《2025年启东中学作业本九年级化学上册鲁教版》

1. 中国空间站已进入长期有人驻留模式。航天员的生存离不开氧气,某校实践小组的同学们在老师的组织下对空间站内氧气的来源、空气的成分等展开了项目式学习。
任务一:分析空间站内氧气来源
【分析讨论】同学们认为空间站内氧气应该来自现场制取。之前已学习了实验室制氧气的三种方法(分解过氧化氢、加热高锰酸钾、加热氯酸钾),还有工业制氧气的原理,同学们讨论后认为:
(1)这些方法都不适用于空间站制氧气,理由是需要携带大量原料（合理即可）(写一条)。
(2)空间站制氧气时需要考虑的因素是节约能源（合理即可）(写一条)。
任务二:了解绿色化学原则
不同于“先污染后治理”的思想和做法,绿色化学强调从源头上减少或消除污染。如采用无毒、无害的原料,反应不产生废物等。国际上认可的绿色化学原则有12条,可以用于评估一个化学反应对环境的友好程度。

其中，“原子的经济性”考虑的是在化学反应中究竟有多少原料的原子进入了产品之中。当反应物中的原子全部转化成我们需要的产物,这时的原子利用率为100%,请你根据原子利用率的公式,计算实验室制取氧气三种方法的原子利用率。
(3)原子利用率=$\frac{预期产物的质量}{全部生成物的质量总和}× 100\%$

任务三:探究空间站内制氧原理
【查阅资料】同学们上网查阅资料获悉,我国空间站的氧气来源于环境控制与生命保障系统中的电解制氧子系统,其原理是电解水。
【模拟实验】
(4)同学们设计实验模拟空间站制取氧气。
【反思评价】
(5)步骤①中发生反应的化学方程式为2H₂O \xlongequal{通电} 2H₂↑ + O₂↑。空间站内作为反应原料的水的来源是直接携带（合理即可）(写一条)。
(6)空间站获得氧气的方法与实验室制取氧气的几种方法相比,从原子利用率来看更高(填“高”或“低”)。
任务四:探究空间站内空气成分
【设计方案】
(7)同学们根据所学知识认为:空间站内的空气与地球上的空气成分应大致相同,但也有所区别,空间站内的空气成分只需保留氮气和氧气即可。之后他们在老师的帮助下向航天专家进行咨询,确定了自己的设计方案。
【小组交流】
(8)同学们在航天专家的介绍中得知,3名航天员在空间站密封舱内驻留24小时,舱内氧气分压随时间的变化如图所示。航天员中度活动时氧气分压迅速下降的原因是中度活动时消耗的氧气最多。
【成果分享】同学们以“资源循环助力航天”为主题设计了海报,在校园内进行了空间站环控生保技术科普宣传活动,与其他同学分享了项目式学习的成果。

答案： 1．（1）需要携带大量原料（合理即可）
（2）节约能源（合理即可）
$（3）2H₂O₂ \xlongequal{MnO₂} 2H₂O + O₂↑ 47.1％ $
$2KMnO₄ \xlongequal{△} K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑ 10.1％ $
$2KClO₃ \xlongequal[△]{MnO₂} 2KCl + 3O₂↑ 39.2％ $
（4）a、b玻璃管内产生气体的体积比约为2∶1 产生淡蓝色火焰 木条燃烧更剧烈
$（5）2H₂O \xlongequal{通电} 2H₂↑ + O₂↑ $直接携带（合理即可）
（6）高 （7）氮气和氧气
（8）中度活动时消耗的氧气最多