跨學(xué)科實(shí)踐活動02基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡易供氧器

命題探究

本實(shí)踐活動與“氧氣的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的試劑選擇和裝置搭建”知識內(nèi)容緊密相連，主要包含

以下3個活動任務(wù)：任務(wù)一了解需求；任務(wù)二獲取信息；任務(wù)三設(shè)計(jì)制作。中考的命題也是圍繞這

幾個活動任務(wù)為命題情境，以化學(xué)學(xué)科知識如氧氣的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、用途、實(shí)驗(yàn)室制氧氣、氧氣

的檢驗(yàn)、驗(yàn)滿等為命題落腳點(diǎn)。在選擇題和填空題、探究題中均有所涉及。

專項(xiàng)特訓(xùn)

1.項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)室制氧氣之后，查閱了相關(guān)資料，利用塑料瓶、注射器、吸管、輸液管等設(shè)

計(jì)并制作簡易供氧器，如圖，其中試劑A是過碳酸鈉，遇水會分解出壓試劑B是一種黑色粉末狀催

化劑，下列與制作簡易供氧器項(xiàng)目有關(guān)說法錯誤的是（）

A.乙瓶是利用氧氣不易溶于水的原理，使氧氣濕潤

B.輸出的氧氣可作為高能燃料

C.根據(jù)乙中氣泡的多少，可以判斷氧氣排出的快慢

D.夏天魚缸中溶解氧下降，可用該儀器給魚缸中的魚供氧

2.化學(xué)興趣小組開展了“設(shè)計(jì)和制作簡易供氧器”的實(shí)踐活動。圖甲為供氧器的工作原理，下列說法正確

A.制氧劑可能是氯酸鉀和二氧化錦

B.加濕過濾倉中水的作用是吸收氧氣

C.圖乙用作加濕過濾倉時，b管與病人相連

D.要確保反應(yīng)倉和加濕過濾倉的密封性良好

項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)室制氧氣之后，查閱了相關(guān)資料，利用塑料瓶、注射器、吸管、輸液管

等設(shè)計(jì)并制作簡易供氧器，如圖，其中藥品A是過碳酸鈉，遇水會分解出HQ,藥品B是一種黑色粉末

狀的催化劑。請根據(jù)以上信息回答第3和4題。

3.下列與制作簡易供氧器項(xiàng)目有關(guān)說法錯誤的是（）

A.乙瓶是利用氧氣不易溶于水的原理，使氧氣濕潤

B.該儀器可以給魚缸中的魚供氧

C.根據(jù)乙中氣泡的多少，可以判斷氧氣排出的快慢

D.輸出的氧氣可作為高能燃料

4.化學(xué)學(xué)習(xí)小組開展學(xué)科實(shí)踐活動，利用塑料瓶、注射器、吸管、輸液管等設(shè)計(jì)并制作簡易供氧器，簡易

供氧器中的固體藥劑是A和B,A是過碳酸鈉（2Na2C03-3H202）,它是一種白色固體，遇水會分解出HB,

B是催化劑。下列說法不正確的是（）

A.甲裝置是反應(yīng)倉，乙裝置是洗氣倉

B.設(shè)計(jì)供氧器需要綜合考慮便捷、安全、環(huán)保等因素

C.乙中的水有除雜、降溫的作用

D.供氧器中的固體B一定是二氧化錦固體

5.化學(xué)興趣小組開展了“設(shè)計(jì)和制作簡易供氧器”的實(shí)踐活動。圖甲為供氧器的工作原理，下列說法正確

的是（）

密封蓋

ab

3方

一過氧化氫溶液三m

一二氧化鎰?

過濾倉反應(yīng)倉

甲乙

A.要防止輸出氧氣的管道堵塞，避免引發(fā)安全事故

B.制氧劑只能是過氧化氫溶液和二氧化鎰

C.加濕過濾倉中水的作用是控制反應(yīng)速率

D.圖乙用作加濕過濾倉時，b管與病人相連

6.化學(xué)學(xué)習(xí)小組開展學(xué)科實(shí)踐活動，利用塑料瓶、注射器、吸管、輸液管等設(shè)計(jì)并制作四套簡易供氧器如

圖所示。各裝置中右側(cè)瓶中所裝液體為水，分別向三套裝置的左側(cè)瓶中加入制氧藥品。下列有關(guān)說法錯

誤的是（）

A.裝置中不合理的是乙

B.裝置丙可根據(jù)需要調(diào)節(jié)氧氣流量

C.各裝置中右側(cè)瓶類似于排水集氣裝置

D.設(shè)計(jì)供氧器需要綜合考慮便捷、安全、環(huán)保等因素

7.化學(xué)學(xué)習(xí)小組開展學(xué)科實(shí)踐活動制作簡易供氧器，簡易供氧器中的固體藥劑是A和B,A是過碳酸鈉

（2Na2C03-3H202）,它是一種白色固體，遇水會分解出H2O2,B是催化劑。下列說法不正確的是（）

甲乙丙

A.甲裝置是反應(yīng)倉，乙裝置是洗氣倉

B.供氧器中的固體B一定是二氧化錦固體

C.利用供氧器輸氧，病人應(yīng)從丙裝置b端連接吸氣

D.甲圖注射器中的水可以控制反應(yīng)速率，乙中的水有除雜、降溫的作用

8.項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)室制氧氣之后，查閱了相關(guān)資料，利用塑料瓶、注射器、吸管、輸液管等設(shè)

計(jì)并制作簡易供氧器。如圖，其中藥品A是過碳酸鈉，遇水會分解出HG,藥品B是一種黑色粉末狀催

化劑。下列說法錯誤的是（）

A.乙瓶是利用氧氣不易溶于水的原理，使氧氣濕潤

B,輸出的氧氣可作為高能燃料

C.根據(jù)乙中氣泡的多少，可以判斷氧氣排出的快慢

D.注射器相當(dāng)于分液漏斗

9.某興趣小組設(shè)計(jì)出的簡易供氧器如圖，下列說法錯誤的是（）

密封蓋

反應(yīng)倉加濕倉

A.反應(yīng)倉的藥品可以是過氧化氫溶液和二氧化錦

B.加濕倉的目的是濕化氧氣，減少對鼻腔的刺激

C.通過觀察加濕倉排出氣泡的量確定是否需要添加藥品

D.該裝置具有的優(yōu)點(diǎn)是即用即反應(yīng)、隨停即可停

10.跨學(xué)科實(shí)踐活動的開展對同學(xué)們提高核心素養(yǎng)水平具有重要意義。

【活動一】水質(zhì)檢測及自制凈水器。小華用去底倒置的可樂瓶作為容器，制作簡易凈水器（如圖1）。

（1）理論上，經(jīng)過該凈水器凈化后的水，硬度會變（填“大”或“小”）。

（2）在實(shí)驗(yàn)室，小華若要降低水的硬度，可以采取的方法是o

圖1圖2

【活動二】基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡易供氧器。小華和同學(xué)經(jīng)過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，市面上有一種品牌的

制氧機(jī)工作原理如圖2。該制氧機(jī)利用過碳酸鈉（化學(xué)式為2Na￡O3?3H2（）2,M為314）和二氧化銃產(chǎn)生氧

氣，制氧原理有兩步反應(yīng)，第一步反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na2c03?3m。2=2120）3+31?）2。

（3）第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(4)加濕倉中水的作用有(填序號)。

A.判斷氧氣的產(chǎn)生速率

B.增加氧氣的濕度

C.加快氧氣的生成

(5)小華和同學(xué)欲用該制氧機(jī)制取12g氧氣，則至少需要加入過碳酸鈉的質(zhì)量為go

11.同學(xué)們也可以像化學(xué)家一樣認(rèn)識和應(yīng)用化學(xué)。

(1)觀察生活：往澄清石灰水中吹氣，石灰水變渾濁，說明呼出氣體中含有(填化學(xué)符號)。

(2)觀察實(shí)驗(yàn)：寫出鐵絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,反應(yīng)表達(dá)式

為。

(3)學(xué)會分析：圖1中在集氣瓶底部盛放少量水的目的是o把紅熱的鐵絲伸入

盛有氧氣的集氣瓶時，應(yīng)該由瓶口向下(選填“緩慢”或“快速”)伸入。

圖1圖2

(4)學(xué)會應(yīng)用：圖2是某市售“簡易供氧器”，初期生氧器中鐵粉與氧氣反應(yīng)放出熱量，從而使氯酸鉀

和二氧化銃混合物的反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)表達(dá)式為o

(5)學(xué)會反思：小輝用托盤天平稱量7.5g氯化鈉固體(1g以下用游碼)，老師幫他檢查的時候發(fā)現(xiàn)祛

碼和物體放反了則小輝這樣稱得的氯化鈉實(shí)際質(zhì)量為go

12.同學(xué)們查閱資料，了解“便攜式制氧機(jī)”內(nèi)部結(jié)構(gòu)后(如圖1所示)，利用飲料瓶、注射器、吸管、

輸液管等設(shè)計(jì)并制作了幾套制氧裝置(如圖2所示)。

pm[inrirj工口rrn

圖1圖2

(1)通過閱讀說明書，了解它的工作原理，判斷下列說法錯誤的是

A.加濕過濾倉利用氧氣不易溶于水的原理，使氧氣濕潤

B.根據(jù)加濕過濾倉中氣泡的多少，可以判斷氧氣排出的快慢

C.輸出的氧氣可作為燃料，用于切割金屬

D.夏天魚缸中溶解氧下降，可用該儀器給魚缸中的魚供氧

(2)同學(xué)們查閱資料知道，家用簡易制氧機(jī)中的固體藥劑是A劑和B齊！J,A劑是過碳酸鈉，它是一種白

色固體，遇水會分解出過氧化氫，則B劑可能是。制氧機(jī)可根據(jù)用途調(diào)節(jié)氧氣流量,

你認(rèn)為圖2裝置中更適合作家用制氧器的是,理由是o

13.某興趣小組對“家用簡易供氧器”的供氧劑產(chǎn)生極大的興趣，開展了如下探究：

查閱資料：過碳酸鈉是一種白色粉末固體，遇水后分解產(chǎn)生碳酸鈉和過氧化氫。

任務(wù)一：“家用簡易供氧器”供氧劑的選擇

A

(1)結(jié)合所學(xué)知識以及查閱資料，你認(rèn)為過氧化氫溶液、高鋸酸鉀、過碳酸鈉中哪種不適合作為“家用

簡易供氧器”的供氧劑(如需要可提供二氧化錦)并說明理由。

任務(wù)二：探究供氧劑產(chǎn)氧速率的影響因素

興趣小組設(shè)計(jì)了如圖裝置完成實(shí)驗(yàn)。用相同的滴速滴入等體積的水后關(guān)閉分液漏斗的活塞。

(2)儀器a的名稱為o

(3)B裝置中過氧化氫生成氧氣的文字表達(dá)式是0

(4)有的同學(xué)根據(jù)觀察A、B裝置中液體產(chǎn)生氣泡的快慢來判斷反應(yīng)的快慢，除此之外，還可以根

據(jù)、(填現(xiàn)象)判斷反應(yīng)的快慢。

(5)反應(yīng)停止后，B裝置中分液漏斗改滴過氧化氫溶液，裝置中仍能較快產(chǎn)生氧氣的原因

是o

任務(wù)三：供氧劑產(chǎn)氧速率的檢測

興趣小組利用如圖c、D裝置檢測不同加水量對產(chǎn)氧速率的影響。

實(shí)驗(yàn)編號加水量(mL)2min時量筒的讀數(shù)前2min的平均產(chǎn)盤］

(mL)速率(mL/min)

①20150a

②50155b

③100160c

(6)為了完成實(shí)驗(yàn)，下列操作正確的是(填字母)。

A.實(shí)驗(yàn)開始前將C裝置橡皮管與D裝置短管連接

B.待C裝置中管口有連續(xù)均勻氣泡冒出時，再將其與D裝置連接

C.D裝置中集氣瓶一定要加滿水

D.D裝置中集氣瓶無需加滿水

(7)正確操作后，測得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如上表(從反應(yīng)開始時計(jì)時)，則@=0

(8)前2min的平均產(chǎn)氧速率由a-b-c發(fā)生變化的原因可能是。

14.實(shí)驗(yàn)探究是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方法。圖一為實(shí)驗(yàn)室制取氣體的常用裝置，圖二為某同學(xué)在跨學(xué)科實(shí)踐活

動中設(shè)計(jì)的簡易供氧器。

液體

E—注射器

劑

試_三供給呼吸

乙

加濕

反應(yīng)倉

?過濾倉

固體

試劑-

甲

圖-

圖二

I.根據(jù)圖一回答下列問題：

(1)儀器甲的名稱是O

(2)實(shí)驗(yàn)室用高鋸酸鉀制取氧氣時，應(yīng)選的發(fā)生裝置是(填字母)，該裝置還需改進(jìn)的地方

是;請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：。

(3)使用裝置B時，液面應(yīng)(選填“低于”或“高于”)長頸漏斗下端。

(4)用裝置C收集氧氣時，導(dǎo)管應(yīng)伸到(選填“a”“b”或"c”)處。

II.根據(jù)圖二回答下列問題：

(5)若固體試劑甲為MnO”則應(yīng)選擇的液體試劑乙是溶液。

(6)加濕過濾倉中壓。的作用有(填字母)。

a.吸收雜質(zhì)提純02

b.觀察Oz產(chǎn)生的速率

c.加快02的生成

d.保證供給。的濕度需求

15.110中學(xué)某化學(xué)興趣小組開展“基于特定需求和制作簡易供氧器”的實(shí)踐活動。同學(xué)們通過比較醫(yī)療用

品店的制氧劑，發(fā)現(xiàn)醫(yī)用制氧劑是利用過碳酸鈉(Na2c0,)溶于水與水反應(yīng)生成過氧化氫和另一種產(chǎn)物X,

再加入二氧化鎰迅速生成氧氣，同學(xué)們做了如下研究；

【提出問題】過碳酸鈉比雙氧水更適用于醫(yī)療制氧氣的原因；

【查閱資料】

①過氧化氫溶液的穩(wěn)定性較差，濃度較大時具有一定的腐蝕性。

②過碳酸鈉俗稱固體雙氧水，具有無毒、無污染、易儲存、水溶性好等特點(diǎn)。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】1.41g過碳酸鈉四種加入足量水量后的制氧效果對比，記錄并處理20min內(nèi)數(shù)據(jù)。

氣1

160

體140

體120

00

積80

/mL60

40

20

(1)請寫出過氧化氫制氧氣的符號表達(dá)式：o

(2)通過圖像可以看出，過碳酸鈉制取氧氣的效率與加水量的關(guān)系是：o

(3)下列關(guān)于過碳酸鈉制氧氣說法正確的是。

A.若加入更多的二氧化鎰，可以增加生成氧氣的量；

B.過碳酸鈉與水反應(yīng)的產(chǎn)物X中一定含有鈉、碳元素；

C.若時間足夠使過碳酸鈉全部反應(yīng)，四個加水量生成的氣體體積應(yīng)相等；

D.通過上述信息，過碳酸鈉應(yīng)密封保存并保持干燥。

化學(xué)小組的同學(xué)以L41g過碳酸鈉所生成過氧化氫的量為標(biāo)準(zhǔn)，記錄并處理20min內(nèi)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行多次

實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：過氧化氫反應(yīng)速度遠(yuǎn)大于過碳酸鈉反應(yīng)速度。

【得出結(jié)論】

(4)過碳酸鈉更適合醫(yī)療制氧氣的原因(至少兩點(diǎn))0

【反思與評價(jià)】

(5)若在實(shí)驗(yàn)室中只能用過氧化氫制氧氣模擬過碳酸鈉制氧氣的效果，則可將發(fā)生裝置改裝為下圖中

的。

16.“天朗氣清，惠風(fēng)和暢”。清潔的氧氣對人體健康有益，某學(xué)習(xí)小組開展了“基于特定需求設(shè)計(jì)和制

作簡易供氧器”的實(shí)踐活動。

【活動一】認(rèn)識制氧機(jī)

如圖為某品牌制氧機(jī)，該制氧機(jī)的制氧劑為二氧化錦和過碳酸鈉(化學(xué)式為ZNazCOsKHzOz,白色固體,

是過氧化氫與碳酸鈉的加成化合物，遇水后能產(chǎn)生氧氣)。

(1)觀察窗的作用是_______________________

(2)加濕倉的作用是。

【活動二】探究制氧過程

(3)I.反應(yīng)原理探究

實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象結(jié)論

向錐形瓶a中加入分別加入100mL蒸儲1瓶中有少許氣泡產(chǎn)生;使用過碳酸鈉制氧

L5g過碳酸鈉水，觀察；將一根帶帶有火星的木條不復(fù)氣，需要加入二氧化

有火星的木條伸入錐燃；瓶壁不發(fā)燙鎰固體；該反應(yīng)是放

形瓶內(nèi)，用手觸摸錐熱反應(yīng)

形瓶外壁

向錐形瓶b中加入分別加入100mL蒸儲瓶中迅速產(chǎn)生大量氣

1.5g過碳酸鈉和水，觀察；將一根帶泡；

0.2g二氧化鎰，混勻有火星的木條伸入錐①?

形瓶內(nèi)，用手觸摸錐②=

形瓶外壁

(4)小組的同學(xué)們向反應(yīng)后的錐形瓶b中重復(fù)多次加入1.5g過碳酸鈉，混勻后均又出現(xiàn)上述現(xiàn)象，反

應(yīng)后將剩余固體過濾、洗凈、干燥、稱量，固體質(zhì)量仍為0.2g,則MnOz在此反應(yīng)中作

II.制氧劑的選擇

小組的同學(xué)們想到過氧化氫溶液常溫下也可以快速制氧，為什么不選用過氧化氫溶液而選用過碳酸鈉呢?

于是該興趣小組對兩者的制氧效率進(jìn)行探究，并篩選合適的制氧劑。

【查閱資料】常溫常壓下產(chǎn)生150mL的氧氣，以5%的過氧化氫溶液為制氧劑需要9.1mL；以過碳酸鈉為

制氧劑需要L41g。

【實(shí)驗(yàn)方案】

(5)利用如圖2裝置設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)并記錄0?20min量筒中水的體積。

錐形瓶中試劑注射器中試劑

實(shí)驗(yàn)10.2g二氧化錦9.lmL5%過氧化氫溶液

實(shí)驗(yàn)21.41g過碳酸鈉和0.2gmL

二氧化銃水

氣體120

過碳酸鈉

體積

100

/mL

5%過氧化氫溶液.

60

40

20

048121620

時間/min