Question

Важная область применения пероксидов щелочных металлов — регенерация кислорода в изолированных помещениях (космических кораблях, подводных лодках и др.) Необходимый для дыхания космонавтов кислород на космических кораблях серий «Восток» и «Восход» получали с помощью надпероксида калия KO2 по схеме: KO2 + CO2 → K2CO3 + O2. Приняв, что один космонавт в течение суток выдыхает 500 дм3 (н. у.) углекислого газа, рассчитайте массу надпероксида калия, который необходим экипажу, состоящему из двух космонавтов, для обеспечения полёта длительностью одну неделю.

Answer 1

дано:  
Объем углекислого газа, выдыхаемого одним космонавтом за сутки: V_CO2 = 500 дм3 = 0,5 м3 (н. у.)  
Количество космонавтов: n = 2  
Длительность полета: t = 7 суток  

найти:  
Массу надпероксида калия (KO2), необходимую для регенерации кислорода в течение одной недели.

решение:  
1. Вычислим общий объем углекислого газа, который выдыхают два космонавта за неделю:  
V_total_CO2 = n * V_CO2 * t  
V_total_CO2 = 2 * 0,5 м3 * 7 суток = 7 м3

2. Используем уравнение реакции для определения количества молей углекислого газа:  
CO2 + KO2 → K2CO3 + O2  
Из уравнения видно, что 1 моль KO2 реагирует с 1 моль CO2.

3. Найдем количество молей CO2 в 7 м3 при нормальных условиях (н. у.):  
При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л = 0,0224 м3.  
n_CO2 = V_total_CO2 / 0,0224 м3/mol  
n_CO2 = 7 m3 / 0,0224 m3/mol = 312,5 mol

4. По уравнению реакции, количество молей KO2 равно количеству молей CO2:  
n_KO2 = n_CO2 = 312,5 mol

5. Теперь вычислим массу KO2, зная его молярную массу:  
Молярная масса KO2 = K + 2 * O = 39,1 г/моль + 2 * 16 г/моль = 71,1 г/моль  
m_KO2 = n_KO2 * M_KO2  
m_KO2 = 312,5 mol * 71,1 g/mol = 22 225,75 g

6. Переведем массу в килограммы:  
m_KO2 = 22 225,75 g / 1000 = 22,23 kg

ответ:  
Для обеспечения полёта экипажа из двух космонавтов на одну неделю необходимо приблизительно 22,23 кг надпероксида калия (KO2).