12.(2010·模拟题)2008年9月29日,“神舟”七号飞船返回舱着陆。我国首次真正意义上有人参与的空间飞行试验取得圆满成功。“神七”有一室一厅,其环境舒适程度优于“神六”。为使航天员拥有一个稳定的、良好的生存环境,一般在飞船内装有“金属过氧化物处理系统”,即不断地把座舱内的空气通过盛放金属过氧化物(以Na2O2为例)的装置,并把处理后的气体充入座舱内。
(1)写出有关反应的方程式:_______________________,__________________________。处理后的气体充入座舱时,应注意采取的一项措施是_______ ________________。
(2)有人认为如用KO2(超氧化钾)代替Na2O2也能达到同样的目的(生成物也相似)并具有优越性。写出超氧化钾与CO2反应的化学方程式:_______________________________。
(3)计算用等质量的Na2O2和KO2分别与CO2反应产生O2的体积比________。
(4)等物质的量的CO2分别与足量Na2O2、KO2反应生成O2的体积比________。
(5)从(3)(4)计算结果中可得出的结论是________________________________________;
理由是____________________________________________________________。
解析:(1)在座舱内,航天员呼出的CO2气体和水蒸气均可与Na2O2反应:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。为防止处理后的空气过于干燥,不利于航天员的生活,处理过程中需要不断补充适量的水分。
(2)通过类比可写出KO2与CO2反应的方程式:4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2。
(3)由(1)(2)中的方程式可推出Na2O2、KO2分别与CO2反应放出O2的量的关系:
2Na2O2 - O2
2×78 g 1 mol
a g
4KO2 - 3O2
4×71 g 3 mol
a g
所以生成O2的物质的量之比即体积比为:∶=0.61∶1。
(4)由(1)(2)中的方程式可知,等物质的量的CO2分别与足量的Na2O2、KO2反应生成O2的体积比为1∶3。
(5)从上述(3)(4)的计算结果看,金属过氧化处理系统中用KO2更为合适。因为不论是等物质的量还是等质量,KO2的效率均比Na2O2高。从消耗CO2的量看,消耗相同的CO2,KO2放出O2的效率也比Na2O2的高,所以选用KO2作为补氧剂更合适。
答案:(1)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ 不断补充适量的水分
(2)4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2 (3)0.61∶1 (4)1∶3
(5)用KO2更为合适 消耗等量的CO2,使用KO2放出的O2比Na2O2放出的O2多