Question

航天飞行器座舱内空气更新过程如下图所示：
（1）Ⅱ是CO₂和H₂的反应装置，该反应的化学方程式为______．
（2）从装置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可看出，O₂的来源是CO₂和H₂O，宇航员每天消耗28mol O₂，呼出23mol CO₂，则宇航员每天呼出的气体中含H₂O______mol．
（3）以下是另一种将CO₂转化为O₂的实验设想：上述设想优点是：①吸收航天器中宇航员排出的二氧化碳气体同时产生氧气以供呼吸；②______．
（4）某同学根据Mg与CO₂反应原理，推测钠也应能在CO₂中燃烧．为了确定其生成产物并进行实验论证，请你参与以下研究过程．该同学按实验要求，用下列装置进行实验（已知PdCl₂溶液能被CO还原得到黑色的Pd），请完成下列问题：
①若装置6中有黑色沉淀，装置4中的残留固体（只有一种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式为：______．
②若装置6中溶液无明显现象，装置4中残留固体（有两种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式为：______．
③指导老师认为，不仅要检验残留固体中是否有碳酸钠还要检验其中是否有氧化钠和碳，当确认钠充分反应后，请你设计一个简单实验，验证装置4中得到的残留固体中是否含有碳：______．

Answer 1

解：（1）依据图示可知，反应物为二氧化碳和氢气，生成物为碳和水，故反应的化学方程式为2H₂+CO₂=2H₂O+C，
故答案为：2H₂+CO₂=2H₂O+C；
（2）根据氧元素守恒计算，通过图示可以看出这一更新过程中元素在整个变化中的质量并没有改变，则有呼出的氧元素的质量等于消耗氧元素的质量，消耗氧气的物质的量为28mol，即n（O）=56mol，23molCO₂中含有n（O）=46mol，则需要水的物质的量为56-46=10mol，故答案为：10；
（3）②另一种将CO₂转化为O₂的实验设想．将Mg条在CO₂中点燃生成MgO和C．加稀盐酸MgO被溶解生成MgCl₂?6H₂O和H₂O．H₂O被Cl₂氧化生成HCl和O₂；MgCl₂?6H₂O在HCl存在下转化为MgCl₂，最后电解MgCl₂制取Mg和Cl₂．可以循环利用，
故答案为：生成的Mg和Cl₂可以循环利用；
（4）①由题意可知，装置4中的残留固体（只有一种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，说明生成碳酸钠，装置6中有黑色沉淀，说明PdCl₂溶液能被CO还原得到黑色的Pd，所以反应物为碳酸钠和CO，反应的化学方程式为
2Na+2CO₂=Na₂CO₃+CO，故答案为：2Na+2CO₂=Na₂CO₃+CO；
②装置4中残留固体（有两种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，其中一种固体为碳酸钠，另一种固体为C，反应的方程式为4Na+3CO₂=2Na₂CO₃+C，故答案为：4Na+3CO₂=2Na₂CO₃+C；
③根据C不溶于水分析，将4中固体加足量水，有不溶黑色固体，则生成物中有C，
故答案为：将4中固体加足量水，有不溶黑色固体，则生成物中有C．
分析：（1）依据图示可知，反应物为二氧化碳和氢气，生成物为碳和水，以此书写化学方程式；
（2）根据氧元素守恒计算，通过图示可以看出这一更新过程中元素在整个变化中的质量并没有改变，则有呼出的氧元素的质量等于消耗氧元素的质量；
（3）②反应后生成Mg和Cl₂可以循环利用；
（4）①由题意可知，装置4中的残留固体（只有一种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，说明生成碳酸钠，装置6中有黑色沉淀，说明PdCl₂溶液能被CO还原得到黑色的Pd，所以反应物为碳酸钠和CO；
②装置4中残留固体（有两种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，其中一种固体为碳酸钠，另一种固体为C；
③根据C不溶于水分析．
点评：该题联系学生感兴趣的实际新知识，有助于学生能力的考查，必须活学活用才能解好这类有新意的试题．