)生的二氧化碳，但產(chǎn)生同質(zhì)量的氧氣時飛船發(fā)射質(zhì)量較重．
（3）根據(jù)自然界中碳、氧循環(huán)，可在飛船內(nèi)種植光合作用效率高的植物，利用光合作用平衡空氣中的氧氣和二氧化碳的相對穩(wěn)定．
故答案為：
（1）11838；
（2）

方案	優(yōu)    點	缺    點
方案①	產(chǎn)生同質(zhì)量的氧氣，飛船發(fā)射時質(zhì)量較輕	不能同時消除呼吸過程產(chǎn)生的二氧化碳
方案②	產(chǎn)生氧氣的同時能消除呼吸過程產(chǎn)生的二氧化碳	產(chǎn)生同質(zhì)量的氧氣時飛船發(fā)射質(zhì)量較重

（3）在飛船內(nèi)種植光合作用效率高的植物；二氧化碳和氧氣循環(huán)利用，既能減輕飛船發(fā)射時的質(zhì)量又能同時消除呼吸過程產(chǎn)生的二氧化碳．

點評 實驗方案的設(shè)計和評價，是素質(zhì)教育對化學(xué)實驗教學(xué)的能力培養(yǎng)目標之一，而能力的考查又逐漸成了中考重點和熱點，但是，該內(nèi)容也是學(xué)習(xí)難點，應(yīng)重點練習(xí)，養(yǎng)成對實驗進行評價、自我設(shè)計實驗的習(xí)慣．