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9.「2025内蒙古中考改编」氧气在生产、生活和生命活动中发挥着重要作用。兴趣小组以“氧气的制备”为主题开展了项目式学习活动。
Ⅰ.实验室制氧气
(1)用A装置制取氧气,反应的化学方程式为
(2)若要收集一瓶较为纯净的氧气,应选择的收集装置是
Ⅱ.工业制氧气
(3)利用分离液态空气法制氧气。在低温下加压,使空气转变为液态,当液态空气升温时,由于液氮沸点比液氧沸点
(4)利用膜分离法制氧气。如下图所示(图示中未体现出不同分子的体积大小关系及空气中不同气体的量的关系),利用氧分子的体积
Ⅲ.空间站内的氧气再生
空间站内电解$\ce{H_{2}O}$产生的$\ce{O_{2}}$供航天员呼吸,产生的$\ce{H_{2}}$与航天员呼出的$\ce{CO_{2}}$通过“萨巴蒂尔反应”系统转化为$\ce{CH_{4}}$和$\ce{H_{2}O}$,生成的$\ce{H_{2}O}$再进行电解,实现$\ce{O_{2}}$的再生。示意图如下。
(5)“萨巴蒂尔反应”系统中发生反应的化学方程式为
(6)电解水的质量为$m_{1}$,“萨巴蒂尔反应”系统中生成水的质量为$m_{2}$,$m_{2}＜m_{1}$的原因是
Ⅰ.实验室制氧气
(1)用A装置制取氧气,反应的化学方程式为
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta} K_{2}MnO_{4} +MnO_{2} +O_{2}\uparrow}$
,基本反应类型为分解反应
。(2)若要收集一瓶较为纯净的氧气,应选择的收集装置是
B
(填字母)。Ⅱ.工业制氧气
(3)利用分离液态空气法制氧气。在低温下加压,使空气转变为液态,当液态空气升温时,由于液氮沸点比液氧沸点
低
,液氮先汽化,剩下的主要是液氧。(4)利用膜分离法制氧气。如下图所示(图示中未体现出不同分子的体积大小关系及空气中不同气体的量的关系),利用氧分子的体积
小于
(填“大于”“小于”或“等于”)氮分子的体积实现分离,从而获得高浓度的氧气。Ⅲ.空间站内的氧气再生
空间站内电解$\ce{H_{2}O}$产生的$\ce{O_{2}}$供航天员呼吸,产生的$\ce{H_{2}}$与航天员呼出的$\ce{CO_{2}}$通过“萨巴蒂尔反应”系统转化为$\ce{CH_{4}}$和$\ce{H_{2}O}$,生成的$\ce{H_{2}O}$再进行电解,实现$\ce{O_{2}}$的再生。示意图如下。
(5)“萨巴蒂尔反应”系统中发生反应的化学方程式为
$\ce{4H_{2} +CO_{2}\xlongequal{一定条件} CH_{4} +2H_{2}O}$
。(6)电解水的质量为$m_{1}$,“萨巴蒂尔反应”系统中生成水的质量为$m_{2}$,$m_{2}＜m_{1}$的原因是
电解水产生的氢气用于“萨巴蒂尔反应”，参与反应的氢元素一部分转化到甲烷中，另一部分转化到生成的水中，根据质量守恒定律，“萨巴蒂尔反应”系统中生成水的质量$m_2$小于电解水的质量$m_1$
(忽略非反应损耗)。答案
（1）$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta} K_{2}MnO_{4} +MnO_{2} +O_{2}\uparrow}$ 分解反应 （2）B （3）低 （4）小于 （5）$\ce{4H_{2} +CO_{2}\xlongequal{一定条件} CH_{4} +2H_{2}O}$ （6）电解水产生的氢气用于“萨巴蒂尔反应”，参与反应的氢元素一部分转化到甲烷中，另一部分转化到生成的水中，根据质量守恒定律，“萨巴蒂尔反应”系统中生成水的质量$m_2$小于电解水的质量$m_1$
