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

探秘空间站中的水气循环系统——氧气、二氧化碳和水的循环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。构建网络H2O2CCOCO2H2OO2H2CO3CaCO3如何用所学的反应把这些物质关联起来呢？O2成果检验箭头指出：性质→用途箭头指入：物质制备H2O2CCOCO2H2OO2H2CO3CaCO3O2O2O2H2H2OH2加热自然界中的气体循环人类维持正常的生命活动需要呼吸，进食及饮水。

资料卡片兵马未到粮草先行，天舟二号载着鱼香肉丝、宫保鸡丁等120多种美食，早早就在空间站等着3位航天员入住。食物问题已得到解决，那宇航员呼吸所需的氧气和日常饮水要怎么办呢？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？思考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？任务1：宇航员呼吸所需的氧气从哪里来的？复习回顾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↑2H2O22H2O+O2↑2KClO32KCl+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？

资料卡片空间站中的氧气来源主要有三种方式：①加压氧气罐：纯氧压缩之后，再通过货运飞船送上去。②电解法：电解水，得到氢气和氧气。2H2O2H2↑+O2↑电解2L多的水，就可以满足三名宇航员一天的消耗。③固体分解法：氧气的备用系统高氯酸锂(LiClO4)在加热条件下分解生成氯化锂(LiCl)和氧气(O2)。你能写出高氯酸锂分解的化学方程式吗？LiClO4LiCl+2O2↑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、携带运输成本思考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？任务2：宇航员呼出的二氧化碳是如何处理的？复习回顾根据已有知识，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思考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？

资料卡片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(Li2CO3)和水。氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)也可以吸收二氧化碳。且在相同条件下，氢氧化锂(LiOH)吸收二氧化碳的质量最大。思考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你现在知道为什么要用高氯酸锂作为氧气备用系统的原料了吗？LiClO4LiCl+2O2↑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。想一想你能想到其他的物质也可以实现这样的循环吗？任务3：宇航员日常饮用的水怎么获取呢？复习回顾你知道哪些可以获得水的途径呢？氢气的燃烧2H2+O22H2O过氧化氢的分解碳酸的分解碳酸盐与酸酸碱中和反应废水的回收利用2H2O22H2O+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？

资料卡片空间站中的水资源来源也不同，最简单的一种就是通过地面携带和货运飞船补给而来的水，并且大部分的水资源都是取自地球。当然空间站的水资源也可以通过燃料电池生成水。在长期飞行中，因用水量很大，除了上述渠道外，还需利用回收和再生水，降低载货飞船的负载。目前天宫一号的水资源再生率已达到95%，国际空间站的水资源再生率已达到90%。想一想怎样进行废水的回收利用呢？净水过程中的主要步骤回顾取水沉淀过滤活性炭吸附消毒明矾：吸附沉降将不溶物与液体分离静置沉淀加絮凝剂明矾吸附色素和异味净水过程中，哪些步骤发生了化学变化？哪些步骤发生了物理变化？

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是什么物质呢？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原子质量守恒定律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:拓展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1kgX，则宇航员呼出了多少千克的CO2？O22Na2O2+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。质量守恒定律(2)解：设宇航员呼出CO2的质量为x2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O28832x1kg

x=2.75kg答：若该过程中产生1kgX，则宇航员呼出了2.75千克的CO2。实践绘制空间站的水气整合系统简单示意图CO2再利用反应器航天员呼吸水电解制氧装置实践成果展示CO2再利用反应器航天员呼吸水电解制氧装置H2OO2H2OH2CO2CH4拓展国际空间站的水气整合系统示意图拓展天宫空间站的环境控制与生命保障系统任务4：如何检验太空站中的氧气含量是否达标？复习回顾测定空气中氧气含量的设计思路是什么？3.观察现象，获取数据1.装置密封2.消耗密闭装置中的氧气，制造气压差拓展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？实验药品：铜粉实验仪器：酒精灯，注射器，具支试管，铁架台实验操作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。铜粉实验装置思考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.O2 B.CO2C.NaOH D.Na2CO3B小试牛刀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由反应的微观示意图知，化学方程式为CO2+4H2CH4+2H2O，甲是二氧化碳，乙是氢气，甲和乙的分子数之比为4:1C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。由反应的微观示意图知，化学方程式为CO2+4H2CH4+2H2O，甲是二氧化碳，丙是甲烷，参加反应的甲和生成丙的质量比是11:43.(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。。吸附N2①③(2)反应④的化学方程式是_______________________；此系统中循环利用的物质有___________________。CO2+4H22H2O+CH4H2O、O2、H2、CO24.“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_________________。航天员H2OO2萨巴蒂尔反应器CO2氧气生成系统H2H2OX

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。航天员H2OO2萨巴蒂尔反应器CO2氧气生成系统H2H2OCH4氢原子和氧原子大于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