跨学科实践活动4　基于特定需求设计和制作简易供氧器-2024-2025学年九年级化学人教版上册

上册 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 -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 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? -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 【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。 -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 【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。 -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 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 -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 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。 -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 (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:2Na2CO3·3H2O2 2Na2CO3+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 2H2O2 2H2O+O2↑ -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 (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 -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 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 2Na2CO3·3H2O2 2Na2CO3+3H2O2 2H2O2 2H2O+O2↑ 2H2O2 2H2O+O2↑ 排水法　 排水法　 -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 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: -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 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) -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 素养提升 -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 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。 -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 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/g MnO2质量/g 温度/℃ 平均产氧速率/(mL/s) ① 10 0.3 26 2.73 ② 20 0.3 26 8.56 ③ 10 0.3 41 4.54 -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 【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　　　　 　　　。  (2)设计实验①②的目的是_________________________________________　　　　　　　　　　 　　　　　 　　　。  (3)由①③可以得到的结论是_______________________________________　　　　　　　　 　　　　 　　　　 。  2H2O2 2H2O+O2↑ 在MnO2质量、温度等条件相同时,探究过 碳酸钠质量对产氧速率的影响 在过碳酸钠质量、MnO2质量等条件相同时, 温度越高,产氧速率越大 -返回目录- 学考精练·化学·九年级全一册·配人教版 $$