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(共35张PPT)
第五单元 化学反应的定量关系
跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易
供氧器
自主研学
任务一 了解需求
【科普阅读】阅读科普短文，回答下列问题：
氧气与人体健康——基于特定需求设计和制作简易供氧器
氧气与人体健康关系密切。生活中，老人、孕妇需要吸氧来保健。学生学习用脑过度、白领加班压力过大，也会导致缺氧的症状。在医院接受治疗的患者，常常需要通过吸氧进行医疗急救。在高海拔地区，氧气含量较低，人们也容易出现头痛、呼
吸困难等高原反应。然而工业制氧气使用的氧气钢瓶体积过大，不便于携带。在特定环境下，人们需要携带方便、操作简单、安全可靠，且成本较低的供氧器。目前商业化的供氧器有分子筛制氧机、过碳酸钠制氧机等。我们能不能利用生活中的材料和相关试剂，设计和制作一个简易供氧器呢？#1.2
【活动一】讨论吸氧的人群和场景
1.空气的成分按______分数计算，氧气约占______。
体积
2.氧气的用途十分广泛，在医院接受治疗的患者，常常需要通过吸氧进行医疗急救，这是利用了其具有____________的性质。工业上，用______________法大量制取氧气，主要是利用液态氧和液态氮的______不同，属于______（填“物理”或“化学”）变化。
能供给呼吸
分离液态空气
沸点
物理
共学精练
任务二 获取信息
【活动二】拆解制氧机
3.分子筛制氧机：
如图30-1所示，以空气为原料，空气经过分子筛时氮气被吸附，氧气通过，从而获得高浓度的，分离过程中的变化属于______（填“物理”或“化学”）变化。
物理
4.过碳酸钠制氧机：
氧立得是一款化学药剂家用制氧机，图30-2是该制氧机的原理示意图。
（1）表是该制氧机的部分使用说明书：
表
A剂 B剂 平均供氧量 供氧时间（分钟）
配方一 1袋 1袋
配方二 2袋 1袋
配方三 3袋 2袋
（2）操作方法：①向加湿过滤仓和反应制氧仓加清水至对应水位线。②向反应仓先加入A剂，再加入B剂，制氧反应迅速发生。
（3）反应原理：
第一步：；
第二步：_ _____________________（用化学方程式表示）。
①若突发缺氧性疾病，在呼叫救护车的同时进行吸氧，应选择的最佳配方是________。
配方三
②用该制氧机制氧时，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管有气泡冒出。过滤仓中的水除了过滤杂质提纯氧气外，还可以起到的作用是____（填字母）。
AB
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
图30-3
（4）为了使制氧机出氧流量保持平稳，反应装置中夏季和冬季的水位线设置不同（如图30-3所示），请分析原因： __________________________________________________________________________________
_____________________________________________________ 。
夏季温度高，会加快过碳酸钠分解制氧的反应速率，为了保证出氧速率稳定，需要降低反
应物的浓度，所以夏季要增加水量，反之冬季需要减少水量
【活动三】选择适合的制氧原理
图30-4
5.小组同学分别用过碳酸钠和过氧化氢溶液作对照制取氧气，利用数字化传感器测出产生氧气体积与时间变化的曲线如图30-4，结合试剂状态及分析图像，该家用制氧机的制氧剂选择过碳酸钠而不选择过氧化氢溶液的理由是：①
便于贮存和运输
相同时间内比过氧化氢溶液产生的氧气更多
过碳酸钠________________、后过碳酸钠___________________________________________。
任务三 设计制作
【活动四】设计和制作简易供氧器
6.选择制作简易供氧器的试剂时，无需考虑的因素是( )
B
A.是否价廉易得 B.氧气的性质
C.反应速率是否适中 D.是否安全、环保
7.根据使用要求和已有条件，选择合适的制氧原理，设计供氧器的组成和结构，绘制设计图，通过计算确定相关试剂的用量，制作简易供氧器。#1
总结提炼
课堂测评
图30-5
某学习小组设计并制作了图30-5所示的简易供氧器。试剂A是过碳酸钠，试剂B是一种黑色粉末状催化剂。请回答题。
1.下列物质中含有氧分子的是( )
A.二氧化碳 B.过氧化氢
C.液态空气 D.高锰酸钾
C
1
2
3
4
5
2.生活用品可以代替一些化学仪器。本实验利用了塑料瓶、注射器、吸管、输液管等进行实验，在该实验中相关说法错误的是( )
B
A.B可能是二氧化锰 B.吸管相当于玻璃棒
C.塑料瓶相当于锥形瓶 D.输液管相当于导管
1
2
3
4
5
3.下列说法错误的是( )
D
A.装置甲是反应仓，装置乙是洗气仓
B.乙中的水有降温的作用
C.通过装置乙可以观察氧气产生的速率
D.供氧器中的固体B一定是二氧化锰
1
2
3
4
5
4.下列说法错误的是( )
A
A.装置甲中的B在反应前后质量和性质不变
B.制取氧气前应检查装置的气密性
C.装置甲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
1
2
3
4
5
5.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
B
1
2
3
4
5
易错特训
1.化学兴趣小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。图30-1中甲为供氧器的工作原理图，下列说法正确的是( )
图30-1
1
2
3
4
5
A.制氧剂可能是高锰酸钾
B.反应仓相当于实验室制取氧气的发生装置
C.图乙用作加湿过滤仓时，管与病人相连
D.加湿过滤仓中水的作用之一是加快生成氧气的速率
√
1
2
3
4
5
2.某学习小组利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器（图30-2），其中试剂A是过碳酸钠，遇水会分解出，试剂B是一种黑色粉末状催化剂。下列说法错误的是( )
1
2
3
4
5
图30-2
A.输出的氧气可作为高能燃料
B.黑色固体B可能是二氧化锰
C.根据乙瓶中产生气泡的速率，可以判断氧气排出的快慢
D.注射器相当于分液漏斗
√
1
2
3
4
5
图30-3
3.学校兴趣小组在跨学科实践课上制作了一台简易化学“制氧机”，如图30-3所示。制氧时反应仓内黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。此时过滤仓中的水不能起到的作用是( )
C
A.观察氧气生成的速率 B.降低吸入氧气温度
C.加快氧气的生成速率 D.过滤杂质提纯氧气
1
2
3
4
5
进阶突破
4.（4分）认真阅读下列材料，回答有关问题。
生活中有时需要用到高浓度氧气，供氧方式主要有氧气瓶、氧气袋和制氧机。
氧气瓶和氧气袋中的氧气一般用深冷法制得，该方法利用物质的沸点差异，从空气中分离出氧气。
1
2
3
4
5
制氧机有膜分离、变压吸附等制氧方式。膜分离制氧用到的膜材料有陶瓷、聚苯胺等，其中混合导电陶瓷分离膜的工作原理示意如图30-4。变压吸附制氧常用的吸附剂是沸石分子筛。科研人员在一定条件下分别将氮气、氧气通过某种沸石分子筛，测定其对氮气、氧气的吸附情况，结果如图30-5（纵坐标数值越大，代表吸附量越大）。吸氧对于缺氧人群有一定作用，但健康人短期内高流量吸氧会对机体造成不良影响，因此不能盲目吸氧。#1.3
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
（1）供氧方式主要有___________________________________（写一种即可）。
（2）深冷法制氧利用了物质的__________（填“物理性质”或“化学性质”）差异。
氧气瓶、氧气袋或制氧机（选一种作答）
物理性质
（3）由图30-5可知，时吸附压越大越有利于分离和，证据是
_______________________________________________________________________________。
时，吸附压越大，氮气的吸附量越大，而氧气的吸附量变化不大，两者的差距越大
（4）健康人________（填“可以”或“不可以”）高流量吸氧。
不可以
1
2
3
4
5
5.（8分）特定人群、环境对氧气的需求不同。如何基于特定需求设计和制作简易供氧器呢？在老师的指导下，同学们开展了下列活动。
【界定任务】
（1）小英同学认为，首先了解制作简易供氧器的供氧原理再确定制取装置。同学们一致认为制作简易供氧器还需要考虑物质变化、能量变化、反应速率、制得氧气的纯度、制氧剂的用量和配比等。根据______________________确定发生装置，根据氧气的密度和溶解性等确定收集装置。
反应物状态和反应条件
1
2
3
4
5
【建构模型】
（2）同学们通过讨论，认为制氧机可以模仿过氧化氢溶液制氧的装置。写出用过氧化氢制取氧气的化学方程式：
_ ___________________________。
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3
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5
【认识制氧机】
化学制氧机（如图30-6）利用过碳酸钠白色固体、二氧化锰黑色粉末产生氧气，工作原理如图30-7。过碳酸钠加水溶解会分解生成碳酸钠和过氧化氢。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，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。#1.3.1
（3）观察窗的作用是____________________________________。
观察是否有气泡产生和产生气泡的快慢
（4）加湿过滤仓不仅可以过滤杂质，利用氧气______溶于水的性质，使氧气变得湿润，而且根据________________来判断产生氧气的速率。
不易
产生气泡的快慢
1
2
3
4
5
【模仿改造】
某兴趣小组用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器，如图30-8。
（5）验证加湿过滤仓导出的气体是氧气的方法：____________________________________________________。
将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气
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3
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5
（6）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）。
B
A.原料是否价廉易得 B.所制气体的性质
C.反应速率是否适中 D.制得气体是否纯净
E.实验条件是否易于控制 F.是否安全、环保
1
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3
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5

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