Question

25、隨著我國(guó)航天科技水平的迅速提高，探測(cè)火星已成為我國(guó)航天科技發(fā)展的遠(yuǎn)景目標(biāo)，但要把人類(lèi)送上火星，還有許多航天技術(shù)問(wèn)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(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳就是一個(gè)值得研究的問(wèn)題．已知一個(gè)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(lái)回一趟需要兩年的時(shí)間．如果在飛船發(fā)射時(shí)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(qǐng)計(jì)算來(lái)回火星一趟，理論上需要氧氣

11838（按氧氣體積分?jǐn)?shù)為21%計(jì)算）或11274（按氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%計(jì)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(gè)方案：①通過(guò)太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電流來(lái)電解水；
②通過(guò)如下反應(yīng)產(chǎn)生氧氣：過(guò)氧化鈉+二氧化碳→碳酸鈉+氧氣．請(qǐng)你評(píng)價(jià)這兩個(gè)方案最主要的優(yōu)缺點(diǎn)．答：

方案①產(chǎn)生同質(zhì)量的氧氣，飛船發(fā)射時(shí)質(zhì)量較輕，方案②產(chǎn)生氧氣的同時(shí)能消除呼吸過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳

（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(shí)間來(lái)減少氧氣的攜帶量．你是否有較好的方案？請(qǐng)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(jiǎn)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(shí)的質(zhì)量又能同時(shí)消除呼吸過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)題目給出信息進(jìn)行計(jì)算，注意是3個(gè)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）2年×6570000 L/年×21%×1.43 g/L×3=11838000g=11838kg（按氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%計(jì)算為11274kg）．
（2）方案①不帶發(fā)電設(shè)備，減輕飛船的質(zhì)量，但反應(yīng)同時(shí)生成易燃的氫氣；方案②產(chǎn)生氧氣的同時(shí)能消除呼吸過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳，但也產(chǎn)生副產(chǎn)物碳酸鈉．
（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(duì)穩(wěn)定．
故答案為：（1）11838（按氧氣體積分?jǐn)?shù)為21%計(jì)算）或11274（按氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%計(jì)算）；（2）方案①產(chǎn)生同質(zhì)量的氧氣，飛船發(fā)射時(shí)質(zhì)量較輕，方案②產(chǎn)生氧氣的同時(shí)能消除呼吸過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳方案；（3）在飛船內(nèi)種植光合作用效率高的植物；能使二氧化碳和氧氣循環(huán)利用，既能減輕飛船發(fā)射時(shí)的質(zhì)量又能同時(shí)消除呼吸過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳．
故答案為：（1）11838（按氧氣體積分?jǐn)?shù)為21%計(jì)算）或11274（按氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%計(jì)算）；（2）方案①產(chǎn)生同質(zhì)量的氧氣，飛船發(fā)射時(shí)質(zhì)量較輕，方案②產(chǎn)生氧氣的同時(shí)能消除呼吸過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳方案；（3）在飛船內(nèi)種植光合作用效率高的植物；能使二氧化碳和氧氣循環(huán)利用，既能減輕飛船發(fā)射時(shí)的質(zhì)量又能同時(shí)消除呼吸過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳．

點(diǎn)評(píng)：實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，是素質(zhì)教育對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力培養(yǎng)目標(biāo)之一，而能力的考查又逐漸成了中考重點(diǎn)和熱點(diǎn)，但是，該內(nèi)容也是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，應(yīng)重點(diǎn)練習(xí)，養(yǎng)成對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)我自我設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣．