Question

【題目】航天航空業的發展離不開化學。

資料一、嫦娥四號探測器在西昌衛星發射中心由長征三號乙運載火箭發射并已成功著陸月球背面，我國探月走上新臺階。

思考與分析

（1）發射嫦娥四號運載火箭的燃料有偏二甲肼（ C2H8N2），發射時與助燃劑四氧化二氮（N2O4）劇烈反應, X的化學式為_________________________。偏二甲肼 （C2H8N2）分子和四氧化二氮 （ N2O4） 分子中含有的相同的微粒是_________________________（ 用化學用語表示）。

（2）鈦合金是制造航天器的重要材料，鈦在元素周期表中的部分信息及其原子結構示意圖如圖所示，下列說法正確的是________________________（填序號）。

A 圖中m=22, x=8 ,

B 鈦元素屬于金屬元素

C Ti4+的核外電子數為18

D 鈦原子核內有22個中子

（3）月球表面富含鈦鐵礦，其主要成分是鈦酸亞鐵（ FeTiO3），其中鈦元素的化合價為____________。

資料二、據報道:載人宇宙飛船或潛水艇中一般都要安裝盛放過氧化鈉（Na2O2）顆粒的裝置，其中過氧化鈉可作供氧劑。

活動與探究

某化學興趣小組同學對過氧化鈉非常好奇，進行了如下探究:

[提出問題]過氧化鈉是否為一種制氧劑? 與人呼出的哪種氣體發生反應?

[查閱資料]①人呼出的氣體中主要成分是N2、O2、 CO2和水蒸氣等;

NaOH溶液吸收CO2效果更好:; NaOH溶液與O2不反應

[提出猜想]過氧化鈉與人呼出的N2或CO2或水反應并生成氧氣。

[進行實驗]

實驗Ⅰ:驗證過氧化鈉與氮氣反應并生成氧氣

（1）實驗裝置如圖甲所示。

（2）實驗現象及結論:經判斷過氧化鈉與氮氣沒有發生反應，觀察到的現象是______________。

實驗Ⅱ:驗證過氧化鈉與水蒸氣反應并生成氧氣

（1）同學們在老師的指導下設計了如圖乙所示裝置。A裝置的作用是______________，發生的變化是_______________變化。

（2）實驗現象及結論:帶火星的木條復燃;過氧化鈉與水蒸氣發生反應并生成氧氣。

（3）若該反應還產生了氫氧化鈉，請你寫出反應的化學方程式________________。

實驗Ⅲ:驗證過氧化鈉與二氧化碳反應并生成氧氣

（1）同學們在老師的指導下設計了如圖丙所示裝置。A裝置中發生反應的化學方程式為__________________。

（2）實驗現象及結論:帶火星的木條復燃;過氧化鈉與二氧化碳發生反應并生成氧氣。

[反思與交流]

（1）某同學對實驗Ⅲ的設計提出質疑:認為該實驗不足以證明二氧化碳與過氧化鈉確實發生了反應，你認為他的理由是______________。

（2）根據上述實驗，載人宇宙飛船或潛水艇中一般都要安裝盛放過氧化鈉 （ Na2O2）顆粒的裝置，其主要原因是_______________。（填序號） 。

A 不需要加熱

B 過氧化鈉是固體

C 可以產生氧氣并消耗二氧化碳

（3）過氧化鈉可用于呼吸面具中作為氧氣的來源。健康成年人每分鐘需氧氣量約為0.224L （氧氣的密度是1.43g. L-1 ） ,假設氧氣主要來自于二氧化碳與過氧化鈉的反應（反應化學方程式為） ，現要維持100分鐘的呼吸.試計算:

①100分鐘的呼吸需要氧氣的質量約為______________g （計算結果保留整數）。

②至少需要準備過氧化鈉的質量約為_______________g；

Answer 1

【答案】H2O N BC +4 帶火星的木條沒有復燃 為反應提供水蒸氣 物理 2Na2O2+ 2H2O=4NaOH +O2↑ CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 二氧化碳中有少量水蒸氣，也能與過氧化鈉反應生成氧氣 ABC 32 156

【解析】

（1）據質量守恒定律可知，反應前后原子的種類、個數不變， ,4個X分子中有4個氧原子、8個氫原子 X的化學式為H2O。偏二甲肼 （C2H8N2）分子和四氧化二氮 （ N2O4） 分子中含有的相同的微粒是氮原子：N；

（2）在元素周期表中，元素名稱的左上角數字為原子序數，右上角的為元素符號，下邊的是相對原子質量。在原子結構示意圖中，小圓圈表示原子核，圓圈內的數字表示質子數。

A同一原子中，質子數=核外電子數=核電荷數=原子序數，圖中m=22, x=10 ,選項錯誤；

B 鈦元素名稱帶“钅”字旁，屬于金屬元素，選項正確；

C 陽離子帶電荷的數值等于失電子數，Ti4+的核外電子數為22-4=18，選項正確；

D 鈦原子核內有22個質子，選項錯誤；選BC；

（3）化合物中元素的化合價代數和為零，鈦酸亞鐵（ FeTiO3）中鐵元素顯+2價，氧元素顯-2價，其中鈦元素的化合價為+4價；

資料二、

實驗Ⅰ: （2）氧氣有助燃性，能使帶火星木條復燃，觀察到的現象是帶火星的木條沒有復燃，說明過氧化鈉與氮氣沒有發生反應，；

實驗Ⅱ:

（1）A裝置的作用是使水變成水蒸氣，發生的變化是物理變化；

（2）帶火星的木條復燃；說明過氧化鈉與水蒸氣發生反應并生成氧氣；

（3）若該反應還產生了氫氧化鈉，反應的化學方程式2Na2O2+ 2H2O=4NaOH +O2↑；

實驗Ⅲ:

（1）A裝置中發生反應是碳酸鈣和氯化氫生成氯化鈣、二氧化碳、水，化學方程式為CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；

[反思與交流]

（1）該實驗不足以證明二氧化碳與過氧化鈉確實發生了反應，理由是用稀鹽酸和石灰石反應制取的二氧化碳中有少量水蒸氣，也能與過氧化鈉反應生成氧氣；

（2）A 不需要加熱，節約能源；

B 過氧化鈉是固體便于攜帶；

C 可以產生氧氣并消耗二氧化碳，使人們活動的空間中二氧化碳的含量在合理范圍內，不會因二氧化碳含量過高而導致人缺氧；故選ABC；

（3）過氧化鈉可用于呼吸面具中作為氧氣的來源。健康成年人每分鐘需氧氣量約為0.224L （氧氣的密度是1.43g. L-1 ） ,假設氧氣主要來自于二氧化碳與過氧化鈉的反應（反應化學方程式為） ，現要維持100分鐘的呼吸：

①100分鐘的呼吸需要氧氣的質量約為0.224L ×1.43g. L-1×100=32g ；

②設至少需要準備過氧化鈉的質量約為x；

x=156g