2024成都中考化学复习-探秘空间站中的水气的循环系统 课件

这是一份2024成都中考化学复习-探秘空间站中的水气的循环系统 课件，共32页。PPT课件主要包含了构建网络，H2O2，CO2，H2O，H2CO3，CaCO3，氢气的燃烧，过氧化氢的分解，碳酸的分解，碳酸盐与酸等内容，欢迎下载使用。
2023年5月30日，神州十六号顺利进驻空间站组合体。神州十六号计划于今年11月返回，宇航员会在空间站工作生活半年左右。通过右侧的视频，让我们一起观察宇航员在天宫一号是如何生活的。
在进入探寻空间站中水气循环系统之间，我们先来做个小热身活动——相关反应构建以二氧化碳和水为主体的网络体系。
箭头指出：性质→用途箭头指入：物质制备
人类维持正常的生命活动需要呼吸，进食及饮水。
我国天宫空间站能支持3名宇航员长期驻留，乘组轮换期间可支持6人驻留。在天宫空间站这样的孤立系统中，宇航员如何维持自身的生命活动呢？
1.宇航员呼吸所需的氧气从何而来？2.宇航员呼出的二氧化碳如何处理？3.宇航员维持生命生活所需的水如何获取？
实验室怎么获取氧气呢？
1.加热高锰酸钾（KMnO4）制取氧气
2.分解过氧化氢(H2O2)溶液制取氧气
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O2 2H2O+O2↑
2KClO3 2KCl+3O2↑
3.加热氯酸钾(KClO3)制取氧气
宇航员可以在太空使用这些制取氧气的方式吗？
你能写出高氯酸锂分解的化学方程式吗？
从什么角度评价获取氧气的途径呢？
安全性、原料、能量的来源、携带运输成本
空间站为什么使用高氯酸锂作为氧气的备用系统的原料呢？，可以使用别的固体药品替换吗？
根据已有知识，怎样能吸收二氧化碳呢？
1.用水吸收：CO2能溶于水，且与水反应
2.用碱吸收：CO2与澄清石灰水反应
CO2+H2O===H2CO3
空间站能使用水吸收二氧化碳吗？
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
碳酸不稳定，易分解：H2CO3===CO2↑+H2O
空间站会使用哪种碱来吸收二氧化碳呢？
你能写出固体氢氧化锂、氢氧化钾与二氧化碳反应的化学方程式吗？
CO2+2LiOH===Li2CO3+H2O，CO2+2KOH===K2CO3+H2O
评价角度有：吸收效果，质量效率、产物的应用价值等。
怎样评价二氧化碳吸收时使用哪种方式更好呢？
二氧化碳与氢氧化钠反应：CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O
高氯酸锂(LiClO4)在加热条件下分解生成氯化锂(LiCl)
国际空间站使用固体氢氧化锂(LiOH)吸收呼出的二氧化碳，生成碳酸锂(LiCO3)和水。
CO2+2LiOH===Li2CO3+H2O
碳酸锂溶于高氯酸中，可以得到高氯酸锂。实现了锂元素的循环利用。
你能想到其他的物质也可以实现这样的循环吗？
你知道哪些可以获得水的途径呢？
2H2O2 2H2O+O2↑
H2CO3===H2O+CO2↑
CaCO3+2HCl===CaCl2+2H2O+CO2↑
NaOH+HCl===NaCl+H2O
沉淀、过滤、吸附、蒸馏
哪种途径更适合宇航员获取呢？
怎样进行废水的回收利用呢？
萨巴蒂尔系统可以将电解水的一种产物与二氧化碳在一定条件下转化为水和甲烷(CH4)。
X+CO2===CH4+2H2O
反应前有1个C原子，2个O原子
反应后有1个C原子，8个H原子，2个O原子
由化学反应前后各元素种类和原子个数不变知，物质X为H2。
电解水的一种产物X与二氧化碳反应的表达式:
国际空间站的水气循环系统——萨巴蒂尔系统
例：有同学在“天宫课堂”中提问：“宇航员呼出的二氧化碳在空间站中如何处理?”。为了解决空间站中二氧化碳堆积问题，可采用过氧化钠(Na2O2)进行吸收，其化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+X。(1)其中X的化学式为____。(2)若该过程中产生1 kgX，则宇航员呼出了多少千克的CO2？
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+X
反应前有4个Na原子，8个O原子，2个C原子
反应后有4个Na原子，6个O原子，2个C原子
由化学反应前后各元素种类和原子个数不变知，物质X为O2。
(2)解：设宇航员呼出CO2的质量为x2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 88 32 x 1 kg x=2.75kg答：若该过程中产生1 kg X，则宇航员呼出了2.75千克的CO2。
绘制空间站的水气整合系统简单示意图
国际空间站的水气整合系统示意图
天宫空间站的环境控制与生命保障系统
3.观察现象，获取数据
2.消耗密闭装置中的氧气，制造气压差
你能使用下列提供的仪器和药品设计简单装置测定空气中的氧气含量吗？
实验仪器：酒精灯，注射器，具支试管，铁架台
1.连接装置，使注射器Ⅰ中不留空气，注射器Ⅱ中留有一定体积空气，检查装置的气密性；2.在支具试管中加入足量的铜粉，塞上橡皮塞，记录注射器Ⅱ中气体体积；3.用酒精灯加热，交替推动两注射器的活塞；4.停止加热，冷却至室温，将注射器中的气体全部挤入具支试管，待注射器Ⅱ的活塞稳定后，读取并记录气体体积5.实验结束后，清洗仪器。将具支试管中装满水并塞上塞子，使注射器Ⅰ和Ⅱ中均无气体或者液体残留，将试管中的水倒入量筒，测定体积。
检查装置气密性的方式有哪些？交替推动两注射器的活塞的目的是什么呢？
1.我国神州载人飞船供氧系统中含有下列物质，其中属于氧化物的是( )A.O2D.Na2CO3
2.中国航天员在空间站所需的部分水由呼吸产生的二氧化碳通过化学反应生成，反应的微观示意图如下。下列说法正确的是( )A.乙和丁中氢元素的化合价相同B.参加反应的甲和乙分子个数比为1:3C.反应前后原子种类和数目均不改变D.参加反应的甲和生成的丙质量比为1:1
乙由两个氢原子组成，是氢气，氢元素的化合价是0价；丁由两个氢原子和一个氧原子组成，是水，氢元素的化合价是+1价。
3.(2023湖北宜昌) 2023 年 5 月 30 日,我国“神舟十六号”载人航天飞船成功发射。 为保证宇航员正常的生命活动，空间站内的空气需与我们周围的空气组成相近，主要采用以下循环系统：(1)空间站内空气中含量最多且不会被宇航员消耗的气体是_____(填化学式,下同)，补充氧气的化学反应有_____(填序号)。空间站用活性炭净化空气，是利用它的______性。　　　　　　　。
(2)反应④的化学方程式是_______________________；此系统中循环利用的物质有___________________。
H2O、O2、H2、CO2
4.“感知宇宙奥秘，放飞航天梦想”。中国空间站“天宫课堂”于2021年12月9日和2022年3月22日开讲，“在空间站里，氧气和二氧化碳是怎么循环的呢？”空间站中水、气整合循环系统利用“萨巴蒂尔反应”，将CO2转化为H2O，配合氧气生成系统实现O2的再生。流程如图所示：(1)蒸发水气时，从微观角度分析，液态水和气态水的区别是_________________。
水分子间间隔不同
(2)在氧气生成系统中，运用电解水的方法，发生此反应时不变的粒子是________________。(3)在流程所示的物质转化中，进入氧气生成系统发生电解水的质量_____(填“大于”“等于”“小于”)萨巴蒂尔反应系统中生成水的质量。
氧气生成系统中水全部分解为氢气，氢气经萨巴蒂尔反应器生成H2O和CH4，由质量守恒可知，进入氧气生成系统水的质量大于萨巴蒂尔生成水的质量。
(4)萨巴蒂尔反应系统中生成的水是软水，请写出一种你知道的软水________________。(5)站内O2的来源主要是电解水，备用O2来源由加热高氯酸锂(LiClO4)获得，该反应的化学方程式为_____________________；除此之外，备用氧气还可以通过粉末状的氯酸钠(NaClO3)和细铁粉混合物：其中铁粉的作用是燃烧提供热量，供给氯酸钠分解为氯化钠和氧气，写出氯酸钠分解的化学方程式________________________。
蒸馏水(或纯净水)
LiClO4 LiCl+2O2↑
2NaClO3 2NaCl+3O2↑