跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)1制作簡(jiǎn)易供氧器第2章

空氣與水資源【2025-2026學(xué)年】滬教版化學(xué)

九年級(jí)上冊(cè)（精做課件）授課教師：********班級(jí)：********時(shí)間：********跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)1制作簡(jiǎn)易供氧器活動(dòng)1：封面標(biāo)題：跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)1制作簡(jiǎn)易供氧器副標(biāo)題：化學(xué)原理與工程實(shí)踐的結(jié)合活動(dòng)2：活動(dòng)目標(biāo)知識(shí)與技能：鞏固氧氣實(shí)驗(yàn)室制取的原理（如過(guò)氧化氫在二氧化錳催化下分解），理解氧氣收集和輸出的基本原理。學(xué)會(huì)利用常見材料設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)易供氧器的各組成部分（發(fā)生裝置、收集與儲(chǔ)存裝置、輸出裝置），提高動(dòng)手操作能力和工程設(shè)計(jì)思維。過(guò)程與方法：經(jīng)歷“設(shè)計(jì)方案→選擇材料→組裝調(diào)試→改進(jìn)優(yōu)化”的實(shí)踐過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)探究與工程制作的結(jié)合。培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，通過(guò)小組討論解決制作過(guò)程中遇到的問題。情感態(tài)度與價(jià)值觀：認(rèn)識(shí)到化學(xué)知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用價(jià)值，增強(qiáng)對(duì)科學(xué)探究的興趣。體會(huì)簡(jiǎn)易供氧器在緊急情況下的作用，培養(yǎng)安全意識(shí)和創(chuàng)新精神?；顒?dòng)3：設(shè)計(jì)原理氧氣制取原理：采用過(guò)氧化氫溶液在二氧化錳催化下分解生成氧氣和水，化學(xué)方程式為\(2H_{2}O_{2}\stackrel{MnO_{2}}{=\!=\!=}2H_{2}O+O_{2}\uparrow\)。該反應(yīng)無(wú)需加熱，操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)速率可控，適合制作簡(jiǎn)易供氧器。裝置組成原理：發(fā)生裝置：需保證反應(yīng)物充分接觸且便于添加藥品，同時(shí)防止氧氣泄漏。收集與儲(chǔ)存裝置：利用氧氣密度略大于空氣或不易溶于水的性質(zhì)，采用合適的容器收集并暫時(shí)儲(chǔ)存氧氣，需具備密封功能。輸出裝置：通過(guò)導(dǎo)管等部件將氧氣平穩(wěn)輸出，可控制輸出速率，滿足供氧需求。活動(dòng)4：材料準(zhǔn)備發(fā)生裝置材料：反應(yīng)容器：塑料瓶（如礦泉水瓶、飲料瓶，容積500-1000mL）、帶橡膠塞的小玻璃瓶。添加與密封部件：?jiǎn)慰谆螂p孔橡膠塞、玻璃導(dǎo)管或塑料導(dǎo)管（如輸液管剪取部分）、分液漏斗替代品（如注射器，用于添加過(guò)氧化氫溶液）。收集與儲(chǔ)存裝置材料：儲(chǔ)存容器：較大的塑料瓶（容積1-2L）、氣球或保鮮袋（用于臨時(shí)儲(chǔ)存氧氣）、止水夾（控制氧氣輸出）。輸出裝置材料：導(dǎo)管：塑料軟管（如吸氧管、輸液管）、鼻塞或面罩替代品（如剪取的塑料瓶嘴）。藥品與輔助材料：過(guò)氧化氫溶液（3%-5%）、二氧化錳、紗布（包裹二氧化錳）、膠帶、剪刀、打孔器、記號(hào)筆等。活動(dòng)5：制作步驟步驟1：設(shè)計(jì)方案小組討論簡(jiǎn)易供氧器的結(jié)構(gòu)，繪制設(shè)計(jì)草圖，明確各部分功能：發(fā)生裝置用于產(chǎn)生氧氣，收集與儲(chǔ)存裝置用于收集和暫時(shí)存放氧氣，輸出裝置用于將氧氣輸送到使用者處。確定各部分的連接方式，如發(fā)生裝置的導(dǎo)管如何與儲(chǔ)存裝置連接，儲(chǔ)存裝置如何與輸出裝置銜接。步驟2：制作發(fā)生裝置取一個(gè)塑料瓶作為反應(yīng)容器，在瓶蓋上打孔，插入雙孔橡膠塞（若用單孔橡膠塞，可搭配注射器作為添加裝置）。從橡膠塞一孔插入短導(dǎo)管（深入瓶?jī)?nèi)少許），作為氧氣導(dǎo)出管；另一孔插入注射器（或長(zhǎng)頸漏斗替代品），用于添加過(guò)氧化氫溶液。將少量二氧化錳用紗布包裹，系上細(xì)線，懸掛在瓶?jī)?nèi)（或直接放入瓶底），確保與加入的過(guò)氧化氫溶液能充分接觸。步驟3：制作收集與儲(chǔ)存裝置取一個(gè)較大的塑料瓶，在瓶身側(cè)面靠近底部的位置打孔，插入導(dǎo)管并密封（可用膠帶固定），作為氧氣輸入管；在瓶口處連接另一根導(dǎo)管，作為氧氣輸出管，輸出管上安裝止水夾。若用氣球或保鮮袋儲(chǔ)存氧氣，可將其與發(fā)生裝置的導(dǎo)出管連接，用橡皮筋扎緊，作為簡(jiǎn)易儲(chǔ)存裝置（需注意氣球膨脹程度，避免破裂）。步驟4：制作輸出裝置將輸出導(dǎo)管的末端連接鼻塞（可用剪去尖端的塑料滴管代替）或簡(jiǎn)易面罩（用塑料薄膜制作），確保氧氣能平穩(wěn)輸出到口鼻處。步驟5：組裝與調(diào)試將發(fā)生裝置的導(dǎo)出管與收集儲(chǔ)存裝置的輸入管連接，用膠帶密封連接處，防止漏氣。向發(fā)生裝置中加入適量過(guò)氧化氫溶液，觀察氧氣產(chǎn)生情況：若用儲(chǔ)存瓶，打開止水夾，觀察是否有氣泡進(jìn)入儲(chǔ)存瓶；若用氣球，觀察氣球是否膨脹。關(guān)閉止水夾，檢查裝置的密封性：若發(fā)生裝置內(nèi)液面不再明顯下降（或氣球不再快速膨脹），說(shuō)明密封性良好。打開止水夾，測(cè)試氧氣輸出是否順暢，調(diào)整導(dǎo)管位置或反應(yīng)物用量，控制氧氣輸出速率?；顒?dòng)6：注意事項(xiàng)安全方面：過(guò)氧化氫溶液具有腐蝕性，操作時(shí)避免接觸皮膚和眼睛，若不慎接觸，立即用大量清水沖洗。二氧化錳為催化劑，不可食用，實(shí)驗(yàn)后妥善處理。氧氣是助燃?xì)怏w，制作和使用過(guò)程中遠(yuǎn)離火源，防止發(fā)生火災(zāi)。裝置安全：確保各連接部位密封良好，防止氧氣泄漏，影響供氧效果。儲(chǔ)存裝置不可過(guò)度承壓（如氣球不可充氧過(guò)多），避免發(fā)生破裂。操作規(guī)范：添加過(guò)氧化氫溶液時(shí)，應(yīng)緩慢加入，控制反應(yīng)速率，避免氧氣產(chǎn)生過(guò)快導(dǎo)致裝置內(nèi)壓力過(guò)大。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將剩余藥品倒入指定容器，清洗各裝置部件，整理實(shí)驗(yàn)材料。活動(dòng)7：成果展示與評(píng)價(jià)成果展示：各小組展示制作的簡(jiǎn)易供氧器，演示其工作過(guò)程（產(chǎn)生氧氣并輸出），說(shuō)明設(shè)計(jì)思路和各部分的功能。記錄供氧器的氧氣輸出速率（可通過(guò)一定時(shí)間內(nèi)排出水的體積估算）、持續(xù)供氧時(shí)間等性能參數(shù)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：科學(xué)性：裝置設(shè)計(jì)是否符合氧氣制取和輸出的原理，反應(yīng)能否穩(wěn)定進(jìn)行。實(shí)用性：結(jié)構(gòu)是否簡(jiǎn)單緊湊，操作是否方便，供氧效果是否明顯。創(chuàng)新性：是否采用了獨(dú)特的材料或設(shè)計(jì)思路，在裝置改進(jìn)方面是否有創(chuàng)意。安全性：制作和使用過(guò)程中是否遵循安全規(guī)范，裝置是否存在安全隱患。活動(dòng)8：拓展與反思拓展方向：嘗試改變反應(yīng)物濃度（如不同濃度的過(guò)氧化氫溶液）或催化劑用量，探究其對(duì)氧氣產(chǎn)生速率的影響，優(yōu)化供氧器的性能。設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)輸出速率的裝置（如在輸出管上安裝夾子，通過(guò)控制夾子松緊度調(diào)節(jié)），使其更接近實(shí)際供氧設(shè)備?；顒?dòng)反思：小組討論制作過(guò)程中遇到的問題（如漏氣、反應(yīng)速率過(guò)快或過(guò)慢等），分析原因并提出改進(jìn)方法。思考簡(jiǎn)易供氧器與專業(yè)醫(yī)用供氧設(shè)備的區(qū)別，認(rèn)識(shí)到工程設(shè)計(jì)中需要考慮的因素（如穩(wěn)定性、安全性、便攜性等）?？偨Y(jié)本次活動(dòng)中化學(xué)知識(shí)與工程實(shí)踐的結(jié)合點(diǎn)，體會(huì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的意義。5課堂檢測(cè)4新知講解6變式訓(xùn)練7中考考法8小結(jié)梳理學(xué)習(xí)目錄1復(fù)習(xí)引入2新知講解3典例講解了解制氧機(jī)的工作原理活動(dòng)任務(wù)一新課探究市場(chǎng)上的制氧機(jī)主要有便攜式制氧機(jī)和氧燭兩類。便攜式制氧機(jī)氧燭便攜式制氧機(jī)氧燭便攜式制氧機(jī)是一種常見的家用制氧設(shè)備，氧燭主要應(yīng)用于軍事和醫(yī)療急救。思考：1.兩類制氧機(jī)與實(shí)驗(yàn)室制氧氣有何聯(lián)系與區(qū)別？聯(lián)系：目的相同。都是為了獲取氧氣，以滿足不同場(chǎng)景下對(duì)氧氣的需求。區(qū)別：①條件和裝置不同。實(shí)驗(yàn)室制氧氣通常需要較為嚴(yán)格的反應(yīng)條件和專門的實(shí)驗(yàn)裝置，裝置相對(duì)復(fù)雜且不便于移動(dòng)。便攜式制氧機(jī)和氧燭則更加注重便攜性和實(shí)用性，裝置簡(jiǎn)單，便于攜帶和使用。②使用場(chǎng)景不同。實(shí)驗(yàn)室制氧氣主要用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究。便攜式制氧機(jī)適用于戶外活動(dòng)、家庭保健、醫(yī)療轉(zhuǎn)運(yùn)等場(chǎng)景。氧燭常用于一些特殊場(chǎng)合，如礦井救援、潛艇等，在緊急情況下提供氧氣。思考：2.便攜式制氧機(jī)是如何控制生成氧氣的速率的？通過(guò)控制空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣量和分子篩的吸附時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)氧氣生成速率。進(jìn)氣量越大，分子篩吸附氮?dú)獾入s質(zhì)的量就越多，相對(duì)來(lái)說(shuō)生成氧氣的速率就會(huì)加快。思考：3.從使用效果、安全、經(jīng)濟(jì)、耐用性等角度簡(jiǎn)述兩類制氧機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，并進(jìn)行小組交流討論。便攜式制氧機(jī)使用效果：能按需提供不同流量的氧氣，可連續(xù)使用。在高海拔等特殊環(huán)境下，制氧效果可能會(huì)受一定影響。安全：一般較為安全。經(jīng)濟(jì)：購(gòu)買設(shè)備成本較高，但相比于在醫(yī)院等場(chǎng)所長(zhǎng)期吸氧的費(fèi)用，可能會(huì)相對(duì)劃算一些。耐用性：一般能使用數(shù)年。氧燭使用效果：能在短時(shí)間內(nèi)快速提供大量氧氣，適用于緊急情況。是一次性產(chǎn)品，產(chǎn)生氧氣的速率不能調(diào)節(jié)。安全：正常情況較為安全。儲(chǔ)存不當(dāng)，可能會(huì)燃燒或爆炸。經(jīng)濟(jì)：?jiǎn)蝹€(gè)的價(jià)格相對(duì)較低。但長(zhǎng)期或大量使用氧氣，總體成本會(huì)較高。耐用性：有一定的保質(zhì)期。思考：4.氧燭中分解產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)類似于氯酸鉀，分解過(guò)程中需要加熱，你認(rèn)為可能是哪些物質(zhì)在反應(yīng)過(guò)程中提供了熱量？金屬粉末，如鐵粉、鎂粉、鋁粉等。這些金屬粉末在與氧化劑接觸并點(diǎn)燃后，會(huì)釋放出大量的熱量。設(shè)計(jì)并制作一款簡(jiǎn)易的供氧器活動(dòng)任務(wù)二在了解了兩類制氧機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上，請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)知識(shí)，結(jié)合制氧機(jī)制作的實(shí)際工藝流程，利用身邊的材料設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)易的供氧器。請(qǐng)你從制氧效果、裝置外觀、材料成本、使用便捷等方面，對(duì)各小組所設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易供氧器進(jìn)行評(píng)價(jià)，把評(píng)價(jià)結(jié)果填入下表中，并寫出相應(yīng)的改進(jìn)建議。簡(jiǎn)易供養(yǎng)裝置的分析與評(píng)價(jià)組別評(píng)價(jià)維度制氧效果裝置外觀材料成本使用便捷小組1小組2……注：請(qǐng)用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言進(jìn)行評(píng)價(jià)。改進(jìn)建議：________________________________。根據(jù)小組交流的結(jié)果，優(yōu)化你的設(shè)計(jì)方案，動(dòng)手制作一款簡(jiǎn)易家用供氧器，并參考右表的格式撰寫一份使用說(shuō)明書。1.項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)室制取氧氣之后，查閱了相關(guān)資料，利用塑料瓶、注射器、吸管等設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)易供氧器(如圖所示)，其中試劑A是過(guò)碳酸鈉和二氧化錳的混合物(過(guò)碳酸鈉遇水會(huì)生成過(guò)氧化氫)。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.塑料瓶相當(dāng)于錐形瓶B.吸管相當(dāng)于導(dǎo)管C.注射器相當(dāng)于長(zhǎng)頸漏斗D.該裝置可控制反應(yīng)速率C【點(diǎn)撥】注射器可控制水的滴加速度，相當(dāng)于分液漏斗，C錯(cuò)誤。返回

[2024·高郵期中]市場(chǎng)上的制氧機(jī)主要有便攜式制氧機(jī)和氧燭兩類。某便攜式制氧機(jī)(圖1)是利用過(guò)碳酸鈉溶于水釋放出過(guò)氧化氫,過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生氧氣；氧燭(圖2)的產(chǎn)氧藥塊由氯酸鈉、鎂粉(燃燒時(shí)提供氯酸鈉反應(yīng)所需的熱量)和少量催化劑組成,通過(guò)撞擊火帽引發(fā)反應(yīng),持續(xù)放出高純氧氣，釋放氧氣的反應(yīng)的文字表達(dá)式為氯酸鈉======氯化鈉＋氧氣。回答2～3題。500～600℃B2.依據(jù)便攜式制氧機(jī)的原理分析，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(

)A.加濕倉(cāng)的作用是利用氧氣不易溶于水的原理，使氧氣濕潤(rùn)B.輸出的氧氣可作為高能燃料C.根據(jù)加濕倉(cāng)中氣泡的多少，可以判斷氧氣排出的快慢D.夏天使用時(shí)，反應(yīng)倉(cāng)內(nèi)宜適當(dāng)多加些水返回A3.依據(jù)氧燭制氧的原理分析，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(

)A.氧燭中添加催化劑能增加生成氧氣的量B.氧燭制氧過(guò)程涉及分解反應(yīng)C.運(yùn)輸氧燭的過(guò)程中應(yīng)避免受到撞擊D.鎂粉過(guò)少會(huì)使反應(yīng)無(wú)法持續(xù)進(jìn)行，過(guò)多將減少產(chǎn)氧量【點(diǎn)撥】氧燭中添加催化劑只能加快反應(yīng)速率，不能增加生成氧氣的量，故A錯(cuò)誤；氧燭制取氧氣的反應(yīng)為氯酸鈉=======氯化鈉＋氧氣，該反應(yīng)符合“一變多”的特征，屬于分解反應(yīng)，故B正確；氧燭通過(guò)撞擊火帽引發(fā)反應(yīng)，持續(xù)放出高純氧氣，因此在運(yùn)輸氧燭的過(guò)程中應(yīng)避免其受到撞擊，故C正確；鎂粉過(guò)少會(huì)導(dǎo)致鎂粉燃燒產(chǎn)生的熱量少，使氯酸鈉無(wú)法持續(xù)分解產(chǎn)生氧氣，而鎂粉過(guò)多，燃燒時(shí)會(huì)消耗較多的氧氣，從而減少產(chǎn)氧量，故D正確。500～600℃返回4.[2024·廈門三模]某學(xué)習(xí)小組開展了“設(shè)計(jì)和制作家庭供氧器”的實(shí)踐活動(dòng)。【活動(dòng)一】選擇制氧劑查閱資料：①過(guò)碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)制氧氣的反應(yīng)為過(guò)碳酸鈉―――→碳酸鈉＋水＋氧氣，過(guò)氧化鈉(Na2O2)制氧氣的反應(yīng)為過(guò)氧化鈉＋水―→氫氧化鈉＋氧氣。②不同試劑制氧氣的成本、反應(yīng)條件及使用注意事項(xiàng)如下表所示：二氧化錳序號(hào)試劑試劑狀態(tài)試劑成本(每生成100g氧氣)反應(yīng)條件使用注意事項(xiàng)1高錳酸鉀固態(tài)29.58元加熱遠(yuǎn)離火種、熱源等2過(guò)氧化鈉固態(tài)5.85元常溫遠(yuǎn)離水、易燃物、火種、熱源等3過(guò)碳酸鈉固態(tài)

2.62元常溫遠(yuǎn)離水、易燃物等二氧化錳固態(tài)(1)實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣的文字表達(dá)式為______________________________________。根據(jù)上表信息，小組同學(xué)認(rèn)為高錳酸鉀不適合作“家庭供氧器”的制氧劑，除了安全問題，原因可能是______________________________(寫一個(gè))。高錳酸鉀――→錳酸鉀＋氧氣＋二氧化錳加熱需要加熱，不方便(或試劑成本高)過(guò)碳酸鈉反應(yīng)速率適中，且制氧氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)(2)10g過(guò)氧化鈉和10g過(guò)碳酸鈉生成氧氣的質(zhì)量與時(shí)間的關(guān)系如圖1所示，根據(jù)圖1分析“家庭供氧器”的制氧劑用過(guò)碳酸鈉而不用過(guò)氧化鈉的原因是________________________________________________。【活動(dòng)二】制作供氧器學(xué)習(xí)小組利用身邊的物品模擬市售制氧機(jī)，自制了如圖2所示的簡(jiǎn)易供氧器。(3)在供給氧氣的過(guò)程中，氧氣能從A瓶中逸出，是因?yàn)檠鯕饩哂衉_______________的物理性質(zhì)。(4)驗(yàn)證A瓶導(dǎo)出的氣體是氧氣的方法是______________________________________________________________。不易溶于水將帶火星的木條放在A瓶導(dǎo)管口，若木條復(fù)燃，則證明是氧氣【活動(dòng)三】使用供氧器學(xué)習(xí)小組利用圖2所示裝置，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究試劑的用量和溫度對(duì)制氧速率的影響，結(jié)果如下表所示：實(shí)驗(yàn)序號(hào)過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量二氧化錳的質(zhì)量水的體積溫度收集100mL氧氣