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跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器
教学目标 1.巩固对氧气性质和实验室制取氧气的原理与装置的认识，设计制作符合特殊需求的简易供氧器。2.了解实现物质定量转化的方法，综合应用多学科知识和工程技术手段解决实际问题。
重点和难点 重点：制作简易供氧器。
◆任务一 了解需求
1.哪些特殊人群在哪些场景或地域会用到供氧器，相应的供氧器应具备怎样的特点
（1）需要供氧器的特殊人群：患呼吸系统疾病缺氧的人、患心血管疾病的人等；体弱、年老、用脑过多的缺氧人；处于环境缺氧的人群，如处于高原、高山缺氧，矿井、钢厂、化工厂等特定工作场所的人……
（2）患病缺氧、体弱缺氧等需要吸氧保健的人，可以使用家用制氧机吸氧，家用制氧机的特点是使用方便、随用随制，便于携带，适用于广大保健者。
（3）重症病人在医用中心吸氧，供氧站内的供氧方式可选用医用制氧机、液氧储罐及汇流排供氧三种方式之一或其中两种方式组合。一般护理站都安装了病房监测仪，自动监测每个病房中的氧气供应压力和氧气消耗。医用中心供氧器特点：操作更安全，输氧管路更环保，设备输送氧气含量纯正且持续输选时间长，自动监测供氧压力和氧气消耗量等。
2.确定简易供氧器的设计和制作目标
（1）制作简易供氧器时，可从以下几方面进行考虑：制氧方法、供氧方式、氧气浓度、流速和湿度等，同时还要考虑简易供氧器的材料等。
（2）制作的简易供氧器可用于家中、急救、旅行等多种场景。通常可采用双鼻管方式吸氧，通过加湿处理，吸氧更舒适；通过调节流量大小来控制氧浓度。
◆任务二 获取信息
1.目前商品化供氧器的类型
目前，市场上的制氧机按制氧原理主要分三类：空气分离制氧、电解水制氧和化学试剂制氧。
2.结合本组的目标，阅读有参考价值的供氧器的说明书，尝试进行实物演示与拆解，了解其组成、结构、工作原理和操作方法。
化学药剂制氧机：采用合理的药剂配方，通过化学反应制氧，具有供氧快，易操作的特点，能满足部分消费者之急用。
（1）组成、结构等
①装置：主机(外桶+内桶)、密封圈、吸氧管。
②试剂：A剂(过碳酸钠)、B剂(二氧化锰)。
③用法用量
适用情况 A剂 B剂 平均供氧量(mL/min) 供氧时间(min)
保健吸氧 1袋 1袋 ≥320 ≥15
一般缺氧 2袋 1袋 ≥500 ≥25
【思考】为什么A剂袋数不同，产生氧气的量不同呢
【提示】反应物和生成物的质量之间有一定的比值关系。
（2）工作原理
①工作原理示意图
②工作原理
2Na2CO3·3H2O2===2Na2CO3+3H2O2
2H2O22H2O+O2↑
（3）操作流程图
3.总结供氧器的工作原理和组成特点
（1）化学药剂制氧机制氧原理与实验室分解过氧化氢制氧气的原理基本相同，反应都是在常温下进行。
（2）产品装置与实验室分解过氧化氢制氧气的类似，均包括气体发生装置和收集装置，反应仓相当于气体发生装置，加湿仓相当于多功能瓶，“长进短出”可以加湿或洗气；不同的是制氧机增加了加湿过滤净化装置。
◆任务三 设计制作
1.制作简易供氧器
（1）设计的供氧器要有制取装置和净化装置。可以用塑料瓶可以作发生仓和加湿仓；导管用来连接两个装置；超轻黏土可以作为黏合剂，保证装置的气密性良好……
（2）已知成年人平均需氧量为250 mL/min,标准状况下，氧气的密度是1.429 g/L,依据吸氧时间，确定吸氧量，利用相关化学方程式可计算需要化学试剂的量。
2.成果总结
对产品进行试验，了解其供氧效果，并对试验结果进行分析，从工程技术角度进一步优化产品，编写自制供氧器的使用说明书。
某小组的装置优化：
从使用角度考虑，优化后供氧器的优点：能使氧气更顺畅地进入洗气装置等。
【展示与交流】
1.展示自制的供氧器，介绍产品的工作原理、制作方法和供氧效果等。
2.在“设计和制作简易供氧器”过程中，与同学交流工作原理、制氧方法是否合适，供氧效果如何，吸氧舒适度及所用材料是否环保安全、装置的密封性等，取长补短，不断完善自己的设备。
即学即练
1.基于特定需求设计和制作简易供氧器。
（1）图1加湿仓中水的作用是 。
（2）反应仓中A剂可以重复使用，理由是 。
（3）图1中“通道”相当于下图装置中的 (填字母)。
考点一 制作简易供氧器
【例1】项目小组用矿泉水瓶、吸管、30％的溶液。等制作简易供氧器(如下图)。回答问题。
1．有关该供氧器制氧原理的说法正确的是
A．反应方程式为
B．加入越多，产生氧气越多
C．用替代溶液更适合
D．使用30％的溶液可能导致反应过于剧烈
2．使用该供氧器的说法错误的是
A．使用前检查装置气密性
B．控制注射器中液体流速能调节产生氧气速率
C．右瓶产生气泡速度可判断生成氧气纯度
D．若右瓶不装水，得到的氧气更干燥
【变式1-1】图所示为兴趣小组同学利用矿泉水瓶、胶带、铜丝等材料自制的简易供氧器。下列说法错误的是
A．通过推拉铜丝可调控反应的进行
B．在b口用带火星的木条检验氧气
C．二氧化锰能增加生成氧气的质量
D．通过a口的气泡判断氧气的流速
【变式1-2】制作简易供氧器
活动1：认识供氧器下图1为某款家用制氧机结构示意图。
（1）加湿仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是 。
活动2：自制供氧器学习小组利用身边物品模仿市售制氧机，自制如图2的简易供氧器。
（2）利用可以抽拉的线缆，可使二氧化锰与过氧化氢溶液的接触，产生大量气泡，过氧化氢制氧气的化学方程式为 ，此时二氧化锰的作用是 。
（3）若想利用B装置监测产生氧气的气流速度，B图中有一处不足之处，你的改进措施是 。
（4）验证B瓶导出的气体是氧气的方法是 。
（5）制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑的因素有_____(不定项)。
A．原料是否廉价易得
B．反应速率是否适中
C．制得气体是否纯净
D．是否安全、环保
基础达标
1．如图是某班级项目学习小组同学利用塑料瓶、吸管等生活用品设计出的简易供氧器。下列说法正确的是
A．可以通过观察加湿仓中气泡情况判断氧气的流速
B．反应仓的药品可以是高锰酸钾
C．加湿仓类似于排水集气装置
D．加湿仓利用了氧气易溶于水的物理性质
对于缺氧环境或者处于缺氧状态的人群往往需要使用供氧设备补充氧气。学习小组参考某供氧器原理(如下图所示)，开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。完成下面小题。
2．从元素守恒角度看，下列物质不能用于制取氧气的是
A．NaCl B． C． D．
3．下列关于供氧器说法不正确的是
A．供氧器原料的选择应考虑是否价廉易得
B．过滤仓导出的气体可用带火星的木条检验
C．供氧器内部气流采用低压进高压出的方式
D．过滤仓不仅可以过滤杂质还能使氧气变得湿润
4．化学学习小组开展学科实践活动，利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器，A是过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)，它是一种白色固体，遇水会分解出H2O2，B是催化剂。下列说法不正确的是
A．甲装置中的B在反应前后质量和性质不变
B．乙装置中水有降温、判断氧气速率等作用
C．甲装置中注射器可控制反应速率
D．设计供氧装置需要综合考虑便捷、安全、环保等因素
5．如图所示是某兴趣小组设计的简易供氧器，下列有关说法不正确的是
A．反应仓相当于实验室制取氧气的发生装置
B．过滤仓中气泡的多少可以判断氧气排出的快慢
C．输出的氧气可作为燃料
D．该装置可以给鱼缸中的鱼供氧气
6．下列跨学科实践活动涉及的化学知识正确的是
选项 实践活动 化学知识
A 微型空气质量检测仪测含量 属于空气污染物
B 设计和制作简易供氧器 制氧剂必须含有氧元素
C 用橡皮泥制作水分子的结构模型 水由氢原子和氧原子构成
D 用自制简易净水器净化雨水 净化后得到纯水
7．工业上利用膜分离技术，在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的分子筛薄膜，可得到含氧量较高的富氧空气。部分过程的示意图如下：
（1）分子筛中发生的变化是 （填“物理变化”或“化学变化”）。
（2）某同学查阅资料知道，家用简易供氧器中的固体药剂是A和B，A是过碳酸钠（），它是一种白色固体，遇水会分解出H2O2，B是一种黑色粉末状催化剂。该同学利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器，如图所示：
①B可能是 ，写出用B制取氧气的化学方程式 。
②氧气通过乙塑料瓶中水的主要目的是 。
8．小华以爆炸盐（遇水会产生和）和为原料设计了如图所示简易制氧机。
（1）加料后，左舱内发生反应的化学方程式为 。
（2）右舱中的水不仅可以过滤杂质，利用氧气不易溶于水的性质，使氧气变得湿润，还可以根据 来判断产生氧气的速率。
（3）验证出气口导出的气体是氧气的方法是 ，则证明是氧气。
（4）选择制作简易供氧器的反应原理时，不需要考虑的因素是______（填字母）。
A．原料是否价廉易得
B．所制取气体的化学性质
C．反应速率是否适中
D．制得的气体是否纯净
E．实验条件是否易于控制
F．是否安全、环保
综合应用
9．兴趣小组开展“自制简易家庭供氧器”跨学科实践活动。
资料：家庭供氧器常用过碳酸钠（）作为制氧剂，使用时加入水和二氧化锰，可快速获得氧气。
活动一 用过碳酸钠模拟实验室制取氧气
（1）仪器a的名称： 。
（2）过碳酸钠制取氧气的原理：
第一步：
第二步： （用化学方程式表示）。
（3）发生装置应选择 （填标号）。
（4）欲收集一瓶氧气用作铁丝燃烧实验，宜选择装置E的理由是 。
活动二 自制家庭供氧器
（5）自制家庭供氧器的示意图如图2，请将该供氧器的说明书补充完整。
说明书■ 使用方法在左舱中加入适量冷水、过碳酸钠和二氧化锰，当右舱导管口 时，即可接面罩使用。■ 注意事项禁止加入热水使用；若气体不再产生，可向进料口补充 （选填“过碳酸钠”或“二氧化锰”）。
（6）图1中F的功能与图2装置中 （选填“左舱”或“右舱”）相似。
（7）左舱禁止加入热水的原因是 。
10．基本的化学实验操作和实验设计是初中化学核心知识之一，结合以下实验装置图回答问题：
（1）图1中仪器a的名称是 ，图1中仪器b的名称是 。
（2）实验室用图1中的A装置制取氧气，反应的化学方程式是 。
（3）若装置F中装满水，为了收集体积分数为60%的氧气，气体应从 (选填“b”或“c”)导管通入，通入空气的体积和纯氧的体积比约为 (空气中氧气的体积分数按1/5计)。
（4）登山运动员登山时常用氢化钙作为供氢剂，用来提供能源。某兴趣小组同学用氢化钙(CaH2)这种固态储氢物质制取氢气，氢化钙与水剧烈反应生成氢氧化钙并释放出氢气，反应的化学方程式为 ，请从图1中选出利用该原理制取较纯净氢气的装置为 (从A-E中选择)。
（5）图2是学生制作的简易供氧器。请回答下列问题：
①在供氧使用时，左瓶中可放置的药品是 。
A．高锰酸钾 B．氯酸钾和二氧化锰
C．碳酸钠和稀盐酸 D．过氧化氢溶液和二氧化锰
②简易供氧器的右瓶中需加入适量的水，水的作用是 。
A．可通过气泡观察氧气生成速率 B．提高氧气浓度
C．加快氧气的生成 D．增加氧气的湿度
11．某校化学兴趣小组围绕“氧气的制备”为主题开展了学习。
【基础实验】实验室制取氧气
（1）写出仪器①的名称 。
（2）实验室以高锰酸钾为原料制取氧气，选用的发生装置为 （填序号）该装置需补充的实验用品是 。
（3）向组装好的装置中加入高锰酸钾前，应该进行的操作是 ，写出反应化学方程式 。
（4）收集较干燥的氧气选择的收集装置为 （填序号），验满的方法是 。
（5）用装置E收集氧气，发现氧气不纯，原因可能是 （写一条）。
【跨学科实践】自制简易制氧机。
（6）同学们利用塑料瓶、注射器等材料制作了简易供氧器（如图所示），每套装置在左瓶中加入制氧剂，右瓶中装入水。请你利用所学知识选择适合的试剂，写出反应化学方程式 。交流展示中发现有缺陷的装置是 （选填“甲”“乙”或“丙”）。
12．科技社团的同学们在开展“基于特定需求设计和制作简易供氧器”的跨学科实践活动中设计和制作简易供氧器(如图1)。为了解决鱼塘中氧气不足的问题，养鱼师傅向鱼塘中撒一种微黄色的固体，咨询得知，这种固体的主要成分是过氧化钙(CaO2)，同学们查阅资料发现过氧化钙、过氧化钠均能与水反应放出氧气(已知：2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2↑)。12gNa2O2固体样品和12gCaO2固体样品与水作用生成氧气(假设样品中其他成分与水不反应)的质量与时间的关系如图2所示。请根据上述信息回答下列问题：
（1）图1加湿仓中水的作用是 。
（2）若给鱼池持续增氧，应选的试剂为 。
（3）请计算该样品中CaO2的质量分数 。(写出计算过程，结果保留至0.01%)
13．氧气是一种重要的气体。
I．根据下列实验装置图，回答有关问题。
（1）仪器①的名称是 。
（2）实验室用高锰酸钾制取并收集较干燥的氧气，应选择的装置是 (填字母)，反应的化学方程式是 。该原理用排水法收集氧气时，当气泡 时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶；停止加热时，先把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，防止 。
II．学习氧气制取后，学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。化学小组制作了一台简易“制氧机”如图所示。用A剂、B剂产生氧气，其中A剂为白色颗粒()，B剂为MnO2。用该装置制取氧气时，在反应仓中加入适量的水，再依次加入A和B即可持续、平稳地产生氧气。
（3）第一步：
第二步：产生氧气的化学方程式为 。
（4）验证过滤仓导出的气体是氧气的方法 。
（5）过滤仓中的水起到的作用是___________(填字母)。
A．可以通过气泡观察氧气生成的速率 B．降低氧气温度
C．加快氧气的生成 D．洗气，使氧气具有一定的湿度
（6）另一小组同学用过氧化氢溶液和二氧化锰制取1.6 g氧气，理论上至少需要过氧化氢的质量是多少？(根据化学方程式计算，写出计算过程)
拓展培优
14．某学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。已知某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠和二氧化锰，是过氧化氢与碳酸钠的加合物，遇水后能产生氧气，放出热量。
【活动一】认识制氧机
如图1，某简易制氧机通过A、B两种物质产生氧气，其中A是过碳酸钠白色固体，B是二氧化锰黑色粉末。过碳酸钠(化学式为)加水溶解会分解生成和。用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，加湿过滤仓底部导气管口有气泡冒出。
（1）反应仓中过氧化氢生成氧气的化学方程式是 ，加湿过滤仓中的水除了有过滤杂质、提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是 (填一点即可)。
【活动二】选择制氧剂
过氧化氢也可以快速产生氧气，图1制氧机中的制氧剂为什么不选择过氧化氢？过碳酸钠是碳酸钠和过氧化氢的加成化合物，它的制氧效率是否优于过氧化氢？于是该兴趣小组对两者的制氧效率进行探究，并筛选合适的制氧剂。
实验一：过氧化氢作制氧剂
小组设计了图2实验装置，用溶质质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水，锥形瓶中加入二氧化锰，注入溶液，记录并分析内的数据，如图3。
（2）高浓度过氧化氢溶液易挥发且腐蚀性强。比产氧量少，可能的原因是 。因此过氧化氢作制氧剂时，浓度为的过氧化氢溶液较合适。
实验二：过碳酸钠作制氧剂
往如图2的锥形瓶中加入过碳酸钠．二氧化锰和水，待反应完全后收集到约水(产生氧气的量与表中药品得到氧气的最大量相等)。其他药品质量不变，再分别用不同体积的水进行实验，记录并分析内的数据，如图4。
（3）由图4可得出的结论是 。
【讨论分析】
（4）结合图3、图4中数据分析，前过碳酸钠与过氧化氢的制氧效率相当，分析图3、图4中后的数据，应选择 作制氧剂，依据是 。
（5）小组同学利用身边物品自制了如图5的简易供氧器。与真实产品对比中，不正确的观点是_______(填序号)。
A．产氧和洗气装置组合不用一体化
B．内部气体流向采用高进低出方式
C．特定需求是选择制氧方法的重要依据
D．制氧机要符合美学、工程、安全等标准
15．简易供氧器制氧气的不同方式的探究
（一）某同学以过碳酸钠、二氧化锰为药品，用两个塑料瓶分别作为反应仓和加湿仓，设计制作简易“制氧机”，如图1所示。
【资料】过碳酸钠（）为白色固体，加水溶解分解生成碳酸钠和过氧化氢。
（1）制氧气时，在反应仓中加入适量水，再依次加入过碳酸钠和二氧化锰。反应仓中过氧化氢生成氧气的化学表达式为 ，二氧化锰反应前后不变的是 。
（2）加湿仓为图中 瓶（填“左”或“右”），将产生的氧气通过加湿仓的目的是 。
（二）工业制氧气
膜分离法制氧气是在一定压力下，将空气透过分离膜，渗透速率较快的氧气在膜的渗透侧富集（提高浓度），渗透速率慢的氮气被截留，流程如图2所示。
（3）从微观角度分析，一定量的空气经过压缩机时发生改变的是 。
（4）据图3分析，当膜进口温度17℃，压强0.78 MPA时，富集得到的氧气体积分数为 ，渗透物的主要成分是 。
（5）膜进口温度对膜分离效果有一定影响。为证实这一观点，某研究团队在膜进口温度40℃以下进行了实验（防止温度过高降低膜的寿命），得到氧气体积分数与膜进口温度的关系如图3所示，根据图像可得出的结论是 。
16．某校化学兴趣小组同学利用塑料瓶模拟制作简易供氧器。回答下列问题。
利用化学方程式计算。制取3.2g氧气至少需要过氧化氢的质量是多少？
答案和解析
教学目标 1.巩固对氧气性质和实验室制取氧气的原理与装置的认识，设计制作符合特殊需求的简易供氧器。2.了解实现物质定量转化的方法，综合应用多学科知识和工程技术手段解决实际问题。
重点和难点 重点：制作简易供氧器。
◆任务一 了解需求
1.哪些特殊人群在哪些场景或地域会用到供氧器，相应的供氧器应具备怎样的特点
（1）需要供氧器的特殊人群：患呼吸系统疾病缺氧的人、患心血管疾病的人等；体弱、年老、用脑过多的缺氧人；处于环境缺氧的人群，如处于高原、高山缺氧，矿井、钢厂、化工厂等特定工作场所的人……
（2）患病缺氧、体弱缺氧等需要吸氧保健的人，可以使用家用制氧机吸氧，家用制氧机的特点是使用方便、随用随制，便于携带，适用于广大保健者。
（3）重症病人在医用中心吸氧，供氧站内的供氧方式可选用医用制氧机、液氧储罐及汇流排供氧三种方式之一或其中两种方式组合。一般护理站都安装了病房监测仪，自动监测每个病房中的氧气供应压力和氧气消耗。医用中心供氧器特点：操作更安全，输氧管路更环保，设备输送氧气含量纯正且持续输选时间长，自动监测供氧压力和氧气消耗量等。
2.确定简易供氧器的设计和制作目标
（1）制作简易供氧器时，可从以下几方面进行考虑：制氧方法、供氧方式、氧气浓度、流速和湿度等，同时还要考虑简易供氧器的材料等。
（2）制作的简易供氧器可用于家中、急救、旅行等多种场景。通常可采用双鼻管方式吸氧，通过加湿处理，吸氧更舒适；通过调节流量大小来控制氧浓度。
◆任务二 获取信息
1.目前商品化供氧器的类型
目前，市场上的制氧机按制氧原理主要分三类：空气分离制氧、电解水制氧和化学试剂制氧。
2.结合本组的目标，阅读有参考价值的供氧器的说明书，尝试进行实物演示与拆解，了解其组成、结构、工作原理和操作方法。
化学药剂制氧机：采用合理的药剂配方，通过化学反应制氧，具有供氧快，易操作的特点，能满足部分消费者之急用。
（1）组成、结构等
①装置：主机(外桶+内桶)、密封圈、吸氧管。
②试剂：A剂(过碳酸钠)、B剂(二氧化锰)。
③用法用量
适用情况 A剂 B剂 平均供氧量(mL/min) 供氧时间(min)
保健吸氧 1袋 1袋 ≥320 ≥15
一般缺氧 2袋 1袋 ≥500 ≥25
【思考】为什么A剂袋数不同，产生氧气的量不同呢
【提示】反应物和生成物的质量之间有一定的比值关系。
（2）工作原理
①工作原理示意图
②工作原理
2Na2CO3·3H2O2===2Na2CO3+3H2O2
2H2O22H2O+O2↑
（3）操作流程图
3.总结供氧器的工作原理和组成特点
（1）化学药剂制氧机制氧原理与实验室分解过氧化氢制氧气的原理基本相同，反应都是在常温下进行。
（2）产品装置与实验室分解过氧化氢制氧气的类似，均包括气体发生装置和收集装置，反应仓相当于气体发生装置，加湿仓相当于多功能瓶，“长进短出”可以加湿或洗气；不同的是制氧机增加了加湿过滤净化装置。
◆任务三 设计制作
1.制作简易供氧器
（1）设计的供氧器要有制取装置和净化装置。可以用塑料瓶可以作发生仓和加湿仓；导管用来连接两个装置；超轻黏土可以作为黏合剂，保证装置的气密性良好……
（2）已知成年人平均需氧量为250 mL/min,标准状况下，氧气的密度是1.429 g/L,依据吸氧时间，确定吸氧量，利用相关化学方程式可计算需要化学试剂的量。
2.成果总结
对产品进行试验，了解其供氧效果，并对试验结果进行分析，从工程技术角度进一步优化产品，编写自制供氧器的使用说明书。
某小组的装置优化：
从使用角度考虑，优化后供氧器的优点：能使氧气更顺畅地进入洗气装置等。
【展示与交流】
1.展示自制的供氧器，介绍产品的工作原理、制作方法和供氧效果等。
2.在“设计和制作简易供氧器”过程中，与同学交流工作原理、制氧方法是否合适，供氧效果如何，吸氧舒适度及所用材料是否环保安全、装置的密封性等，取长补短，不断完善自己的设备。
即学即练
1.基于特定需求设计和制作简易供氧器。
（1）图1加湿仓中水的作用是 。
（2）反应仓中A剂可以重复使用，理由是 。
（3）图1中“通道”相当于下图装置中的 (填字母)。
【答案】（1）湿润氧气等
（2）化学反应前后二氧化锰的质量和化学性质没有改变
（3）B
【解析】（1）氧气不易溶于水，氧气从加湿仓中的水中经过后，会带出一定量的水蒸气，使氧气湿润，还可以通过产生气泡的快慢观察产生氧气的速率（合理即可）；
（2）二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，反应前后质量和化学性质不变。所以可以重复使用；
（3）图1中“O2通道”是将反应仓中产生的O2通入水中，由于氧气不易溶于水，密度比水小，从左上方“O2出口”逸出。相当于图2装置中的B装置。
故填B。
考点一 制作简易供氧器
【例1】项目小组用矿泉水瓶、吸管、30％的溶液。等制作简易供氧器(如下图)。回答问题。
1．有关该供氧器制氧原理的说法正确的是
A．反应方程式为
B．加入越多，产生氧气越多
C．用替代溶液更适合
D．使用30％的溶液可能导致反应过于剧烈
2．使用该供氧器的说法错误的是
A．使用前检查装置气密性
B．控制注射器中液体流速能调节产生氧气速率
C．右瓶产生气泡速度可判断生成氧气纯度
D．若右瓶不装水，得到的氧气更干燥
【答案】1．D 2．C
【解析】1．A、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：，故选项说法错误；
B、二氧化锰在反应中作催化剂，能加快反应速率，不影响生成氧气的质量，并不是加入MnO2越多、产生氧气越多，故选项说法错误；
C、高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，属于固体加热型，装置复杂、操作不简便，不能用KMnO4替代H2O2溶液，故选项说法错误；
D、使用30%的H2O2溶液浓度较大，可能导致反应过于剧烈，故选项说法正确；
故选D；
2．A、组装好装置后，向容器中装入试剂前应先检查装置的气密性，然后再装入试剂，以避免装入试剂后发现装置气密性不好，更换部分仪器而浪费试剂，故选项说法正确；
B、控制注射器中液体流速，能控制试剂的接触，能调节产生氧气速率，故选项说法正确；
C、右瓶产生气泡速度，能判断生成氧气的速率，不能判断生成氧气纯度，故选项说法错误；
D、右瓶装水，能判断生成氧气的速率，能使得到的氧气更湿润；若右瓶不装水，得到的氧气更干燥，故选项说法正确；
故选C。
【变式1-1】图所示为兴趣小组同学利用矿泉水瓶、胶带、铜丝等材料自制的简易供氧器。下列说法错误的是
A．通过推拉铜丝可调控反应的进行
B．在b口用带火星的木条检验氧气
C．二氧化锰能增加生成氧气的质量
D．通过a口的气泡判断氧气的流速
【答案】C
【解析】A、通过推拉铜丝，可以实现固液的接触和分离，从而控制反应的发生和停止，不符合题意；
B、氧气具有助燃性，可在b口用带火星的木条检验氧气，带火星的木条复燃，说明是氧气，不符合题意；
C、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，在该反应中，二氧化锰是催化剂，催化剂只能改变化学反应速率，不能增加生成氧气的质量，符合题意；
D、该实验中，可通过a口产生气泡的速率观测生成氧气的速率，不符合题意。
故选C。
【变式1-2】制作简易供氧器
活动1：认识供氧器下图1为某款家用制氧机结构示意图。
（1）加湿仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是 。
活动2：自制供氧器学习小组利用身边物品模仿市售制氧机，自制如图2的简易供氧器。
（2）利用可以抽拉的线缆，可使二氧化锰与过氧化氢溶液的接触，产生大量气泡，过氧化氢制氧气的化学方程式为 ，此时二氧化锰的作用是 。
（3）若想利用B装置监测产生氧气的气流速度，B图中有一处不足之处，你的改进措施是 。
（4）验证B瓶导出的气体是氧气的方法是 。
（5）制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑的因素有_____(不定项)。
A．原料是否廉价易得 B．反应速率是否适中
C．制得气体是否纯净 D．是否安全、环保
【答案】（1）湿润氧气
（2） 催化作用（加快过氧化氢分解速率）
（3）将a导管延长并伸入到水面以下
（4）将带火星的木条放在B瓶b导管口处，若带火星的木条复燃，说明该气体为氧气
（5）ABCD
【解析】（1）氧气不易溶于水，因此加湿仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是湿润氧气的作用；（合理即可）
（2）过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下生成水和氧气，方程式为：；
二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，在此反应中起到催化作用；
（3）氧气不易溶于水，因此若想利用B装置监测产生氧气的气流速度，应将a导管延长并伸入到水面以下，这样才可通过产生气泡的速率观测生成氧气的速率；
（4）氧气具有助燃性，则验证B瓶导出的气体是氧气的方法是：将带火星的木条放在B瓶b导管口处，若带火星的木条复燃，说明该气体为氧气；
（5）A、制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑原料是否廉价易得，应选择成本低、容易获取的原料，以确保可行性和经济性，符合题意；
B、制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑反应速率是否适中，反应速率应适中，过快可能导致氧气释放失控，过慢则无法满足需求，符合题意；
C、制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑制得气体是否纯净，这样才能收集到所需的气体，符合题意；
D、制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑是否安全、环保，避免产生有毒或易燃易爆物质，确保操作过程安全，减少意外风险，符合题意。
故选：ABCD。
基础达标
1．如图是某班级项目学习小组同学利用塑料瓶、吸管等生活用品设计出的简易供氧器。下列说法正确的是
A．可以通过观察加湿仓中气泡情况判断氧气的流速
B．反应仓的药品可以是高锰酸钾
C．加湿仓类似于排水集气装置
D．加湿仓利用了氧气易溶于水的物理性质
【答案】A
【解析】A.氧气不易溶于水，从反应仓中导出进入加湿仓后，可以通过观察加湿仓中气泡情况判断氧气的流速。A正确；
B.高锰酸钾需要在加热条件下反应产生氧气，此装置不能进行加热。B不正确；
C.加湿仓的作用不是收集氧气，而是对氧气进行加湿，并且可以类似于排水集气装置通过观察加湿仓中气泡情况判断氧气的流速。C不正确；
D.加湿仓利用了氧气不易溶于水的物理性质。D不正确。
故选A。
对于缺氧环境或者处于缺氧状态的人群往往需要使用供氧设备补充氧气。学习小组参考某供氧器原理(如下图所示)，开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。完成下面小题。
2．从元素守恒角度看，下列物质不能用于制取氧气的是
A．NaCl B． C． D．
3．下列关于供氧器说法不正确的是
A．供氧器原料的选择应考虑是否价廉易得
B．过滤仓导出的气体可用带火星的木条检验
C．供氧器内部气流采用低压进高压出的方式
D．过滤仓不仅可以过滤杂质还能使氧气变得湿润
【答案】2．A 3．C
【解析】2．要制取氧气，原料本身必须含有氧元素；
A、NaCl中含有钠元素和氯元素，不能制取氧气，故选项正确；
B、H2O2含有氢元素和氧元素，能制取氧气，故选项错误；
C、H2O含有氢元素和氧元素，能制取氧气，故选项错误；
D、含有钾元素、锰元素和氧元素，能制取氧气，故选项错误，故选：A；
3．A、选择制作简易供氧器的反应原理时，需要考虑的因素有原料是否价廉易得，故选项正确；
B、过滤仓导出的气体是氧气，可用带火星木条检验氧气，故选项正确；
C、制氧机内部气流采用高压进低压出的方式，可能的原因为有利于气体排出，更有利于提纯氧气，故选项错误；
D、过滤仓能过滤杂质并使氧气变得湿润，故选项正确，故选：C。
4．化学学习小组开展学科实践活动，利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器，A是过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)，它是一种白色固体，遇水会分解出H2O2，B是催化剂。下列说法不正确的是
A．甲装置中的B在反应前后质量和性质不变
B．乙装置中水有降温、判断氧气速率等作用
C．甲装置中注射器可控制反应速率
D．设计供氧装置需要综合考虑便捷、安全、环保等因素
【答案】A
【解析】A、甲装置中的B是催化剂，在反应前后质量和化学性质不变，说法错误，符合题意；
B、氧气不易溶于水，则乙装置中水可以降低氧气的温度，同时通过观察气泡冒出的速率判断氧气产生的速率，说法正确，不符合题意；
C、甲装置中通过推动注射器的活塞，可以控制水的滴加速率，从而控制反应速率，说法正确，不符合题意；
D、设计供氧装置时需要综合考虑便捷、安全、环保等因素，以满足实际使用的需求， 说法正确，不符合题意。
故选：A。
5．如图所示是某兴趣小组设计的简易供氧器，下列有关说法不正确的是
A．反应仓相当于实验室制取氧气的发生装置
B．过滤仓中气泡的多少可以判断氧气排出的快慢
C．输出的氧气可作为燃料
D．该装置可以给鱼缸中的鱼供氧气
【答案】C
【解析】A、反应仓中发生产生氧气的反应，相当于实验室制取氧气的发生装置，故选项说法正确；
B、氧气通过过滤仓中的水时会产生气泡，气泡的多少可以反映氧气排出的快慢 ，故选项说法正确；
C、氧气具有助燃性，不具有可燃性，不能作为燃料，故选项说法错误；
D、该装置产生的氧气可以通入鱼缸中，给鱼缸中的鱼供氧气，故选项说法正确；
故选：C。
6．下列跨学科实践活动涉及的化学知识正确的是
选项 实践活动 化学知识
A 微型空气质量检测仪测含量 属于空气污染物
B 设计和制作简易供氧器 制氧剂必须含有氧元素
C 用橡皮泥制作水分子的结构模型 水由氢原子和氧原子构成
D 用自制简易净水器净化雨水 净化后得到纯水
【答案】B
【解析】A、二氧化碳为空气中的成分，不属于空气污染物，该选项不正确；
B、反应前后元素种类不变，则制氧剂中一定含有氧元素，该选项正确；
C、水是由水分子构成，水分子是由氢、氧原子构成，该选项不正确；
D、简易净水器只能除去水中难溶性杂质、色素和异味等，但得到的水中仍含有可溶性杂质，不属于纯水，该选项不正确。
故选B。
7．工业上利用膜分离技术，在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的分子筛薄膜，可得到含氧量较高的富氧空气。部分过程的示意图如下：
（1）分子筛中发生的变化是 （填“物理变化”或“化学变化”）。
（2）某同学查阅资料知道，家用简易供氧器中的固体药剂是A和B，A是过碳酸钠（），它是一种白色固体，遇水会分解出H2O2，B是一种黑色粉末状催化剂。该同学利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器，如图所示：
①B可能是 ，写出用B制取氧气的化学方程式 。
②氧气通过乙塑料瓶中水的主要目的是 。
【答案】（1）物理变化
（2）二氧化锰（合理即可） （合理即可） 湿润氧气（合理即可）
【解析】（1）空气通过具有富集氧气功能的分子筛薄膜过程中没有新物质生成，属于物理变化；
（2）①A是过碳酸钠，它是一种白色固体，遇水会分解出过氧化氢，而B是一种黑色粉末状催化剂，即B是能加快过氧化氢分解的固体，则B剂可能是二氧化锰；过碳酸钠（），遇水会分解出H2O2，过氧化氢在二氧化锰催化作用生成水和氧气，反应的化学方程式为：；
②氧气不易溶于水，氧气通过乙塑料瓶中水的主要目的是湿润氧气，也可以通过观察气泡产生的速度判断产生氧气的速率。
8．小华以爆炸盐（遇水会产生和）和为原料设计了如图所示简易制氧机。
（1）加料后，左舱内发生反应的化学方程式为 。
（2）右舱中的水不仅可以过滤杂质，利用氧气不易溶于水的性质，使氧气变得湿润，还可以根据 来判断产生氧气的速率。
（3）验证出气口导出的气体是氧气的方法是 ，则证明是氧气。
（4）选择制作简易供氧器的反应原理时，不需要考虑的因素是______（填字母）。
A．原料是否价廉易得
B．所制取气体的化学性质
C．反应速率是否适中
D．制得的气体是否纯净
E．实验条件是否易于控制
F．是否安全、环保
【答案】（1）
（2）产生气泡的速率
（3）将带火星的木条放在出气口，木条复燃
（4）B
【解析】（1）加料后，左舱内发生反应为过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式为：；
（2）右舱中的水不仅可以过滤杂质，利用氧气不易溶于水的性质，使氧气变得湿润，还可以根据产生气泡的速率观测生成氧气的速率；
（3）氧气具有助燃性，验证出气口导出的气体是氧气的方法是：将带火星的木条放在出气口，带火星的木条复燃，说明是氧气；
（4）A、原料是否价廉易得，会影响成本，需要考虑，不符合题意；
B 、所制气体的化学性质与反应原理并无直接关联，不需要考虑，符合题意；
C 、反应速率是否适中，关系到能否稳定供氧，需要考虑，不符合题意；
D 、反应物不同，可能生成物不同，从而影响气体纯度，而制得气体是否纯净，影响氧气的质量，需要考虑，不符合题意；
E 、实验条件是否易于控制，关系到制氧过程能否顺利进行，需要考虑，不符合题意；
F 、是否安全、环保，关乎使用的安全性和对环境的影响，需要考虑，不符合题意。
故选B。
综合应用
9．兴趣小组开展“自制简易家庭供氧器”跨学科实践活动。
资料：家庭供氧器常用过碳酸钠（）作为制氧剂，使用时加入水和二氧化锰，可快速获得氧气。
活动一 用过碳酸钠模拟实验室制取氧气
（1）仪器a的名称： 。
（2）过碳酸钠制取氧气的原理：
第一步：
第二步： （用化学方程式表示）。
（3）发生装置应选择 （填标号）。
（4）欲收集一瓶氧气用作铁丝燃烧实验，宜选择装置E的理由是 。
活动二 自制家庭供氧器
（5）自制家庭供氧器的示意图如图2，请将该供氧器的说明书补充完整。
说明书■ 使用方法在左舱中加入适量冷水、过碳酸钠和二氧化锰，当右舱导管口 时，即可接面罩使用。■ 注意事项禁止加入热水使用；若气体不再产生，可向进料口补充 （选填“过碳酸钠”或“二氧化锰”）。
（6）图1中F的功能与图2装置中 （选填“左舱”或“右舱”）相似。
（7）左舱禁止加入热水的原因是 。
【答案】（1）铁架台
（2）
（3）B
（4）收集氧气较纯净且便于预留少量的水
（5）连续均匀的气泡冒出 过碳酸钠
（6）右舱
（7）过碳酸钠受热易分解，会使反应过于剧烈
【解析】（1）由图可知，a是铁架台；
（2）第一步生成了过氧化氢，则第二步是过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为：；
（3）用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，该反应属于固液不加热型，发生装置选B；
（4）氧气用作铁丝燃烧实验，铁丝燃烧过程中会有高温熔融物溅落瓶底，为了防止集气瓶爆炸，要在瓶底留一些水，且需要氧气较为纯净，要用排水法收集纯净的氧气，故收集装置选 E；
（5）在左舱中进行反应产生氧气，当右舱导管口有连续均匀的气泡冒出时，说明此时产生的氧气比较稳定、纯净，即可接面罩使用。因为如果气泡不连续不均匀，可能收集到的气体不纯或者装置内的空气还未排尽。二氧化锰在反应中起催化作用，其质量和化学性质在反应前后不变，而过碳酸钠是反应物，若气体不再产生，是因为反应物过碳酸钠消耗完了，所以可向进料口补充过碳酸钠；
（6）图1中F装置是用来收集并储存氧气的，图2装置中右舱也是用来收集产生的氧气并通过导管供给使用，所以图1中F的功能与图2装置中右舱相似；
（7）过碳酸钠受热易分解，左舱是进行产生氧气的反应场所，如果加入热水，过碳酸钠会因为受热而快速分解，导致反应过于剧烈，可能会引起装置的损坏等不良后果，同时也可能使产生的氧气速率过快，不易控制和收集。
10．基本的化学实验操作和实验设计是初中化学核心知识之一，结合以下实验装置图回答问题：
（1）图1中仪器a的名称是 ，图1中仪器b的名称是 。
（2）实验室用图1中的A装置制取氧气，反应的化学方程式是 。
（3）若装置F中装满水，为了收集体积分数为60%的氧气，气体应从 (选填“b”或“c”)导管通入，通入空气的体积和纯氧的体积比约为 (空气中氧气的体积分数按1/5计)。
（4）登山运动员登山时常用氢化钙作为供氢剂，用来提供能源。某兴趣小组同学用氢化钙(CaH2)这种固态储氢物质制取氢气，氢化钙与水剧烈反应生成氢氧化钙并释放出氢气，反应的化学方程式为 ，请从图1中选出利用该原理制取较纯净氢气的装置为 (从A-E中选择)。
（5）图2是学生制作的简易供氧器。请回答下列问题：
①在供氧使用时，左瓶中可放置的药品是 。
A．高锰酸钾 B．氯酸钾和二氧化锰
C．碳酸钠和稀盐酸 D．过氧化氢溶液和二氧化锰
②简易供氧器的右瓶中需加入适量的水，水的作用是 。
A．可通过气泡观察氧气生成速率 B．提高氧气浓度
C．加快氧气的生成 D．增加氧气的湿度
【答案】（1）铁架台 水槽
（2）
（3）c 1:1
（4） BE
（5）D AD
【解析】（1）据图1可知，仪器a的名称是铁架台，仪器b的名称是水槽。故填：铁架台；水槽。
（2）A装置为固体加热制取气体的装置，并且试管口有棉花，所以为加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为：。
（3）若用装置F中装满水收集收集体积分数为60%的氧气，为方便将水排出，气体应从短管进入，即气体应从c导管通入。故填：c。
设通入空气的体积为x，通入氧气的体积为y，则，解得，。故填：1:1。
（4） 氢化钙与水反应生成氢氧化钙和氢气，反应的化学方程式为：。
氢化钙与水的反应是在常温下进行，发生装置应选B，生成的氢气难溶于水，排水法收集的气体较纯净，收集装置应选E。故填：BE。
（5）①据图2可知，该制氧装置不能加热。
A、高锰酸钾制氧需加热，A不符合题意；
B、氯酸钾和二氧化锰制氧需加热，B不符合题意；
C、碳酸钠和稀盐酸生成二氧化碳气体，不能生成氧气，C不符合题意；
D、过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下反应生成水和氧气，不需加热，D符合题意。
综上所述：故选择D。
②简易供氧器的右瓶中需加入适量的水，水的作用是可通过观察气泡的速率确定氧气生成速率；氧气不易溶于水，可以湿润氧气。故选择：AD。
11．某校化学兴趣小组围绕“氧气的制备”为主题开展了学习。
【基础实验】实验室制取氧气
（1）写出仪器①的名称 。
（2）实验室以高锰酸钾为原料制取氧气，选用的发生装置为 （填序号）该装置需补充的实验用品是 。
（3）向组装好的装置中加入高锰酸钾前，应该进行的操作是 ，写出反应化学方程式 。
（4）收集较干燥的氧气选择的收集装置为 （填序号），验满的方法是 。
（5）用装置E收集氧气，发现氧气不纯，原因可能是 （写一条）。
【跨学科实践】自制简易制氧机。
（6）同学们利用塑料瓶、注射器等材料制作了简易供氧器（如图所示），每套装置在左瓶中加入制氧剂，右瓶中装入水。请你利用所学知识选择适合的试剂，写出反应化学方程式 。交流展示中发现有缺陷的装置是 （选填“甲”“乙”或“丙”）。
【答案】（1）酒精灯
（2）A 一团棉花
（3）检查装置的气密性
（4）C 将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明已经集满
（5）开始集气瓶中未装满水或未等气泡连续、均匀冒出就开始收集
（6） 乙
【解析】（1）由图可知，仪器①的名称是：酒精灯；
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，属于固体加热反应，发生装置可选A；
用高锰酸钾制取氧气，需要在试管口塞一团棉花，防止加热时试管内粉末状物质进入导管，故需要补充的实验用品是：一团棉花；
（3）向组装好的装置中加入高锰酸钾前，应该进行的操作是：检查装置的气密性，防止装置漏气，浪费药品；
高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的化学方程式为：；
（4）氧气不易溶于水，密度比空气略大，可用排水法或向上排空气法收集，向上排空气法收集的气体比较干燥，故收集装置可选C；
氧气具有助燃性，氧气验满的方法是：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明已经集满；
（5）用装置E，即排水法收集氧气，发现氧气不纯，可能是开始集气瓶中未装满水，未将集气瓶内空气排尽，也可能是未等气泡连续、均匀冒出就开始收集，因为一开始排出的是装置内的空气；
（6）该装置适用于固液不加热反应制取气体，适用于过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式为：；
甲装置左瓶中反应生成氧气，然后通入右瓶的水中，湿润氧气，然后导出氧气，装置正确；
乙装置中左瓶反应生成氧气，但是氧气未通入水中，无法起到湿润氧气的作用，且右瓶导管在液面以下，氧气不能导出，装置错误；
丙装置左瓶中反应生成氧气，然后通入右瓶的水中，湿润氧气，然后导出氧气，装置正确。
故有缺陷的装置是乙。
12．科技社团的同学们在开展“基于特定需求设计和制作简易供氧器”的跨学科实践活动中设计和制作简易供氧器(如图1)。为了解决鱼塘中氧气不足的问题，养鱼师傅向鱼塘中撒一种微黄色的固体，咨询得知，这种固体的主要成分是过氧化钙(CaO2)，同学们查阅资料发现过氧化钙、过氧化钠均能与水反应放出氧气(已知：2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2↑)。12gNa2O2固体样品和12gCaO2固体样品与水作用生成氧气(假设样品中其他成分与水不反应)的质量与时间的关系如图2所示。请根据上述信息回答下列问题：
（1）图1加湿仓中水的作用是 。
（2）若给鱼池持续增氧，应选的试剂为 。
（3）请计算该样品中CaO2的质量分数 。(写出计算过程，结果保留至0.01%)
【答案】（1）湿润氧气，方便监测氧气的流速
（2）CaO2
（3）解：设样品中CaO2的质量为x。由图2可知，12g 固体样品与水作用生成氧气的质量为2.22g；
，x=9.99g
则该样品中CaO2的质量分数为：100%=83.25%。
答：该样品中CaO2的质量分数为83.25%。
【解析】（1）氧气不易溶于水，因此图1加湿仓中水的作用是湿润氧气，方便监测氧气的流速；
（2）由图2可知，若给鱼池持续增氧，应选的药品为过氧化钙，理由是相同质量的过氧化钠样品、过氧化钙样品与水反应，过氧化钙产生氧气的持续时间长，生成氧气的量多；
（3）计算过程详见答案。
13．氧气是一种重要的气体。
I．根据下列实验装置图，回答有关问题。
（1）仪器①的名称是 。
（2）实验室用高锰酸钾制取并收集较干燥的氧气，应选择的装置是 (填字母)，反应的化学方程式是 。该原理用排水法收集氧气时，当气泡 时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶；停止加热时，先把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，防止 。
II．学习氧气制取后，学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。化学小组制作了一台简易“制氧机”如图所示。用A剂、B剂产生氧气，其中A剂为白色颗粒()，B剂为MnO2。用该装置制取氧气时，在反应仓中加入适量的水，再依次加入A和B即可持续、平稳地产生氧气。
（3）第一步：
第二步：产生氧气的化学方程式为 。
（4）验证过滤仓导出的气体是氧气的方法 。
（5）过滤仓中的水起到的作用是___________(填字母)。
A．可以通过气泡观察氧气生成的速率 B．降低氧气温度
C．加快氧气的生成 D．洗气，使氧气具有一定的湿度
（6）另一小组同学用过氧化氢溶液和二氧化锰制取1.6 g氧气，理论上至少需要过氧化氢的质量是多少？(根据化学方程式计算，写出计算过程)
【答案】（1）试管
（2）AD/DA 连续均匀冒出 水槽中的水倒吸入热的试管，使试管炸裂
（3）
（4）将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气
（5）ABD
（6）设理论上至少需要过氧化氢的质量为x。
x =3.4g
答：理论上至少需要过氧化氢的质量是3.4g。
【解析】（1）仪器①的名称是试管；
（2）高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的反应物是固体，反应条件是加热，属于固体加热型，氧气密度略大于空气，不易溶于水，可用向上排空气法收集或排水法收集，用向上排空气法收集的气体较为干燥，若要制取并收集一瓶比较干燥的氧气，应选用的装置组合是AD；反应的化学方程式是；用排水法收集氧气时，当气泡连续均匀冒出时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶，此时排出的是纯净的氧气；停止加热时，先把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸入热的试管，使试管炸裂。
（3）第一步反应生成了过氧化氢，第二步反应是过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，化学方程式为；
（4）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则检验氧气的方法为：将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气；
（5）A、将产生的氧气通入水中，可通过产生气泡的速率观察生成氧气的速率，符合题意；
B、水能起到降低氧气温度的作用，符合题意；
C、水不能加快氧气的生成，不符合题意；
D、氧气不易溶于水，过滤仓中的水可以洗气，使氧气具有一定的湿度，符合题意；
故选ABD；
（6）见答案。
拓展培优
14．某学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。已知某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠和二氧化锰，是过氧化氢与碳酸钠的加合物，遇水后能产生氧气，放出热量。
【活动一】认识制氧机
如图1，某简易制氧机通过A、B两种物质产生氧气，其中A是过碳酸钠白色固体，B是二氧化锰黑色粉末。过碳酸钠(化学式为)加水溶解会分解生成和。用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，加湿过滤仓底部导气管口有气泡冒出。
（1）反应仓中过氧化氢生成氧气的化学方程式是 ，加湿过滤仓中的水除了有过滤杂质、提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是 (填一点即可)。
【活动二】选择制氧剂
过氧化氢也可以快速产生氧气，图1制氧机中的制氧剂为什么不选择过氧化氢？过碳酸钠是碳酸钠和过氧化氢的加成化合物，它的制氧效率是否优于过氧化氢？于是该兴趣小组对两者的制氧效率进行探究，并筛选合适的制氧剂。
实验一：过氧化氢作制氧剂
小组设计了图2实验装置，用溶质质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水，锥形瓶中加入二氧化锰，注入溶液，记录并分析内的数据，如图3。
（2）高浓度过氧化氢溶液易挥发且腐蚀性强。比产氧量少，可能的原因是 。因此过氧化氢作制氧剂时，浓度为的过氧化氢溶液较合适。
实验二：过碳酸钠作制氧剂
往如图2的锥形瓶中加入过碳酸钠．二氧化锰和水，待反应完全后收集到约水(产生氧气的量与表中药品得到氧气的最大量相等)。其他药品质量不变，再分别用不同体积的水进行实验，记录并分析内的数据，如图4。
（3）由图4可得出的结论是 。
【讨论分析】
（4）结合图3、图4中数据分析，前过碳酸钠与过氧化氢的制氧效率相当，分析图3、图4中后的数据，应选择 作制氧剂，依据是 。
（5）小组同学利用身边物品自制了如图5的简易供氧器。与真实产品对比中，不正确的观点是_______(填序号)。
A．产氧和洗气装置组合不用一体化
B．内部气体流向采用高进低出方式
C．特定需求是选择制氧方法的重要依据
D．制氧机要符合美学、工程、安全等标准
【答案】（1） 湿润氧气，且可通过产生气泡的速率观测生成氧气的速率
（2）反应放出大量的热，过氧化氢挥发，使反应物减少，产率降低
（3）相同条件下，过碳酸钠产氧速率随加水量的增加而增大
（4）过碳酸钠/ 2min后，过氧化氢的产氧速率逐渐减慢，在20min后，过碳酸钠的产氧量和产氧速率都比过氧化氢高
（5）A
【解析】（1）反应仓中过氧化氢生成氧气的反应为过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式为：；
加湿过滤仓中的水除了有过滤杂质、提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是：湿润氧气，且可通过产生气泡的速率观测生成氧气的速率；
（2）高浓度过氧化氢溶液易挥发且腐蚀性强。比产氧量少，可能的原因是反应放出大量的热，过氧化氢挥发，使反应物减少，产率降低；
（3）由图4可以看到，相同条件下，加水量越多，过碳酸钠的产氧量越大，由此可以得到结论：相同条件下，过碳酸钠产氧速率随加水量的增加而增大。
（4）由图3、4可以看到，前2min过碳酸钠与过氧化氢的制氧效率相当，2min后，过氧化氢的产氧速率逐渐减慢，在20min后，过碳酸钠的产氧量和产氧速率都比过氧化氢高，两者相比，选择过碳酸钠更合适；
（5）A、产氧和洗气装置一体化更便于使用，所以二者需要一体化，故A错误；
B、由图5的简易供氧器与真实产品可知，内部气体流向均采用高进低出方式，故B正确；
C、实验室和生活的制氧方式不同，则特定需求是选择制氧方法的重要依据，故C正确；
D、制氧机是工业生产的民用商品，制氧机要符合美学、工程、安全等标准，故D正确。
故选A。
15．简易供氧器制氧气的不同方式的探究
（一）某同学以过碳酸钠、二氧化锰为药品，用两个塑料瓶分别作为反应仓和加湿仓，设计制作简易“制氧机”，如图1所示。
【资料】过碳酸钠（）为白色固体，加水溶解分解生成碳酸钠和过氧化氢。
（1）制氧气时，在反应仓中加入适量水，再依次加入过碳酸钠和二氧化锰。反应仓中过氧化氢生成氧气的化学表达式为 ，二氧化锰反应前后不变的是 。
（2）加湿仓为图中 瓶（填“左”或“右”），将产生的氧气通过加湿仓的目的是 。
（二）工业制氧气
膜分离法制氧气是在一定压力下，将空气透过分离膜，渗透速率较快的氧气在膜的渗透侧富集（提高浓度），渗透速率慢的氮气被截留，流程如图2所示。
（3）从微观角度分析，一定量的空气经过压缩机时发生改变的是 。
（4）据图3分析，当膜进口温度17℃，压强0.78 MPA时，富集得到的氧气体积分数为 ，渗透物的主要成分是 。
（5）膜进口温度对膜分离效果有一定影响。为证实这一观点，某研究团队在膜进口温度40℃以下进行了实验（防止温度过高降低膜的寿命），得到氧气体积分数与膜进口温度的关系如图3所示，根据图像可得出的结论是 。
【答案】（1） 质量和化学性质
（2）右 使氧气湿润，提高供氧的舒适度
（3）分子间的间隔
（4）48% 氧气/O2
（5）在膜进口温度40℃以下，压强相同时，膜进口温度越高，富氧气体中氧气体积分数越小
【解析】（1）过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气，化学方程式为：；
二氧化锰作为催化剂，反应前后质量和化学性质不变。
（2）加湿仓的作用是湿润氧气，图中右侧瓶为加湿仓；
通过水使氧气湿润，提升使用时的舒适度（回来好看）。
（3）分子间存在着间隔，且气体的分子间隔较大，空气经过压缩机时被压缩，分子间的间隔减小，分子本身的种类、质量等不变。
（4）由图3可知，当膜进口温度17℃、压强0.78MPa时，氧气体积分数为48%；
膜分离法中氧气渗透速率快，故渗透物主要成分是氧气。
（5）分析图3可知，在压强相同的条件下，随着膜进口温度升高，氧气体积分数逐渐降低，因此可得出该结论：在膜进口温度40℃以下，压强相同时，膜进口温度越高，富氧气体中氧气体积分数越小。
16．某校化学兴趣小组同学利用塑料瓶模拟制作简易供氧器。回答下列问题。
利用化学方程式计算。制取3.2g氧气至少需要过氧化氢的质量是多少？
【答案】解：设制取3.2g氧气至少需要过氧化氢的质量是x
x=6.8g
答：制取3.2g氧气至少需要过氧化氢的质量是6.8g。
【解析】过程见答案。
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