Question

25、隨著我國航天科技水平的迅速提高，探測火星已成為我國航天科技發(fā)展的遠景目標，但要把人類送上火星，還有許多航天技術問題需要解決．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6 570 000 L左右．而目前的飛船飛往火星來回一趟需要兩年的時間．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3名宇航員，請計算來回火星一趟，理論上需要氧氣11838（按氧氣體積分數(shù)為21%計算）或11274（按氧氣體積分數(shù)為20%計算） kg．（氧氣的密度是1.43 g/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通過如下反應產(chǎn)生氧氣：過氧化鈉+二氧化碳→碳酸鈉+氧氣．請你評價這兩個方案最主要的優(yōu)缺點．答：方案①產(chǎn)生同質(zhì)量的氧氣，飛船發(fā)射時質(zhì)量較輕，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．
（3）也有科學家提出研究使宇航員人工冬眠的技術，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能使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：該題以火星探測往返一次所需氧氣的量為背景，來考查空氣中氧氣的含量，評價飛船上供養(yǎng)的方法以及尋求新的供養(yǎng)方法．

解答：解：（1）按氧氣體積分數(shù)為21%計算，若飛船上有3名宇航員，請計算來回火星一趟，理論上需要氧氣（6 570 000 L×2×3×21%×1.43 g/L）÷1000═11838kg或按氧氣體積分數(shù)為20%計算，需要氧氣11274kg．
（2）由題意可知這兩種供養(yǎng)方案各有優(yōu)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，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
（3）從各種獲得氧氣的方法可知，在飛船內(nèi)種植光合作用效率高的植物是可行的．它的優(yōu)點是能使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：該題集計算、實驗評價、設計實驗于一體，同時又是信息和開放型試題，有一定難度．