Question

Na₂O₂曾經(jīng)是潛水艇或航天器中最理想的供氧劑．右下表是人體呼出氣體的成分（均為體積百分含量）．

	空氣成分	人體呼出氣體成分
N2	78%	74%
O2	21%	16%
H2O	0.5%	6%
CO2	0.03%	4%

（1）已知一個(gè)人一天大約要產(chǎn)生16molCO₂，若全部被Na₂O₂吸收，需要Na₂O₂

 

g．
（2）若要使被吸收的CO₂與產(chǎn)生的O₂體積相等，就需要在Na₂O₂中添加KO₂．計(jì)算要達(dá)到該目的，Na₂O₂與KO₂的物質(zhì)的量之比．
已知：4KO₂+2CO₂→2K₂CO₃+3O₂
（3）計(jì)算100L空氣經(jīng)過(guò)人體呼吸后，呼出氣體中O₂、H₂O（g）、CO₂的體積（相同狀況下，保留2位小數(shù)）．
（4）為保持航天器中空氣成分恒定，并充分利用資源，需對(duì)人體呼出的氣體進(jìn)行處理，無(wú)用物質(zhì)排出航天器．100L空氣經(jīng)過(guò)人體呼吸后，欲使呼出的氣體經(jīng)過(guò)處理后恢復(fù)原空氣成分且體積仍為100L（可供使用的化學(xué)試劑只有Na₂O₂）．通過(guò)計(jì)算回答：若先利用CO₂，是否還要利用水蒸氣？若需要利用水蒸氣，需要水蒸氣多少升？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)二氧化碳和過(guò)氧化鈉之間的關(guān)系式計(jì)算；
（2）根據(jù)Na₂O₂、KO₂分別和二氧化碳反應(yīng)的方程式特點(diǎn)計(jì)算；
（3）呼吸前后，氮?dú)獠粎⒓臃磻?yīng)，所以氮?dú)獾牧坎蛔�，根�?jù)氮?dú)獾牧坑?jì)算呼出的氣體體積，再根據(jù)各氣體占有的分?jǐn)?shù)計(jì)算即可；
（4）根據(jù)二氧化碳和氧氣的量計(jì)算是否還需要水蒸氣參加反應(yīng)．

解答：解：（1）過(guò)氧化鈉和二氧化碳的反應(yīng)方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，設(shè)需要過(guò)氧化鈉的質(zhì)量為x，
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂
156g   2mol
x      16mol
x=

156g×16mol

2mol

=1248g，
答：需要過(guò)氧化鈉的質(zhì)量是1248g；
（2）Na₂O₂和 CO₂反應(yīng)方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，
KO₂和 CO₂反應(yīng)方程式為：4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂，
根據(jù)反應(yīng)方程式知，要使被吸收的CO₂與產(chǎn)生的O₂體積相等，則參加反應(yīng)的n（Na₂O₂）：n（KO₂）=2：4=1：2，
答：n（Na₂O₂）和n（KO₂）之比為1：2；
（3）呼吸前后，氮?dú)獠粎⒓臃磻?yīng)，所以氮?dú)獾牧坎蛔�，呼入的氣體中氮?dú)怏w積=100L×78%=78L，氮?dú)獾牧坎蛔�，所以呼出的氣體體積=78L÷74%=105.4L，所以V（O₂）=

78L

74%

×16%=16.86L，V（CO₂）=

78L

74%

×4%=4.22L，V（H₂O）=

78L

74%

×6%=6.32L，
答：呼出的氣體中含有V（O₂）=16.86L，V（CO₂）=4.22L，V（H₂O）=6.32L；
（4）呼入氣體中氧氣的體積=100L×21%=21L，呼出的氣體中氧氣的體積是16.86L，所以氧氣體積減少為（21-16.86）L=4.14L O₂，二氧化碳?xì)怏w增加的量=

78L

74%

×4%-100L×0.03%=4.22L-0.03L=4.19L，將增加的CO₂用Na₂O₂吸收，生成O₂是二氧化碳的一半為2.095L，為補(bǔ)足減少的4.14L O₂，還需要2.045L O₂，則需要用Na₂O₂吸收 H₂O體積為氧氣的2倍=2.045L×2=4.09L，剩余的水=6.32L-4.09L=1.73L液化回收，
答：還需要水蒸氣參加反應(yīng)，需要水蒸氣的體積是4.09L．

點(diǎn)評(píng)：本題以過(guò)氧化鈉為載體考查物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算，明確表格中氮?dú)夂�量變小的原因是解本題關(guān)鍵，難度較大．