跨学科实践活动4基于特定需求设计和制作简易供氧器九年级化学人教版上册

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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

氧气与人体健康关系密切，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。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?【活动目标】进一步巩固对氧气性质和实验室制取氧气的原理与装置的认识，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。【活动设计与实施】任务一:了解需求1.讨论哪些人群在哪些场景或地域会用到供氧器，相应的供氧器具有怎样的特点。2.选择其中一种情况，通过讨论确定简易供氧器的设计和制作目标。使用场景选择的制氧机特点(1)家用保健小巧、便携，价格低，但氧流量低且输出不稳定(2)医用以空气为原料，不需添加药品，产氧浓度高，氧流量精准稳定，但设备价格较高(3)紧急情况下(航空、潜艇)产氧量大，速度快，占地空间小。但能耗高，废料有污染(4)有毒有害气体环境(火场)反应条件简单，与人体呼出的水和二氧化碳即可反应生成氧气。但价格较贵，废料有污染过碳酸钠制氧机分子筛制氧机氧烛制氧机化学氧自救器任务二:获取信息1.查阅资料，了解目前商品化供氧器的类型。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。(1)操作方法:在反应仓中首先加入粉末状过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)、水，然后加入粉末状二氧化锰(MnO2)，即产生氧气。(2)工作原理:第一步:2Na2CO3·3H2O22Na2CO3+3H2O2;第二步:

。供氧剂过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)过氧化氢(H2O2)特点过碳酸钠是固体且较稳定，方便储存、运输和使用过氧化氢溶液为液体，运输储存不方便，且高浓度的过氧化氢溶液具有一定的腐蚀性2H2O22H2O+O2↑(3)组成结构:组成结构作用①反应仓②加湿仓③观察窗粉末状过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)、水、粉末状二氧化锰(MnO2)的反应区域净化氧气、湿润氧气观察氧气流速3.比较其与实验室制取氧气在制氧原理、收集方法、仪器装置等方面的异同，综合运用多学科知识分析原因，总结供氧器的工作原理和特点。制氧方式过碳酸钠制氧机实验室制取氧气(1)制氧原理

①______________________________

②_______________________________

③________________________

(2)收集方法(3)仪器装置2Na2CO3·3H2O22Na2CO3+3H2O22H2O22H2O+O2↑2H2O22H2O+O2↑排水法排水法任务三:设计制作1.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，制作简易供氧器。例:2.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。2.制氧机说明书

(1)反应仓内应加入自来水(凉水),严禁使用热水。

(2)反应仓加水后,先投入A剂,再投入B剂。每次供氧停止后,将反应残液倒空清洗。供水困难时,可在残液冷却时,补充A剂(不加B剂)连续供氧。(答案合理即可)素养提升化学小组在“设计和制作简易供氧器”的实践活动中，探究影响供氧剂过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)产氧速率的因素。【查阅资料】Ⅰ.化学小组研究了图1所示的某品牌制氧机的装置原理后，利用身边物品自制了如图2所示的简易供氧器。Ⅱ.过碳酸钠为白色固体，遇水能产生碳酸钠和过氧化氢，需在低温干燥环境中保存。实验:探究试剂用量、温度对产氧速率的影响。【进行实验】在不同温度下，分别取一定质量的过碳酸钠和MnO2放入B瓶中，并加入相同体积的水，测得平均产氧速率数据如下表所示。序号过碳酸钠质量/gMnO2质量/g温度/℃平均产氧速率/(mL/s)①100.3262.73②200.3268.56③100.3414.54【解释与结论】(1)实验中，过氧化氢分解生成氧气的化学方程式为

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(2)设计实验①②的目的是_________________________________________

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(3)由①③可以得到的结论是_______________________________________