Question

隨著我國(guó)航天科技水平的迅速發(fā)展，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)，但要把人類送上火星，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(gè)值得研究的問題。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回一趟需兩年的時(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)若飛船上有三名宇航員，請(qǐng)計(jì)算來回火星一趟，理論上需要氧氣____________kg(氧氣的密度是1.43 g·L^-1，答案取整數(shù))。

(2)有人提出在飛船上供氧的兩個(gè)方案。

①通過太陽(yáng)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:過氧化鈉+二氧化碳碳酸鈉+氧氣。

從減輕飛船發(fā)射重量和消除呼吸過程產(chǎn)生的二氧化碳的角度，請(qǐng)你評(píng)價(jià)這兩個(gè)方案最主要的優(yōu)缺點(diǎn)(各寫一點(diǎn)):

方案	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)
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(shí)間來減少氧氣的攜帶量。你是否有較好的方案，請(qǐng)舉一例__________________;你提出該方案的簡(jiǎn)要理由是__________________。

Answer 1

思路解析：以我國(guó)航天科技的迅速發(fā)展為試題背景，與考生共同探討飛船上供氧方案，試題具有高起點(diǎn)，低落點(diǎn)的特點(diǎn)。既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生愛科學(xué)的精神，又能啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，思考解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。此題判斷方法是:緊緊圍繞“飛船上供氧”這一條件，分析可知:①電解水法中CO₂無法消除;②用Na₂O₂吸收CO₂放出O₂法中，飛船裝載Na₂O₂的總量有限;③要能吸收呼吸時(shí)產(chǎn)生的CO₂而又要有足夠的O₂不斷生成，考生自然會(huì)聯(lián)想到植物的光合作用，從而解答此題。

答案：(1)11 838(按氧氣體積分?jǐn)?shù)為21%計(jì)算)或11 274(按氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%計(jì)算);

(2)

方案	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)
方案①	產(chǎn)生同質(zhì)量的氧氣，飛船發(fā)射時(shí)的質(zhì)量較輕	不能同時(shí)消除呼吸過程中產(chǎn)生的二氧化碳
方案②	產(chǎn)生氧氣的同時(shí)能消除呼吸過程中產(chǎn)生的二氧化碳	產(chǎn)生同質(zhì)量的氧氣時(shí)，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(shí)的質(zhì)量又能同時(shí)消除呼吸過程產(chǎn)生的二氧化碳。