氧氣在冶煉工藝、化學(xué)工業(yè)、國防工業(yè)、醫(yī)療保健等方面有著十分重要的作用。
(1)工業(yè)制氧
①分離空氣制氧:通過將空氣加壓、降溫、蒸發(fā)可以制得大量氧氣。從微觀角度分析,將空氣加壓降溫成液態(tài)空氣時(shí),主要改變的是
分子之間的間隔
分子之間的間隔
。
②膜分離制氧:在一定壓力下,讓空氣通過具有富集氧氣功能的薄膜,可得到含氧量較高的富氧空氣(含90%以上氧氣)。富氧空氣支持燃燒,能起到節(jié)能和減少碳排放的作用。富氧空氣比普通空氣更節(jié)能的原因是 氧氣的濃度高
氧氣的濃度高
。
(2)生活制氧
①運(yùn)輸活魚時(shí),用過氧化鈣(CaO2)可增加水中含氧量。過氧化鈣與水反應(yīng)生成一種常見的堿和氧氣,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2↑
2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2↑
。
②某品牌家庭便攜式制氧儀的使用過程如下:
第一步:在圖1所示的內(nèi)桶的左右兩邊分別加入清水至相應(yīng)水位線。
第二步:在右側(cè)反應(yīng)倉中先加入A劑,再加入B劑。其中A劑作制氧劑,主要成分是過碳酸鈉(2Na2CO3?3H2O2)。過碳酸鈉具有碳酸鈉和過氧化氫的雙重性質(zhì)。B劑為二氧化錳。
第三步:蓋好上蓋,提手扳正鎖緊,插好導(dǎo)管和鼻塞,稍等片刻,開始吸氧。日常吸氧狀態(tài)下,相關(guān)數(shù)據(jù)表。
適用情況 |
A劑 |
B劑 |
平均供氧量(毫升/分鐘) |
供氧時(shí)間(分鐘) |
日常吸氧 |
1袋 |
1袋 |
≥320 |
≥15 |
請(qǐng)計(jì)算,1袋A劑中過氧化氫成分的質(zhì)量至少為多少?(標(biāo)準(zhǔn)狀況下,氧氣的密度是1.43g/L。請(qǐng)寫出計(jì)算過程,計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)。)
夏季水位線要高于秋冬季水位線的原因是
溫度越高,分子間隔越大
溫度越高,分子間隔越大
。
(3)航天器中制氧
航天器中宇航員的呼吸保障系統(tǒng)原理如圖2所示。
①該呼吸保障系統(tǒng)中可循環(huán)利用的物質(zhì)是
水
水
。
②我國科學(xué)家對(duì)Sabatier系統(tǒng)中催化劑進(jìn)行了研究。
在15MPa,催化劑質(zhì)量相同,氣體流速為20 mL?min
-1時(shí)研究溫度對(duì)催化劑催化性能的影響,得到CO
2的轉(zhuǎn)化率(%)如表:
實(shí)驗(yàn)分組 |
第1組 |
第2組 |
催化劑 |
Co4N/Al2O3 |
Co/Al2O3 |
溫度/℃ |
300 |
320 |
340 |
360 |
300 |
320 |
340 |
360 |
CO2轉(zhuǎn)化率(%) |
84.4 |
85.3 |
86.8 |
90.1 |
37.6 |
48.8 |
54.9 |
59.8 |
分析上表數(shù)據(jù)可知:的催化性能更好
A
A
。(填序號(hào))
A.Co
4N/Al
2O
3B.Co/Al
2O
3③一種新的循環(huán)利用方案是Bosch反應(yīng)代替Sabatier反應(yīng)。Bosch反應(yīng)中CO
2和H
2生成了C和H
2O,從原子利用率的角度來看,相比Sabatier反應(yīng),Bosch反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是
氫原子的利用率100%
氫原子的利用率100%
。