内容正文:
化学反应的定量关系复习课
——以天宫空间站资源循环为例
授课教师:郭小聪
祁阳市初中化学名师工作室
阿波罗 背着氧气上天
从带氧气上天到造氧气在天,隐藏着怎样的化学智慧?
vs
天宫 在天上制氧气
今日角色
天宫站生命维持系统实习工程师
挑战一 :原理揭秘——反应器里发生了什么?
已知:反应物中有二氧化碳(CO2),生成物中有水(H2O)
实习工程师,你能推测出另一种反应物吗?
挑战一 :原理揭秘——反应器里发生了什么?
质量守恒定律
化学反应前后
元素种类不变
找一找:萨巴蒂尔反应器中反应物和生成物分别是什么?
反应物是CO2和H2
生成物是CH4和H2O
写一写:萨巴蒂尔反应器和水电解系统中的化学反应方程式
你能从定性和定量的角度分析二氧化碳和氢气的化学反应方程式吗?
定性
二氧化碳和氢气在一定条件下反应
生成了甲烷和水
定量
微观粒子个数比:
物质质量比:
反应物的质量等于生成物的质量
1:4:1:2
44:8:16:36
C-12
H-1
O-16
请回顾化学反应中的“6个不变,2个肯定变”
宏观 微观
6个
不变
2个
肯定变
物质的种类
分子的种类
元素的种类
元素的质量
物质的总质量
原子的种类
原子的数目
原子的质量
原子守恒:原子种类、个数、质量不变:
质量守恒:参加反应的反应物质量之和=生成物质量之和:
为什么参加反应的各物质的质量总和一定等于生成物的质量总和?
请从微观本质进行思考。
微观
本质
宏观体现
运用规律 解决问题
我国天宫空间站常用水汽再生系统消除 CO2 ,实现资源的循环利用。下图是CO2和H2在催化剂的作用下反应的微观示意图,下列说法正确的是
A.反应的化学方程式:CO2+H2=CH4+H2O
B.参加反应的甲、乙分子个数比为1:1
C.反应前后,原子的种类不变
D.反应前后,催化剂的质量和性质不变
C
化学反应前后,分子种类改变,原子种类不变
1:4
催化剂的化学性质不变
挑战二 :配料大师——如何配比最省原料
反应物中的氢气需定期从地面补给,成本极高。实习工程师们,你们如何确定反应物的最佳投料比呢?
化学反应中各物质的质量关系:
各物质质量之比=
方案一 44份质量的二氧化碳与20份质量的氢气反应
方案二 44份质量的二氧化碳与8份质量的氢气反应
方案三 100份质量的二氧化碳与8份质量的氢气反应
相对分子质量和化学计量数乘积之比
✓
?
为什么?
挑战三 :产能核算——能产生多少氧气
探索空间站供氧中的绿色化学奥秘
中国空间站为宇航员长期驻留太空提供了安全舒适的环境,其中氧气供应至关重要。目前空间站采用两种制氧方式:
①电解水制氧。消耗的电能由太阳能电池板提供。
②氧烛(固体燃料氧气发生器,主要成分是氯酸钠和催化剂)反应原理为
1.若一根氧烛中装有4.26kg氯酸钠粉末,完全分解可以产生多少氧气?
原子经济性=(预期产物/全部生成物的质量总和) 100%
2.这两种制氧方法,哪种方法原子经济性更高,更符合绿色化学理念?
(Na-23 Cl-35.5 O-16)
挑战四 :解决实际问题
1.下列现象或事实不能用质量守恒定律解释的是
A.水结成冰,质量不变
B.煤燃烧后,灰烬质量比煤的质量小
C.镁在空气中燃烧后,生成物的质量比镁的质量大
D.高锰酸钾受热分解,剩余固体质量比原来
高锰酸钾的质量小
A
2.植物的光合作用可表示为:二氧化碳+水 淀粉+氧气,根据以上信息,得出的有关淀粉的结论正确的是
A.只含碳、氢元素
B.含有碳、氢、氧三种元素
C.含有碳、氢元素,可能含有氧元素
D.无法确定
光照
C
挑战四 :解决实际问题
3.载人航天器中处理CO2的一种方法为2Li2O2+2CO2═2X+O2,
X的化学式为
A. Li B. Li2O C. Li2CO3 D. LiOH
2Li2O2+2CO2═2X+O2
4
8
C
挑战四 :解决实际问题
4.将下列四种物质放入密闭容器中充分反应,错误的是
A. a=5
B. 甲乙为反应物
C. 丙可能是催化剂
D. 甲、乙反应的质量比为7:8
物质 甲 乙 丙 丁
反应前质量/g 30 20 5 0
反应后质量/g 14 16 a 20
+
甲
丙?
乙
丁
16
4
55
50
a=55-50
=5
-16 -4 0 +20
反应物
生成物
D
=8 : 2
挑战四 :解决实际问题
挑战四 :解决实际问题
5. 我国天宫空间站利用“氧气生成系统”可回收,再生,其微观示意图如图所示。下列说法正确的是
A.过程Ⅰ可将化学能转化为电能
B.过程Ⅱ中原子种类发生改变
C.过程Ⅲ中参加反应的 和 的个数比为1:3
D.图中共涉及5种物质
D
结业证书
各位实习工程师,恭喜你们完成全部挑战!从原理到计算,你们已经掌握了太空氧吧的核心秘密。希望这份化学智慧,能陪你们继续探索更远的星空。
教师寄语
其实化学一直在做类似的事情,把没用的变成有用的,把不可能变成可能,把难题变成答案。希望你们在每一次的考试中,也能发挥这种化学智慧,勇往直前!
Lavf60.16.100
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Lavf60.16.100
vid:v02870g10004d7efpt2ljht1qlkhiig0
EV录屏5.4.5软件录制
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本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn
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