跨学科实践活动 基于特定需求设计和制作简易供氧器-【帮课堂】2024-2025学年八年级化学全一册同步学与练（沪科版·上海五四学制2024）

主题2 常见的物质Ⅰ 专题3 空气、氧气、二氧化碳 跨学科实践活动 基于特定需求设计和制作简易供氧器 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.探究供氧机制氧原理，初步形成应用元素观、变化观等化学观念和科学探究方法解决问题的思路。 2.通过规划及设计供氧器产品，认识在解决实际问题时，需要综合运用各学科知识，采用合适的方法和工具。 3.通过供氧器制作的实践活动，培养动手能力和解决实际问题的能力，体会有效使用科学技术、小组合作、协同创新解决问题的重要性。 活动1 分析供氧器的不同需求场景及原理 【交流讨论】氧气可以供给呼吸，适量吸氧用于纠正缺氧，促进代谢，是辅助治疗多种疾病的重要方法之一。 1.有哪些特定环境和特殊人群有额外的氧气需求？ 处于环境缺氧的人群有额外的氧气需求：如处于高原、高山缺氧，矿井、钢厂、化工厂等特定有额外的氧气需求的特殊人群：患呼吸系统疾病缺氧的人、患心血管疾病的人等；体弱、年老、用脑过多的缺氧人…… 2.特定需求下，对制氧方法、供氧方式、氧气的浓度、流速和湿度等有哪些具体的要求和标准？ （1)患病缺氧、体弱缺氧等需要吸氧保健的人，可以使用家用制氧机吸氧，家用制氧机的特点是使用方便、随用随制，便于携带，适用于广大保健者。 （2）重症病人在医用中心吸氧，医用中心供氧器特点：操作更安全，输氧管路更环保，设备输送氧气 含量纯正且持续输选时间长，自动监测供氧压力和氧气消耗量等。 2.查阅相关资料，了解市面上常见供氧器的供氧原理及适用人群: 制氧机类型 原理 分子筛制氧机 利用分子筛的物理吸附和解吸技术，在加压时可将空气中的氮气吸附，剩余的未被吸收的氧气被收集起来，经过净化处理后成为高纯度的氧气 富氧膜制氧机 利用氧、氮分子在富氧膜内的渗透速度不同，实现氧气富集和氮气分离，从而获得所需的富氧 化学药剂制氧机 采用特定的药剂配方，在特定场合下使用 【交流思考】 (1)分子筛制氧机制氧原理类似于基本实验操作中的过滤 (2)富氧膜制氧机制氧过程中发生的变化为物理变化 (3)化学药剂制氧时一般不选择高锰酸钾，其原因可能是 反应过程需要加热，成本高(合理即可) 活动2　探究供氧器的设计程序和方法 程序 具体内容 方法 负责人 1 确定反应物质及其来源 网上搜索或请教他人 2 根据反应原理设计供氧器的结构图 可手绘或用绘图软件 3 优选材料（安全，易于加工）确定来源 了解真实产品，建构设计思路 [小组讨论] 1.制氧机产品中将提手扳回至正上方锁紧的目的？ 2.分析氧立得供氧机的部位与实验室制氧气装置的关系，填入表格。 5 氧立得供氧机的部位 实验室制取氧气仪器 1-氧气出口 导管口 2-密封盖 瓶塞 3-氧气通道 导管 4-反应仓 发生装置 5-加湿过滤仓 收集装置 3.氧立得供氧器反应仓、加湿过滤仓可以通过实验室哪些装置相似？ a b B A 氧立得制氧器 活动3　设计并动手制作供氧器 【小组讨论】结合资料卡片，旅行供氧器选择哪种供氧剂更合理？ 资料卡片1:化学试剂制取氧气 制氧剂 制氧原理 使用过程中存在的问题 参考成本 (元/吨) 过氧化氢 H2O2 具有一定的腐蚀性和刺激性。易发生分解，需避光，不易控制 约3000 过氧化钠Na2O2 制取的氧气带有碱性废水 约15400 过碳酸钠 2Na2CO3·3H2O2 过碳酸钠遇水后可缓慢分解为碳酸钠和过氧化氢，遇催化剂二氧化锰后分解放出氧气 2500~4200 氯酸钠 NaClO3 分解释放氧气需要较高温度，且反应放热。需要催化剂，反应后有化学品残留，反应后的废料可能会引起环境污染 3000~4500 高锰酸钾 KMnO4 反应需要加热，产生氧气速度快，不易控制 约15000 资料卡片2：固体双氧水 学名：过碳酸钠（ 2Na2CO3·3H2O2），白色粉状或颗粒状固体，强氧化剂，易溶于水。 溶解在水中易分解产生过氧化氢和碳酸钠，故又被称作“固体双氧水”。 常用于环保漂白剂和其它清洁产品。 小组交流讨论设计装置图 供氧器主要装置构成：发生装置、洗气装置 【设计方案】兴趣小组的同学根据上述原理，利用过碳酸钠、二氧化锰作为制氧剂，用软塑料瓶、软管制作简易供氧器。请绘制设计图。 【展示与交流】 制作简易制氧机需要考虑三方面的问题：一是根据特定需求，从定性的角度选择化学反应获得氧气；二是从装置的角度考虑氧气的发生、净化、收集等问题；三是从实际应用的角度出发，考虑产品的美学、工程学、安全等标准。 1．家用制氧机可以获得“富氧空气”（氧气含量高于普通空气），用如图装置测定家用制氧机获得的“富氧空气”中氧气的含量。检查装置气密性：关闭弹簧夹，两手紧握集气瓶。过一会儿，若观察到 ，证明装置不漏气。    【答案】气球膨胀 【详解】关闭弹簧夹，两手紧握集气瓶，双手紧握集气瓶相当于给集气瓶加热，使装置内的气体受热膨胀，压强增大，则过一段时间，可以观察到气球膨胀，说明装置气密性良好。 2．空气是宝贵的资源，探究其成分并应用于生活。 (1)200多年前，法国化学家________(填字母序号)用定量的方法研究了空气的成分。 A．卢瑟福 B．拉瓦锡 C．门捷列夫 (2)因为氮气的化学性质不活泼，因此生活中常用作 。 (3)氧气是维持人类生命活动必不可少的物质。1960年中国登山队完成人类首次从珠峰北坡登顶。其中氧气瓶是必不可少的装备，因为氧气能 。 (4)某种家用制氧机是通过分子筛直接将氮气和氧气分离，该过程属于 (填“化学”或“物理”)变化。 (5)在使用氧气瓶、制氧机的过程中应远离易燃易爆物质，其原因是 。 【答案】(1)B (2)保护气 (3)供给呼吸 (4)物理 (5)氧气能支持燃烧 【详解】（1）200多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分，卢瑟福发现原子的核氏结构，门捷列夫发现元素周期律并编制出元素周期表，故选：B。 （2）氮气的化学性质不活泼，因此生活中常用作保护气，故填：保护气。 （3）氧气能供给呼吸，因此氧气瓶是登山队必不可少的装备，故填：供给呼吸。 （4）制氧机是通过分子筛直接将氮气和氧气分离，没有生成新物质，属于物理变化，故填：物理。 （5）氧气能支持燃烧，故在使用氧气瓶、制氧机的过程中应远离易燃易爆物质，故填：能支持燃烧。 3．如图是“便携式制氧机”，可用于家庭输氧。使用过程中需用到：甲剂白色固体，作制氧剂；乙剂为黑色固体，作催化剂。 （1）人的生存离不开氧气，原因是氧气能够 （填写所选选项的编号）。 A支持燃烧        B供给呼吸 （2）甲剂溶于水生成过氧化氢，写出过氧化氢在乙剂催化作用下生成氧气的化学反应方程式 。 【答案】 B 2H2O22H2O +O2↑ 【详解】（1）氧气能够供给呼吸，当人体缺氧时，需要吸氧补充，故选B； （2）乙剂为黑色固体，作催化剂，过氧化氢在乙剂催化作用下生成氧气，乙为二氧化锰，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式2H2O22H2O +O2↑。 4．随着科技的发展，家用制氧机日渐普及。 (1)如图为某种分子筛型家用制氧机工作时气体变化的微观示意图，空气经过分子筛时氮气被吸附，氧气通过，请在方框中画出微粒图示。 (2)分离过程中的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。据如图所示工作原理推测，氮分子比氧分子体积 （填“大”或“小”），空气经过制氧机分子筛吸附氮气以后，剩余气体属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 【答案】(1) (2) 物理 大 混合物 【详解】（1）空气经过分子筛时氮气被吸附，氧气通过，则通过后的气体主要含有氧气，根据图像，通过前有2个氧分子，则通过后也是2个氧分子，故作图如下：。 （2）分离过程中氮气被吸附，没有生成新物质，属于物理变化； 空气经过分子筛时氮气分子被吸附，氧气分子通过，说明氮分子比氧分子体积大； 纯净物只含一种物质，混合物含有两种或两种以上物质。空气含有氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体等物质，经过制氧机分子筛吸附氮气以后，剩余气体含有氧气、二氧化碳、稀有气体等物质，属于混合物。 5．随着科技的发展，家用制氧机日渐普及。 (1)如图为某种分子筛型家用制氧机工作时气体变化的微观示意图。空气经过分子筛时氮气被吸附，氧气通过，请在方框中画出微粒图示。 (2)分离过程中的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。 (3)一些简易制氧机利用制氧剂供氧。若要通过分解反应制备氧气，一定不能选用的反应物是_______________（填字母序号）。 A．KClO3 B．NH4Cl C．NaCl 【答案】(1) (2)物理 (3)BC 【详解】（1） 由分子结构模型可知，氮分子的体积大于氧分子的体积，因此当空气经过分子筛时氮气被吸附，氧气通过，图示方框内的应补充两个氧分子，即图示为； （2）由题干信息可知，该变化前后分子种类没有改变，即没有生成新物质，属于物理变化； （3）根据质量守恒定律，化学变化前后元素的种类不变，因此通过分解反应制备氧气，反应物中应含有氧元素，因此不能用氯化铵和氯化钠，故选BC。 6．（24-25九年级上·山西吕梁·期中）家用制氧机 常见家用制氧机的原理主要有分子筛原理和化学反应制氧原理等。而分子筛制氧机是唯一成熟的，具有国际标准和国家标准的制氧机。 分子筛制氧机的工作原理主要基于分子筛物理吸附和解吸技术。分子筛是一种具有特定孔径的固体材料，其表面布满了许多微小的孔隙。这些孔隙的大小和形状使得分子筛能够选择性地吸附空气中的氮气分子，而氧气分子则由于尺寸较小，能够顺利通过分子筛的孔隙，从而实现氮气和氧气的分离。其工作流程主要包括“压缩空气→冷凝分离→吸附分离→氧气输出”四个步骤。其中冷凝分离可除去空气中的水蒸气和其他液态杂质。连接收集装置 化学反应制氧机多选择过碳酸钠作制氧剂，原理是过碳酸钠溶于水生成碳酸钠和过氧化氢，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解制取氧气。下侧是装置图。净化加湿 阅读分析，解决问题： (1)分子筛制氧过程中发生的变化是 。(填“物理变化”或“化学变化”) (2)从微观角度分析压缩空气步骤发生的变化 。 (3)冷凝分离可除去水蒸气的原理是 。 (4)分子筛制氧分离出氧气的步骤是 。 (5)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解的文字表达式是 。 (6)化学反应制氧中净化加湿装置的作用是 。 【答案】(1)物理变化 (2)分子之间的间隔变小 (3)冷凝时温度降低，水蒸气凝结成液态水，从空气中分离除去 (4)吸附分离 (5) (6)湿润氧气(增加氧气湿度) 【详解】（1）分子筛制氧过程中没有新物质生成，发生的是物理变化； （2）压缩空气步骤中压强增大，分子之间的间隔变小； （3）冷凝分离可除去水蒸气的原理是冷凝时温度降低，水蒸气凝结成液态水，从空气中分离除去； （4）分子筛制氧分离出氧气的步骤是吸附分离； （5）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，反应的文字表达式为：； （6）化学反应制氧中净化加湿装置的作用是湿润氧气。 7．氧气是工业生产中不可或缺的原料，某小组以“制取简易制氧机”为主题开展项目式学习。 (1)工业上通过分离液态空气制取氧气属于 变化(填“物理”或“化学”)。 (2)下列物质均可获得氧气，从反应条件分析其操作最简单的是______ (填字母序号)。 A．高锰酸钾 B．氯酸钾 C．过氧化氢 D．氧化汞 (3)若直接用过氧化氢溶液制取氧气，反应速率太快。为获得平稳的气流，下图所示发生装置能达到最佳效果的是 (填字母序号)。 A． B． C． D． 如图是小组最终制成的简易制氧机成品，小组使用实验室常见制氧药剂，将一种白色粉末和黑色粉末的混合物装填在制氧机中。 回答下列问题。 (4)写出该制氧机发生的反应的文字表达式： 。 (5)撞击火帽的作用的是 。 (6)已知过氧化氢在常温下分解缓慢，加入二氧化锰或红砖粉后反应明显加快，若要证明二氧化锰或红砖粉是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的质量和 是否改变。 【答案】(1)物理 (2)C (3)C (4) (5)加热 (6)化学性质 【详解】（1）工业上分离液态空气制取氧气，是利用液氮和液氧沸点的不同进行分离，无新物质生成，属于物理变化； （2）用高锰酸钾、氯酸钾、氧化汞制取氧气，均需要加热，用过氧化氢制取氧气在常温下进行，操作最简单。 故选C； （3）直接用过氧化氢溶液制取氧气，反应速率太快，为获得平稳的气流，需要使用分液漏斗控制过氧化氢溶液的滴加速率来控制反应的速率，故发生装置能达到最佳效果的是C，D装置中双氧水和二氧化锰已经接触，反应发生，不能控制反应速率。 故选C； （4）将一种白色粉末和黑色粉末的混合物装填在制氧机中制取氧气，故该反应为氯酸钾在二氧化锰的催化下受热分解生成氯化钾和氧气，该反应的文字表达式为：； （5）该反应需要加热进行，撞击火帽的作用的是给反应物加热，提供反应条件； （6）催化剂除了能改变化学反应速率，化学反应前后，其质量和化学性质不变，故还需增加实验来验证它们在化学反应前后的质量和化学性质是否改变； ►问题一 化学药剂制氧 【典例1-1】（24-25九年级上·重庆·期中）某同学在学习制取氧气的实验原理后，利用周围的物品制作了一个简易供氧器，如图所示，A、B为两种固体，A为过碳酸钠，遇水后可发生反应生成H2O2，下列关于该实验的说法不正确的是 A．该装置无法控制生成氧气的速率 B．可通过乙装置观察是否有氧气生成 C．固体B是催化剂，但不一定是二氧化锰 D．若检查甲装置气密性，先向乙装置装一部分水，再推或拉注射器观察现象 【答案】A 【详解】A、该装置中可以通过注射器控制液体的滴加速度，从而控制反应速率，即控制生成氧气的速率，故说法错误； B、氧气不易溶于水，可通过乙装置观察气泡的生成，观察是否有氧气生成，故说法正确； C、二氧化锰能催化过氧化氢分解，氧化铁、氧化铜等也可以催化过氧化氢分解，固体B是催化剂，但不一定是二氧化锰，也可能是氧化铁、氧化铜等，故说法正确； D、若检查甲装置气密性，先向乙装置装一部分水，再推或拉注射器观察现象，当推断注射器活塞时，甲中压强增大，若观察到导管口有气泡产生或，说明装置气密性良好，故说法正确； 故选：A。 【典例1-2】（24-25九年级上·福建·期中节选）MnO2可用作实验室制取氧气的催化剂。 Ⅱ.某兴趣小组在跨学科实践课上制作了一台简易化学“制氧机”，如图所示，该制氧机利用M、N两种物质产生氧气，其中M是过碳酸钠白色固体，N是二氧化锰黑色粉末。过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)加水溶解会分解生成Na2CO3和H2O2。 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。 (6)“反应仓”中H2O2生成氧气，“过滤仓”中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是 (填序号)。 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 (7)如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，可选用的气体发生装置是 (填“A”或“B”)，为获得平稳气流，需要对装置进行改进，改进的方法是 。 【答案】 (6)ab (7) B 将长颈漏斗换成分液漏斗 【详解】 （6）过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是：可以通过气泡观察氧气生成的速率，降低氧气温度，水不是催化剂，不能加快氧气的生成，故填：ab。 （7）如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，属于固液常温型，选择的发生装置为B； 分液漏斗可以控制液体的滴加速率，从而控制反应的速率，为获得平稳气流，需要对装置进行改进，改进的方法是将长颈漏斗换成分液漏斗。 【解题必备】 化学药剂制氧机：采用特定的药剂配方，在特定场合下使用 化学药剂制氧时一般不选择高锰酸钾，其原因可能是反应过程需要加热，成本高(合理即可)。 【变式1-1】（23-24九年级上·四川成都·期末）下图是某班级项目学习小组同学利用塑料瓶、吸管等生活用品设计出的简易供氧器。下列说法正确的是 A．反应仓的药品可以是氯酸钾和二氧化锰 B．使用前，加湿仓应注满水 C．加湿仓类似于排水集气装置 D．加湿仓利用了氧气不易溶于水的物理性质 【答案】D 【详解】A、反应仓适用于固液不加热反应，氯酸钾和二氧化锰发生反应生成氧气，需要在加热条件下才能发生，反应仓的药品不用氯酸钾和二氧化锰，故说法错误，不符合题意； B、使用前，过渡仓如果注满水，由于氧气不易溶于水，氧气在排出时会带出一部分水被人体吸入，故说法错误，不符合题意； C、过渡仓的原理类似于湿化瓶，反应仓内产生的氧气，进入到过渡仓，过渡仓内的水对氧气有湿化的作用，与排水收集装置不同，故说法错误，不符合题意； D、过渡仓利用了氧气不易溶于水的物理性质，氧气在过渡仓被水湿化后排出，供人体呼吸，故说法正确，符合题意。 故选D。 【变式1-2】（23-24八年级下·山东烟台·期中）项目学习小组在学习了实验室制氧气之后，查阅了相关资料，利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器。如图，其中药品A是过碳酸钠，遇水会分解出H2O2，药品B是一种黑色粉末状催化剂。下列说法错误的是 A．乙瓶是利用氧气不易溶于水的原理，使氧气湿润 B．输出的氧气可作为高能燃料 C．根据乙中气泡的多少，可以判断氧气排出的快慢 D．注射器相当于分液漏斗 【答案】B 【详解】A、乙瓶将氧气通入水中，氧气又从水中逸出，是利用氧气不易溶于水的原理，使氧气湿润，不符合题意； B、氧气具有助燃性，不具有可燃性，不能作高能燃料，符合题意； C、根据乙中气泡的多少，可以判断氧气排出的快慢，可以据此控制生成氧气的速率，不符合题意； D、注射器相当于分液漏斗，可通过注射器控制液体的滴加速率，从而控制反应速率，不符合题意。 故选B。 【变式1-3】化学学习小组开展学科实践活动，利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作四套简易供氧器如图所示。各装置中右侧瓶中所装液体为水，分别向三套装置的左侧瓶中加入制氧药品。下列有关说法错误的是 A．装置中不合理的是乙 B．装置丙可根据需要调节氧气流量 C．各装置中右侧瓶类似于排水集气装置 D．设计供氧器需要综合考虑便捷、安全、环保等因素 【答案】C 【详解】A、乙装置中，右侧瓶中导管在液面以下，反应生成的氧气无法导出，该装置不合理，故A说法正确； B、丙装置可通过注射器控制液体的滴加速率，从而控制氧气流量，故B说法正确； C、氧气不易溶于水，各装置中的右侧瓶能使氧气比较湿润，但是并没有排出右侧瓶中的水，不是排水法收集氧气，故C说法错误； D、供氧器用于实际生活，设计供氧器需要综合考虑便捷、安全、环保等因素，故D说法正确； 故选：C。 【变式1-4】（23-24九年级上·江苏无锡·期中节选）氧气是人类生存的支柱，制取氧气的方法有很多种。 Ⅲ、制取化学氧消防自救呼吸器 图1是一款在缺氧环境或有毒有害气体环境下逃生时使用的化学氧消防自救呼吸器。 资料： ①呼吸器型号：ZYX30（防护30分钟），净重1.6kg；ZXY45（防护45分钟），净重2.2kg。 ②呼吸器原理：人呼出的二氧化碳、水经过生氧装置反应生成氧气，产生的氧气到气囊袋，然后人呼吸气囊袋里的氧气。 ③呼吸器中生氧药品：超氧化物（用MO2表示）可与人呼出气中的CO2、H2O反应生成O2，其反应的化学表达式为：MO2 + H2O→MOH + O2，MO2 + CO2 →M2CO3 + O2。 ④呼吸器结构：如图1所示（其中箭头方向表示气体流动方向）。 (5)自救呼吸器使用时，需用鼻夹夹住鼻子，用嘴咬合呼吸软管进行呼吸。在正常呼气时，单向阀A和B的开闭情况是 （选填“A打开，B闭合”或“A闭合，B打开”）。 (6)一定质量的超氧化钾（KO2）和超氧化钠（NaO2）的生氧性能如图2所示。小王依据人正常呼吸时需要生氧药品的生氧速度不低于1L/min，结合自救呼吸器的结构和生氧药品的生氧性能，选取了KO2作为生氧药品。选取KO2的优点是 。 (7)影响自救呼吸器有效防护时间的因素有 （填序号）。 a．生氧药品的质量          b．外界有毒有害气体浓度       c．生氧药品的种类 【答案】 (5)A打开，B闭合 (6)超氧化钾生氧速度不低于1L/min的时间较长 (7)ac/ca 【详解】 （5）呼吸器原理：人呼出的二氧化碳、水经过生氧装置反应生成氧气，产生的氧气到气囊袋，然后人呼吸气囊袋里的氧气，由图1可知，在正常呼气时，单向阀A打开，呼出的气体进入生氧装置，氧气进入气囊，单向阀B关闭，故填A打开，B闭合； （6）人正常呼吸时需要生氧药品的生氧速度不低于1L/min，选择的药品的生氧速度不低于1L/min的时间越长越好，由图2可知，KO2生氧速度不低于1L/min的时间较长，故填超氧化钾生氧速度不低于1L/min的时间较长； （7）a、生氧药品的质量会影响自救呼吸器有效防护时间，符合题意； b、外界有毒有害气体浓度并不会影响到自救呼吸器的正常工作，不符合题意； c、 由图（2）可知不同生氧药品的生氧速率和生氧持续时间是不同的，符合题意； 故选ac。 【变式1-5】（24-25九年级上·江苏南京·期中）氧气是一种重要的气体。 Ⅲ．学习氧气制取后，学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。化学小组制作了一台简易“制氧机”如图所示。用A剂、B剂产生氧气，其中A剂为白色颗粒，B剂为。用该装置制取氧气时，在反应仓中加入适量的水，再依次加入A和B即可持续、平稳地产生氧气。 第一步： 第二步：产生氧气的化学方程式为______。 (6)补全第二步里面的化学方程式 。 (7)验证过滤仓导出的气体是氧气的方法 。 (8)过滤仓中的水起到的作用是______（填字母）。 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 D．洗气，使氧气具有一定的湿度 (9)小组中同学分别在100g质量分数为9.1%的过碳酸钠溶液与100g质量分数为3.0%的过氧化氢溶液分别加入1.5g二氧化锰进行对比实验，利用氧气传感器测出9.1%过碳酸钠溶液与3.0%氧化氢溶液分别产生氧气的曲线如下图。 综合分析，家用制氧机的制氧剂选择过碳酸钠而不选择3.0%过氧化氢溶液的理由是______（填字母） A．过碳酸钠是固体便于携带和保存 B．过碳酸钠能持续平稳地提供氧气 C．相同时间内相同条件下，过碳酸钠比过氧化氢溶液产生氧气的体积更多 【答案】 (6) (7)将带火星的木条放在导管口，木条复燃，则说明为氧气 (8)ABD (9)ABC 【详解】 （6）过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，化学方程式为； （7）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则检验氧气的方法为：将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气； （8）A、将产生的氧气通入水中，可通过产生气泡的速率观察生成氧气的速率，该选项符合题意； B、水能起到降低氧气温度的作用，该选项符合题意； C、水不能加快氧气的生成，该选项不符合题意； D、氧气不易溶于水，过滤仓中的水可以洗气，使氧气具有一定的湿度，该选项符合题意； 故选：ABD； （9）A、过碳酸钠是固体且较稳定，便于携带和保存，正确； B、根据图示，过碳酸钠能持续平稳地提供氧气，正确； C、根据图示，相同时间内相同条件下，过碳酸钠比过氧化氢溶液产生氧气的体积更多，错误； 故选ABC。 ►问题二 分子筛制氧 【典例2-1】（24-25九年级上·四川攀枝花·期中）分子筛具有多孔结构，孔径均匀。利用孔径合适的某型分子筛将氧气从空气中“筛”出，从而获得氧气的过程如图所示。下列说法错误的是 A．该过程发生的是物理变化 B．根据相关信息推断分子的大小：N2<O2 C．氧气穿过分子筛说明分子在不断运动 D．孔径合适的分子筛也可用于滤去水中不溶物 【答案】B 【详解】A、该过程中没有新物质生成，属于物理变化，选项正确； B、氧分子能透过分子筛，氮气分子没能透过分子筛，说明氮分子＞氧分子，选项错误； C、氧气穿过分子筛说明分子在不断运动 ，选项正确； D、孔径合适的分子筛也可用于滤去水中不溶物 ，选项正确。 故选B。 【解题必备】 富氧膜制氧：利用氧、氮分子在富氧膜内的渗透速度不同，实现氧气富集和氮气分离，从而获得所需的富氧。制氧过程中发生的变化为物理变化。 【变式2-1】变压吸附法的原理是利用分子筛吸附氮气和氧气能力的差异将二者进行分离。在吸附塔中，通过加压与减压的交替循环，可以使分子筛重复使用。部分过程的示意图如图： 下列说法不正确的是（　　） A．变压吸法制取的氧气中含有稀有气体 B．变压吸附法制取的氧气中含有二氧化碳 C．分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强有关 D．分子筛中发生的变化是物理变化 【答案】B 【详解】A、空气中含有稀有气体，且稀有气体不能被除去，所以变压吸附法制取的氧气中含有稀有气体，故A正确； B、空气中含有二氧化碳，但是二氧化碳能被氧化铝除去，所以变压吸附法制取的氧气中不含有二氧化碳，故B错误； C、在吸附塔中，通过加压与减压的交替循环，所以分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强有关，故C正确； D、分子筛吸附氮气和氧气能力的差异将二者进行分离，此过程中没有新物质生成，属于物理变化，故D正确。 故选B。 【变式2-2】（23-24九年级上·江苏无锡·期中）氧气是人类生存的支柱，制取氧气的方法有很多种。 Ⅰ、工业制取氧气 (1)分离液态空气制取氧气。在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后升温，由于液氮的 比液氧低，先从液态空气中分离出来，剩下来的主要是液氧，贮存在蓝色钢瓶中。 (2)膜分离技术制取氧气。利用高分子富氧膜让空气中氧分子优先通过的特性，收集高浓度的氧气。膜的渗透孔径只有几个纳米，细菌和病毒不能通过。由此判断：氧分子直径 细菌直径。（选填“大于”或“小于”） 【答案】(1)沸点 (2)小于 【详解】（1）分离液态空气法制备氧气时，利用氮气沸点低于氧气沸点的特点，升温时氮气先转变为气态，从液态空气中分离出来。故填沸点； （2）根据资料可知，利用高分子富氧膜让空气中氧分子优先通过的特性，收集高浓度的氧气。膜的渗透孔径只有几个纳米，细菌和病毒不能通过，说明氧分子的直径小于膜孔的直径，而细菌直径大于膜孔直径，所以氧分子直径小于细菌直径。故填小于； ►问题三 富氧膜制氧 【典例3-1】工业制氧气有分离液态空气法、膜分离技术、分子筛制氧法（吸附法）等。如图是采用膜分离技术制取氧气的简易流程，该过程根据颗粒大小不同实现氧气制取。下列说法错误的是 A．空气预处理一般为空气除尘、除水蒸气等 B．膜分离技术制取氧气采用的是物理变化 C．分离液态空气法制取氧气的原理是空气各成分的沸点不同 D．氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，说明氧气分子的直径更大 【答案】D 【详解】A、空气预处理一般为空气除尘、除水蒸气等操作，故A选项不符合题意； B、膜分离技术制取氧气，只是根据颗粒大小不同，将其分离，无新物质生成，属于物理变化，故B选项不符合题意； C、分离液态空气法制取氧气的原理是：利用液氮和液氧的沸点不同，将其分离，液氮沸点低，蒸发过程中，氮气先分离出来，故C选项不符合题意； D、氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，说明分子直径氮气大于氧气，故D选项符合题意。 故选D。 【解题必备】 分子筛制氧：利用分子筛的物理吸附和解吸技术，在加压时可将空气中的氮气吸附，剩余的未被吸收的氧气被收集起来，经过净化处理后成为高纯度的氧气。分子筛制氧机制氧原理类似于基本实验操作中的过滤。 【变式3-1】（23-24九年级上·广东珠海·期中）制氧机在生产、生活中有重要应用。化学兴趣小组的同学们利用相关知识，对家用制氧机的工作原理、制氧方法以及自制设备等展开了项目式学习活动。 【探秘原理】市场上的制氧机按制氧原理主要分三类：空气分离制氧、电解水制氧和化学试剂制氧。 (1)某品牌制氧机以空气为原料，当空气经过分子筛时，氮气和氧气分离，获得高浓度的氧气。其微观示意图如图所示。则该制氧机制得的“氧气”属于 (填“纯净物”或“混合物”)。 (2)若要通过分解反应制备氧气，一定不能选用的反应物是______(填字母)。 A．氯酸钾(KClO3) B．氯化铵(NH4Cl) C．过氧化氢(H2O2) (3)化学药剂制氧机：如图是某品牌制氧机的工作原理示意图。 ①该制氧机的制氧原理： 第一步：过碳酸钠分解生成碳酸钠和过氧化氢。 第二步： (用符号表达式表示)。 ②某同学在看到反应仓内产生气泡后，马上将带火星的木条放在氧气出口处，却没有看到带火星的木条复燃，你认为原因可能是 。 ③氧气能从加湿过滤仓中逸出，是因为氧气具有 的性质。 ④医疗氧气瓶上有湿化瓶装置，湿化瓶装置类似于如下图。关于该装置，下列说法正确的有 (填字母)。 A．b导管连接制氧机 B．b导管连接病人吸氧的塑料管 C．可以观察氧气生成的速率 ⑤该兴趣小组为测定某家用制氧机制得氧气的纯度，设计了如图所示装置。实验时，打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入制氧机中导出的气体，至露出固体白磷后，关闭止水夹a和b.此时，A中水进入到B中200mL。然后用凸透镜聚光照射白磷，白磷开始燃烧：待白磷熄灭且装置冷却后，打开止水夹b，B中的水倒吸入A中，测得此时B中剩余水的体积变为20mL。写出该图3装置中反应的符号表达式 ，该制氧机导出的气体中氧气的体积百分数是 。 (4)设计并制作简易制氧机 【设计制作】制作简易的家用制氧机时，除需考虑反应原理、方法选择外，还需考虑很多方面的因素，例如： (写一条)。 【成果展示】在学校的科技节中，同学们将自制的简易家用制氧机进行了展示。 【答案】(1)混合物 (2)B (3) H2O2H2O+O2 未等气泡连续均匀冒出时就开始检测 不易溶于水 BC P+O2P2O5 90% (4)反应条件(或反应物状态) 【详解】（1）由图可知，通过后仍含有多种物质，属于混合物。 （2）A、氯酸钾中含有氧元素，根据反应前后元素种类不变，则能用于制取氧气，不符合题意； B、氯化铵中不含氧元素，则不能用于制取氧气，符合题意； C、过氧化氢中含有氧元素，则能用于制取氧气，不符合题意。 故选B。 （3）①过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的符号表达式为：。 ②氧气能使带火星的木条复燃，刚开始带火星的木条不复燃，则说明可能未等气泡连续均匀冒出时就开始检测。 ③氧气能从加湿过滤仓中逸出，说明氧气不易溶于水。 ④A、氧气不易溶于水，则a导管连接制氧机，将氧气通入水中，氧气再从b管排出，该选项说法不正确； B、结合前面分析可知，b导管连接病人吸氧的塑料管，该选项说法正确； C、可通过产生气泡的速率，观察产生氧气的速率，该选项说法正确。 故选BC。 ⑤白磷燃烧生成五氧化二磷，反应的符号表达式为：； 倒吸的水的体积即为消耗的氧气的体积，则测定氧气的体积分数为。 （4）制作简易制氧机时，要考虑反应条件、反应物状态等。 【变式3-2】（24-25九年级上·江苏苏州·期中）氧气对生产生活有重要作用，氧气的获得有多种方法。 Ⅰ．实验室制氧气 根据图中所列举的验室制取氧气的装置（如图1所示），回答下列问题。 (1)写出标号的仪器名称：① ；② 。 (2)用高锰酸钾制取氧气，反应的符号表达式为 ，制取并收集一瓶干燥的氧气所用的装置组合为 （从中选择，填序号）。 Ⅱ．简易供氧器制氧气 某同学以过碳酸钠、二氧化锰为药品，用两个塑料瓶分别作为反应仓和加湿仓，设计制作简易“制氧机”，如图2所示。[过碳酸钠（）为白色固体，加水溶解分解生成碳酸钠和过氧化氢。] (3)制氧时，在反应仓中加入适量水，再依次加入过碳酸钠和二氧化锰。反应仓中过氧化氢生成氧气的符号表达式为 ，二氧化锰的作用是 。 (4)加湿仓为图中 瓶（填“左”或“右”），将产生的氧气通过加湿仓的目的是 。 (5)制作简易供氧器，选择反应原理时需要考虑的因素是 。 Ⅲ．工业制氧气 膜分离制氧是在一定压力下将空气透过分离膜，渗透速率较快的氧气在膜的渗透侧富集（提高浓度），渗透速率慢的氮气被截留，流程如图3所示。 (6)从微观角度分析，空气经过压缩机时发生改变的是 。 (7)据图4分析，当膜进口温度，压强时，富集得到的氧气体积分数为 ，渗透物的主要成分是 。 (8)膜进口温度对膜分离效果有一定影响。为证实这一观点，某研究团队在以下进行了实验（防止温度过高降低膜的寿命），得到氧气体积分数与膜进口温度的关系如图4所示。根据图像，可得出的结论是 。 【答案】(1) 试管 水槽 (2) AC (3) 催化作用 (4) 右 增加氧气的湿度 (5)原料是否廉价易得、反应速率是否适中、制得气体是否纯净、实验条件是否易于控制等 (6)分子间隔 (7) 48% 氧气 (8)膜进口温度越高，所得到氧气体积分数越低 【详解】（1）由图可知，仪器①的名称是试管，仪器②的名称是水槽； （2）高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的符号表达式为：；该反应属于固体加热型，发生装置选择A，氧气的密度比空气的密度大，收集干燥的氧气应选用向上排空气法，收集装置选择C，故填AC； （3）反应仓中过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的符号表达式为：；二氧化锰是该反应的催化剂，其作用是催化作用； （4）加湿仓为图中右瓶，将产生的氧气通过加湿仓的目的是增加氧气的湿度； （5）制作简易供氧器，选择反应原理时需要考虑的因素是原料是否廉价易得、反应速率是否适中、制得气体是否纯净、实验条件是否易于控制等； （6）从微观角度分析，空气经过压缩机时发生改变的是分子间隔，压强增大，分子间的间隔减小 （7）据图4分析，当膜进口温度17℃，压强0.78MPa时，富集得到的氧气体积分数为48%，渗透速率较快的氧气在膜的渗透侧富集（提高浓度），渗透速率慢的氮气被截留，所以渗透物的主要成分是氧气； （8）根据图像，可得出膜进口温度越高，所得到氧气体积分数越低。 1．（23-24九年级上·甘肃天水·期末）氧气是维持生命的重要物质。下列说法不正确的是 A．氧气具有助燃性，常用作燃料 B．工业上分离液态空气制氧，利用的是液氧、液氮的沸点不同 C．家用制氧机有的是通过吸附空气中的氮气得到较纯的氧气，该过程氧分子未发生变化 D．自然界绿色植物的光合作用产生氧气，同时消耗大气中的二氧化碳 【答案】A 【详解】A.氧气具有助燃性，不具有可燃性，可作助燃剂，不能作燃料，故A说法错误； B.工业上分离液态空气制氧，利用的是液氧、液氮的沸点不同进行分离，故B说法正确； C.家用制氧机有的是通过吸附空气中的氮气得到较纯的氧气，该过程没有新物质生成，发生的属于物理变化，因此此过程中氧分子未发生变化，故C说法正确； D.自然界绿色植物的光合作用产生氧气，同时消耗大气中的二氧化碳，故D说法正确； 故选A。 2．（2023·安徽滁州·一模）如图为某种分子筛型家用制氧机工作时气体变化的示意图，下列说法正确的是 A．制氧过程中分子的大小发生了改变 B．该过程中分子的种类发生了改变 C．该过程分子间隔前后发生了改变 D．分子施是一种实心的片状物质 【答案】C 【详解】A、通过图示，可以发现该过程是物理变化，前后分子大小未变，故A错误； B、通过图示，可以发现该过程是物理变化，前后无分子种类发生变化，故B错误； C、通过图示，可以发现分子间隔前后发生了改变，故C正确； D、分子筛可以让氧分子和部分氮分子通过，故不是实心的，故D错误。 故选C。 3．（24-25九年级上·安徽安庆·期中）生机勃勃的地球离不开空气，下列关于空气的说法不正确的是 A．二氧化碳虽不属于空气污染物，但过多排放会引起温室效应 B．工业上分离液态空气制氧，利用的是液氧、液氮的沸点不同 C．有的家用制氧机是通过吸附空气中的氮气得到较纯的氧气，该过程氧分子未发生变化 D．稀有气体含量少，没有利用价值 【答案】D 【详解】A. 二氧化碳虽不属于空气污染物，但过多排放会引起温室效应，此选项正确； B. 工业上分离液态空气制氧，是将空气加压、降温变为液态的空气，利用液氮的沸点低于液氧，升高温度，液氮汽化变为氮气，剩下的主要是液氧，此选项正确； C. 有的家用制氧机是通过吸附空气中的氮气得到较纯的氧气，该过程属于物理变化，所以氧分子未发生变化，此选项正确； D. 稀有气体含量少，但是稀有气体通电时会发出不同颜色的光，可用于霓虹灯，稀有气体化学性质稳定，可用于保护气，此选项错误； 故选D。 4．（2024·湖北襄阳·模拟预测）在学习了实验室制取氧气后，同学们根据“便携式制氧机”的制氧原理和制氧试剂，设计了如图的制氧装置。制氧时，先在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰(过碳酸钠加水反应生成双氧水与碳酸钠)，观察到反应仓中有黑色粉末翻腾，液体变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部的导气管口有气泡冒出。根据所学下列说法错误的是 A．可将带火星的木条放在A端管口，检验生成的气体是否是氧气 B．反应仓中的二氧化锰在该化学反应中起到催化剂的作用 C．过滤仓中的水具有降低氧气温度的作用 D．充分反应后，反应仓内溶液的溶质是二氧化锰 【答案】D 【详解】A、氧气能使带火星的木条，则将带火星的木条放在A端管口，可检验生成的气体是否是氧气，该选项说法正确； B、过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，则二氧化锰起到催化作用，该选项说法正确； C、仓壁变得温热，说明反应放热，则过滤仓中的水具有降低氧气温度的作用，该选项说法正确； D、二氧化锰难溶于水，该选项说法错误。 故选D。 5．（2023·山西大同·三模）某家用制氧机中的两种药剂分别是过碳酸钠(Na2CO4)和二氧化锰，制氧机工作过程中发生的一个反应是。下列有关说法正确的是 A．化学方程式中的X为H2 B．药剂二氧化锰是白色粉末 C．使用时需要向药剂中加入水 D．正常人可长期用制氧机吸氧 【答案】C 【详解】A、反应前后，原子的种类和个数不变，等号左边有2Na、1C、2H和5O，等号右边除X外，有2Na、1C和3O，则X中含有2H和2O，则为H2O2，该选项说法不正确； B、二氧化锰为黑色粉末，该选项说法不正确； C、由于过碳酸钠需先和水反应生成过氧化氢，然后过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成氧气，则使用时需要向药剂中加入水，该选项说法正确； D、正常人无需长期用制氧机吸氧，该选项说法不正确。 故选C。 6．（23-24九年级上·北京平谷·期末）下图为某种家用制氧机内桶的构造示意图。从投料口加入制氧剂——过碳酸钠和催化剂，过碳酸钠遇水迅速发生反应：Na2CO4 + H2O=Na2CO3+H2O2。下列说法不正确的是    A．I和II中水的作用相同 B．观察I中的气泡能判断生成O2的快慢 C．催化剂可以加速H2O2的分解 D．生成O2的反应在II中发生 【答案】A 【详解】A、过碳酸钠和水反应生成碳酸钠和过氧化氢，则Ⅱ中的水为反应物，过氧化氢在催化剂作用下生成水和氧气，则Ⅰ中可通过水中的气泡能判断生成氧气的快慢，且能给氧气加湿，则I和II中水的作用不同，该选项说法不正确； B、结合前面分析可知，观察I中的气泡能判断生成O2的快慢，该选项说法正确； C、过氧化氢分解速率很慢，但催化剂能加速过氧化氢的分解，该选项说法正确； D、投料口在右边，则说明生成氧气的反应在Ⅱ中发生，该选项说法正确。 故选A。 7．（2023·山西太原·三模）新冠疫情期间很多家庭都备有家用制氧机，以备血氧浓度低时能及时吸氧。结合制氧机原理示意图，下列有关说法正确的是        A．空气经过滤器是将固液分离 B．冷却系统会使分子间隙变小 C．进入分子筛的氮气质量分数为78% D．制氧机制出的气体是纯净物 【答案】B 【详解】A、空气过滤器是除去其中的粉尘，是将固体和气体分离，该选项说法不正确； B、冷却过程中，分子间间隔变小，该选项说法正确； C、氮气约占空气体积的78%，而不是质量分数，该选项说法不正确； D、制氧机制出的气体中仍含有多种物质，属于混合物，该选项说法不正确。 故选B。 8．（2024·山西忻州·三模）某兴趣小组在跨学科实践课上利用过碳酸钠(化学式为，加水会生成Na2CO3和H2O2)和二氧化锰制作了一台简易化学制氧机，如图所示。下列说法正确的是 A．该装置不能判断氧气生成的快慢 B．乙中多加水可以增大氧气在水中的溶解度 C．在实验过程中，二氧化锰作催化剂 D．产生的氧气可以用作燃料 【答案】C 【详解】A、该装置可通过产生气泡的速率判断氧气生成的快慢，不符合题意； B、乙中多加水不可以增大氧气在水中的溶解度，气体的溶解度受温度、压强等影响，不符合题意； C、在实验过程中，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，在该反应中，二氧化锰是催化剂，可起到催化作用，符合题意； D、产生的氧气具有助燃性，不具有可燃性，不能用作燃料，不符合题意。 故选C。 9．（24-25九年级上·陕西榆林·期中）化学兴趣小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。图甲为供氧器的工作原理，下列说法正确的是 A．要防止输出氧气的管道堵塞，避免引发安全事故 B．制氧剂只能是过氧化氢溶液和二氧化锰 C．加湿过滤仓中水的作用是控制反应速率 D．图乙用作加湿过滤仓时，b管与病人相连 【答案】A 【详解】A 、若输出氧气的管道堵塞，容器内的气压会逐渐增大，可能引起爆炸，要防止输出氧气的管道堵塞，避免引发安全事故，正确； B、制氧剂不一定只能是过氧化氢溶液和二氧化锰，其他能产生氧气的物质组合也可以，只要是反应物是固体与液体混合，反应条件是不需加热，错误。 C、加湿过滤仓中水的作用是对氧气进行加湿，根据加湿过滤仓水中气泡的多少，观察氧气的输出速率，而不是控制反应速率，错误。 D 、图乙用作加湿过滤仓时，氧气的密度小于水，a 管与病人相连，这样可以保证氧气经过水的加湿后再被病人吸入，错误。 故选A。 10．化学小组进行实践活动。如下表《常见家用制氧机的原理》所示： 方法 原料 原理 ① 空气 利用分子筛过滤出氧气 ② 水 电解水制取氧气 ③ 过碳酸钠 过碳酸钠与水反应制取氧气 利用常见材料制作模拟简易家用制氧机，如上图所示。B瓶中加入过碳酸钠、水和二氧化锰可制得氧气，A瓶中水的作用是_______（填序号）。 A．监控氧气速率 B．收集氧气 C．过滤 【答案】A 【详解】 B瓶中加入过碳酸钠、水和二氧化锰可制得氧气，氧气进入A瓶，可观察气泡逸出，根据气泡逸出的速度来观察氧气产生的速度。 故选A。 11．（23-24九年级上·湖北武汉·期末）某实验小组在跨学科实践课上制作了一台简易“制氧机”，如图所示，制氧机部分配方说明见下表。其中甲剂、乙剂分别是过碳酸钠固体（2Na2CO3·xH2O2）或二氧化锰中的一种。用该制氧机制氧时，加入某配方，制气室内变得浑浊，温度上升；洗气室内有气泡冒出。已知过碳酸钠加水溶解会分解生成Na2CO3和H2O2。下列说法正确的是 甲剂 乙剂 平均供氧量（毫升/分钟） 供氧时间（分钟） 配方一 1袋 1袋 ≥320 ≥15 配方二 1袋 2袋 ≥500 ≥25 配方三 2袋 3袋 ≥1000 ≥15 A．甲剂是过碳酸钠，乙剂是二氧化锰 B．洗气室中水的作用是降低氧气的温度和加快氧气的产生速率 C．若甲剂为8.0g，乙剂为188.4g，理论上得到氧气28.8g，则x=3 D．若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，应选择的最佳配方是配方一 【答案】C 【详解】A、根据图表数据分析可知，乙剂增加时，供氧量增加，由题目提供的信息可知，产生氧气的是过碳酸钠，则乙剂是过碳酸钠；错误； B、氧气不易溶于水，则过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以通过气泡观察氧气生成的速率，降低氧气温度，使氧气具有一定湿度；错误； C、根据A项分析，乙剂是过碳酸钠，过碳酸钠加水溶解会分解生成Na2CO3和H2O2，过氧化氢分解产生氧气，则设过氧化氢的质量为y，    ，，解得y=61.2g；则过碳酸钠中Na2CO3和H2O2的微粒个数比是：，则x=3；正确； D、若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，需要在短时间内产生较多的氧气，根据表中数据可知，配方三能在短时间内产生较多氧气，则应选择的最佳配方是配方三；错误； 故选C。 12．（24-25九年级上·福建龙岩·期中）某小组以“气体制备”为主题开展项目式学习。 基础实验：实验室现有高锰酸钾、二氧化锰、过氧化氢，以及下列仪器。请回答下列问题： (1)甲同学选用装置A制备O2，发生反应的符号表达式为 。欲收集一瓶干燥的O2，收集装置最好选用 （填序号），用此收集装置后应如何检验氧气已经收集满 。 (2)乙同学选用装置B制备O2，反应时液面应不低于 （填“m”或“n”）位置。 (3)跨学科实践：某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2所示，该制氧机通过两种物质产生氧气。反应原理是过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）加水溶解会分解生成Na2CO3和H2O2。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反应仓中H2O2生成氧气的符号表达式是 。 ②过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是 （填序号）。 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 ③如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，可选用图1的气体发生装置是 （填“A”或“B”） 【答案】(1) KMnO4K2MnO4+MnO2+O2 C 将带火星的木条伸到集气瓶口处，如木条复燃，证明已经集满氧气 (2)m (3) H2O2H2O+O2 AB B 【详解】（1）由图可知，装置A为固体受热发生装置，且试管口放有棉花，则选择装置A制取氧气的反应是高锰酸钾在加热的条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，故反应的符号表达式写为：KMnO4K2MnO4+MnO2+O2； 氧气的密度比空气大，收集氧气可选择向上排空气法，氧气不易溶于水，收集氧气还可选择排水法，收集一瓶干燥的O2，应选择向上排空气法，即装置C，故填C； 氧气具有助燃性，能够使带火星的木条复燃，验满氧气的方法是将带火星的木条伸到集气瓶口处，如木条复燃，证明已经集满氧气，故填将带火星的木条伸到集气瓶口处，如木条复燃，证明已经集满氧气。 （2）选用装置B制备O2，反应时液面应不低于m位置，利用液面封闭长颈漏斗的管口，防止生成的气体沿长颈漏斗逸散到空气中，故填m。 （3）①由图可知，反应仓中的H2O2在二氧化锰作催化剂的条件下反应生成水和氧气，故反应的符号表达式写为：H2O2H2O+O2。 ②过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以通过气泡观察氧气生成的速率，水能够吸收热量，降低氧气温度，易于呼吸，故填AB。 ③如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，是固体与液体在常温下生成气体的反应，应选择固液常温发生装置，即图1中的装置B，故填B。 13．（24-25八年级上·黑龙江哈尔滨·期中）过碳酸钠俗称固体双氧水。过氧化氢(H2O2)俗名双氧水，常温下是一种无色的液体，过碳酸钠有无毒，无臭，无污染等优点，具有漂白，杀菌，洗涤，水溶性好等特点。 随着社会需求的增长，尤其是生态环境保护的需要，过氧化氢近年来更受人们的器重，并被称为“绿色氧化剂”。为了储存、运输、使用的方便，工业上采用醇析出将其转化成固态的过碳酸钠晶体(化学式为：2Na2CO3·3H2O2)，该晶体具有Na2CO3和H2O2的双重性。 某兴趣小组同学利用饮料瓶、吸管、输液管等日常用品设计并制作了简易制氧机，如图所示。 实验序号 过碳酸钠的质量/g 二氧化锰的质量/g 收集100mL氧气所用的时间/s 温度/℃ 1 10 0.3 36.59 26 2 20 0.3 11.67 26 3 10 0.3 22 41 (1)请总结一下过碳酸钠的物理性质 。 (2)针对不同人群、不同环境下，对供氧速率的需求不同，项目组同学做了以下的对比实验，对比实验Ⅰ和实验2。可得出结论： 。 (3)对比 可知，当其他条件相同时，温度越高，反应速率越快。 【答案】(1)常温下为固体，无臭、水溶性好 (2)当其他条件相同时，过碳酸钠质量越大，反应速度越快 (3)实验1和实验3 【详解】（1）物理性质不需要通过化学反应就能表现出来。根据上述材料可知，过碳酸钠得物理性质为：常温下为固体，无臭、水溶性好，故填：常温下为固体，无臭、水溶性好； （2）由表格数据可知，实验1和实验2中，二氧化锰的质量、实验温度均相同，过碳酸钠的质量不同，得到收集100mL氧气所用的时间不同，则对比实验1和实验2可得出结论：当二氧化锰的质量、实验温度保持相同时，过碳酸钠的质量越大，收集相同体积氧气所用时间越短，反应速率越快，故填：当其他条件相同时，过碳酸钠质量越大，反应速度越快； （3）对比实验1、3可得出结论：当过碳酸钠、二氧化锰质量相同时，温度越高，收集相同体积的氧气所用的时间越短，反应速率越快，故填：实验1和实验3。 14．（24-25九年级上·天津南开·期中）同学们积极实践，在老师指导下开展了一系列的实践活动。 (1)2022年，北京冬奥会的胜利举办得益于人工造雪技术的使用，冬奥会结束，冰雪消融，这些水回到事先准备的蓄水系统，被重新利用到其他领域，不断的循环转化。同学们在老师的鼓励下，尝试利用所学知识设计了下图所示的雪融水净化方案。操作①中用到的玻璃仪器除烧杯、漏斗外，还缺少一种仪器，该仪器的作用是 ；操作②主要是除去异味和一些可溶性杂质，应加入的物质是 ；操作③的名称是 。 (2)同学们设计和制作的家庭简易供氧器上有类似于下图装置。关于该装置下列说法正确的是________（填字母序号）。 A．可以润湿氧气 B．可以判断是否有氧气输出 C．可以观察氧气生成的速率 D．制氧机出气口与导管连接 【答案】(1) 引流 活性炭 蒸馏 (2)ABC 【详解】（1）操作①可以将固体和液体分离，为过滤操作，过滤过程中除烧杯、漏斗外，还需用玻璃棒引流，使液体沿玻璃棒流入过滤器； 活性炭具有吸附性，能除去水中的色素和异味，故操作②加入的物质为活性炭； 操作③能得到蒸馏水，故操作为蒸馏； （2）A. 氧气通过水后会被湿润，因此能润湿氧气，选项正确； B. 如果有气泡冒出，说明有氧气输出，选项正确； C. 通过气泡的频率可以判断氧气生成速率的快慢，选项正确； D. 制氧机出气口应与 a 导管连接，因为氧气密度比水小从 a 进入，使水中产生气泡，选项错误； 故选ABC。 15．分离空气法和分子筛吸附法是工业上常用的制氧方法。 (1)图1是分离空气法的简易流程。 ①该方法利用了空气中各成分的 不同，最先汽化出的物质是 。 ②分离出的氧气一般储存在 色钢瓶中。 (2)某分子筛制氧机采用变压吸附制氧技术（如图2），当空气进入装有分子筛的床层时，分子筛吸附氮气，这样可以获得高浓度的氧气。 ①根据上述信息可知，分子大小：氮分子 氧分子（填“>”或“<”），由此方法制得的气体属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 ②相比分离空气法，该制氧技术的优点是 （写一条，下同）。 (3)工业上选用空气作原料制取氧气的原因是 。 【答案】(1) 沸点 氮气/N2 蓝 (2) > 混合物 操作简便，节约能源 (3)空气廉价易得 【详解】（1）该方法利用了空气中各成分的沸点不同，氮气的沸点-196℃，氧气的沸点为-183℃，氮气的沸点比氧气的沸点低，最先汽化出的物质是氮气，故填：沸点；氮气； 分离出的氧气一般储存在蓝色钢瓶中，故填：蓝； （2）某分子筛制氧机采用变压吸附制氧技术，当空气进入装有分子筛的床层时，分子筛吸附氮气，这样可以获得高浓度的氧气，氮气分子被吸附，氧气分子可通过，说明氮分子＞氧分子，故填：>； 某分子筛制氧机采用变压吸附制氧技术，由此方法制得的气体属于混合物，制取的氧气是富氧空气，还含有其它物质，故填：混合物； 相比分离空气法，分子筛制氧机制氧技术既不用降温也不用加压，所以优点是操作简便，节约能源，故填：操作简便，节约能源； （3）实验室常用过氧化氢或高锰酸钾分解制取氧气的方法，具有反应快，操作简便，便于收集等特点，但成本高，无法大量生产，只能用于实验室中。工业生产则需要考虑原料是否易得，价格是否便宜，成本是否廉价，能否大量生产以及对环境的影响等。工业上选用空气作原料制取氧气的原因是空气廉价易得，故填：空气廉价易得。 1．（24-25九年级上·安徽合肥·期中）阅读下列材料，回答问题。 生活中有时需要用到高浓度O2，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O2一般用深冷法制得，该方法利用物质的沸点差异，从空气中分离出O2。 市面上有多种家用制氧机，其制氧原理有： 电子制氧机在药店较常见，类似于电解水的原理。整机运行比较安静，但对操作要求非常严格，绝不允许倾斜及倒置，否则其溶液会流入输氧管中喷入鼻腔对使用者造成严重的损伤。同时制氧时耗电量较大。 化学药剂制氧机采用药剂配方：例如可利用过碳酸钠和二氧化锰同时加入水中制取氧气。但由于设备简陋，操作麻烦，使用成本较高，且不能连续使用等诸多缺陷不适应家庭氧疗。 富氧膜制氧机采用膜制氧方式，通过膜对空气中氮分子的过滤，可得浓度为30%氧气，具有体积小，用电量小等优点。膜制氧方式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甲。 分子筛式制氧机采用一种先进的气体分离技术，制氧机内装填分子筛，在加压时可将空气中氮气吸附，剩余气体收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。整个过程为周期性地动态循环过程，分子筛并不消耗。科研人员在一定条件下分别将N2、O2通过某种沸石分子筛，测定其对N2、O2的吸附情况、结果如图乙(纵坐标数值越大，代表吸附量越大)。 (1)供氧方式主要有 (写出一种即可)。 (2)氧压机将氧气压缩到钢瓶中，压缩氧气的微观本质是 。 (3)几种家用制氧机的制氧原理中，属于化学变化的是 (填序号)；其中不建议使用化学药剂制氧机的原因是 (写出一点)。 A．电子制氧机   B．化学药剂制氧机   C．富氧膜制氧机   D．分子筛式制氧机 (4)图甲中，表示氧分子变成氧原子的是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。 (5)由图乙可知，25℃时吸附压越大越有利于分离N2和O2，证据是 。 【答案】(1)氧气瓶或氧气袋或制氧机 (2)分子间隔减小 (3) AB 操作麻烦 (4)Ⅲ (5)相同条件下，随着吸附压的增大，N2的吸附比迅速增大，而O2的吸附比仅小幅上升 【详解】（1）根据文章内容 ， 供氧方式主要有氧气瓶、氧气袋和制氧机， 因此， 可以填写其中一种， 如氧气瓶( 或氧气袋或制氧机 ) ；故答案为：氧气瓶( 或氧气袋或制氧机)。 （2）氧压机将氧气压缩到钢瓶中，因为气体分子之间的距离比液体和固体的大，分子之间的作用力比较小，所以比较容易被压缩。 （3）根据材料可知： A、子制氧机在药店较常见，类似于电解水的原理，有新的物质产生，属于化学变化； B、化学药剂制氧机通过药剂之间发生化学反应来制取氧气，在这个过程中有新物质（氧气）生成，反应前后物质的种类发生了改变，这是典型的化学变化特征，所以化学药剂制氧机的制氧过程属于化学变化； C、富氧膜制氧机采用膜制氧方式，通过膜对空气中氮分子的过滤，可得浓度为30%氧气,没有新的物质产生，属于物理变化； D、分子筛式制氧机采用物理方法，这是一种气体分离技术。工作时将空气中的氧气提取出来直接使用即可，是利用分子筛对空气中不同气体吸附能力的差异来分离氧气，没有新物质生成，属于物理变化； 故选AB。 不建议使用化学药剂制氧机的原因是设备简陋，操作复杂。 （4）在图甲中，表示氧分子变成氧原子的过程需要涉及到化学变化， 即氧分子被分解成氧原子的过程，然而， 观察图甲中的三个过程，只有过程Ⅲ由氧分子变成了氧原子， 因此 ， 表示氧分子变成氧原子的是过程Ⅲ； 故答案为： Ⅲ。 （5） (4) 由图乙可知 ，在25°C时 ， 随着吸附压的增大，N₂和O₂的吸附量都在增加，但是，N₂的吸附量增加得更快 ， 而O₂的吸附量虽然也在增加， 但相对较慢， 这意味着在较大的吸附压下，N₂和O₂之间的吸附差异变得更加明显，从而更有利于它们的分离，因此， 证据是在相同温度下， 随着吸附压的增大，N₂和O₂的吸附量差值逐渐增大。 2．（24-25九年级上·江苏泰州·阶段练习）学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。 【活动一】如图甲所示，反应仓中的制氧剂是过碳酸钠和二氧化锰，已知：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，反应仓内的现象为黑色粉末翻腾，溶液变得浑浊，仓壁变得温热，加湿过滤仓底部导气管口有气泡冒出。 (1)加湿过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是___________(填字母)。 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 (2)验证从加湿过滤仓导出的气体是氧气的方法是 。 【活动二】 制作简易的家用制氧机 (3)同学们在充分思考交流的基础上，利用家庭中常见材料，设计并制作了简易家用制氧机(如图乙)，其中A瓶的作用相当于图甲中的 仓。 (4)氧气能从A瓶中逸出，是因为氧气 。 【答案】(1)AB (2)将带火星的木条放在导管口，若复燃，则为氧气 (3)加湿过滤 (4)不易溶于水 【详解】（1）A、氧气不易溶于水，可以通过观察过滤仓中气泡产生的速度来观察氧气生成的速率，符合题意； B、过滤仓中的水可以降低氧气的温度，符合题意； C、过滤仓中的水对氧气生成量无影响，不能加快氧气的生成速率，不符合题意。 故选：AB； （2）氧气具有助燃性，则验证过滤仓导出的气体是氧气的方法是：将带火星的木条放在导管口处，若木条复燃，则说明为氧气； （3）图乙中氧气从B瓶生成通过导管进入A瓶水中，再通过A中导管逸出，故其中A瓶的作用相当于甲中的加湿过滤仓； （4）氧气不易溶于水，所以能从A瓶中逸出。 3．（2024·广东茂名·二模）我国航天局首次对外发布《月球样品管理办法》。科学家们不断寻找利用月球样品制造氧气的新方案，为未来建立永久性月球基地扫除最大的障碍。某小组以“制作简易制氧机”为主题开展项目式学习，请你根据所学知识回答下列问题： 任务一：反应物的选择 (1)工业上通过 方法制取氧气。 (2)下列物质均可获得氧气，从反应条件分析其操作最简单的是 (填字母)。 A．高锰酸钾 B．氯酸钾 C．过氧化氢 D．水 任务二：获得稳定的氧气来源 (3)若直接用过氧化氢溶液与二氧化锰粉末制取氧气，不能选择下列发生装置 (填字母)，为获得平稳的气流，可选下列发生装置 (填字母)。 任务三：制作简易制氧机 (4)如2图是小组根据图C装置最终制成的简易制氧机成品，该制氧机发生反应的化学方程式 ，该制氧机 （填“需要”或“不需要”)不停添加两种试剂。组长提出洗气室的水不能装满，理由是 。 任务四：研究过氧化氢分解的条件 (5)已知过氧化氢在常温下分解缓慢，加入红砖粉后反应也明显加快，若要证明红砖粉是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的 是否改变。 (6)请通过了解月球制氧机，结合实验室制备氧气的方法，除了考虑到药品的价格、制氧气反应的难易与安全性等因素，你认为应考虑的其他因素（至少1点)有 。 【答案】(1)分离液态空气 (2)C (3) B C (4) 不需要 防止生成的氧气将洗气室中的水压出装置 (5)质量和化学性质 (6)反应物选择含有氧元素物质/考虑实验过程对环境的影响/实验所需仪器的规格、性能/实验试剂的浓度、用量等（答案不唯一，合理即可） 【详解】（1）工业上常采用分离液态空气的方法制取氧气，故填写：分离液态空气。 （2）高锰酸钾、氯酸钾制取氧气都是固体加热反应，装置较为复杂且需要热源，水制取氧气需要通电，过氧化氢在常温下使用二氧化锰催化即可生成氧气，从反应条件分析其操作最简单的是C（过氧化氢），故填写：C。 （3）A装置可将二氧化锰放于锥形瓶内，双氧水从长颈漏斗加入制取氧气，B装置实验室制取气体如用此装置，选取原料及反应条件应符合块状固体和液体反应，反应不需要加热，且生成的气体在该液体中不易溶解，二氧化锰是粉末，因此，不能用此装置制取，C装置可将二氧化锰放于锥形瓶，双氧水从分液漏斗加入制取氧气，故填写：B； 将过氧化氢溶液装入C装置的分液漏斗中，通过分液漏斗匀速的添加过氧化氢溶液，使反应持续、匀速的发生，可以得到平稳的气流，故填写：C。 （4）由图2可知，简易制氧机不需要加热，常温就能制取氧气，采用的是过氧化氢在二氧化锰催化下制取氧气，除了生成氧气，还生成水，化学方程式为：，故填写：； 该制氧机不需要不停添加两种试剂，因为二氧化锰在反应过程中是催化剂，根据催化剂“一变两不变”的特征可知，二氧化锰化学反应前后质量和化学性质不变，因此，不用不停添加二氧化锰，故填写：不需要； 组长提出洗气室的水不能装满，理由是防止生成的氧气将洗气室中的水压出装置，故填写：防止生成的氧气将洗气室中的水压出装置。 （5）根据催化剂“一变两不变”的特征，即化学反应前后催化剂的质量和化学性质不变可知，若要证明红砖粉是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的质量和化学性质是否改变，故填写：质量和化学性质。 （6）请通过了解月球制氧机，结合实验室制备氧气的方法，除了考虑到药品的价格、制氧气反应的难易与安全性等因素，还应考虑的其他因素有：反应物选择含有氧元素物质；考虑实验过程对环境的影响；实验所需仪器的规格、性能；实验试剂的浓度、用量等，故填写：反应物选择含有氧元素物质或考虑实验过程对环境的影响或实验所需仪器的规格、性能或实验试剂的浓度、用量等（答案不唯一，合理即可）。 4．（23-24八年级下·广西南宁·期中）兴趣小组开展“自制简易家庭制氧机”的跨学科实践活动。 活动一：探秘制氧原理 目前市场上常见的家用制氧机的工作原理有两种：分子筛制氧法和化学试剂法。 (1)分子筛制氧法以空气为原料，当空气经过分子筛时，氮气和氧气分离，获得高浓度的氧气。其微观示意图如图1所示。该制氧机制得的“氧气”属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 (2)市场上销售的家用化学试剂制氧机的主要原料一般是过氧化氢溶液或过碳酸钠固体（化学符号为2Na2CO3·3H2O2，溶于水后能发生反应：，且该反应放热）。不采用高锰酸钾分解制氧气的原因可能是 。 活动二：选择制氧试剂 【查阅资料】常温常压下产生150mL的氧气，以5%的过氧化氢溶液为制氧剂需要9.1mL；以过碳酸钠为制氧剂需要1.41g。 【实验方案】利用如图2装置设计如表实验并记录0~20min量筒中水的体积。 锥形瓶中药品 注射器中药品 实验1 0.2g二氧化锰 9.1mL5%过氧化氢溶液 实验2 1.41g过碳酸钠和0.2g二氧化锰 一定体积的水 (3)检查如图装置气密性时，先堵住末端导管口，将注射器活塞拉动到一定位置，松开手后，活塞回到原位置，说明装置 （选填“漏气”或“不漏气）。 (4)实验1中反应的符号表达式为 。 (5)实验2中水的体积较合适的是 （选填“1.41”或“9.1”）mL。 (6)依据如图3所示实验结果，小组同学决定选用过碳酸钠固体作为便携式制氧机的制氧剂，理由是： ①过碳酸钠是固体，比过氧化氢溶液便于携带。 ② 。 活动三：自制制氧装置 (7)小组同学利用饮料瓶、吸管等废旧物品设计并制作了如图4装置。洗气装置中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是______（填序号）。 A．观察氧气生成速率 B．降低吸入氧气温度 C．加快氧气生成速率 【答案】(1)混合物 (2)用高锰酸钾制取氧气需要加热 (3)不漏气 (4) (5)9.1 (6)相同时间下，过碳酸钠生成的气体更多（或过碳酸钠制取氧气的速率更快，合理即可） (7)AB 【详解】（1）由微观示意图1可知，该制氧机制得的“氧气”由氧分子和氮分子构成，属于混合物。故填：混合物。 （2）不采用高锰酸钾分解制氧气的原因可能是用高锰酸钾制取氧气需要加热。 （3）检查图2装置气密性时，先堵住末端导管口，将注射器活塞拉动到一定位置，松开手后，活塞回到原位置，说明装置不漏气。 （4）过氧化氢在二氧化锰做催化剂条件下反应生成水和氧气，该反应的符号表达式为：。 （5）该实验探究的是过氧化氢溶液和过碳酸钠的制氧效率，实验的变量为两种反应物，注射器中药品体积和其他实验条件应尽可能保持一致，实验1中过氧化氢溶液的体积为9.1mL，则实验2中水的体积也应该为9.1mL。故填：9.1。 （6）由图3分析可知，相同条件下，在2~20min，过碳酸钠产生氧气的体积比5%过氧化氢溶液产生的体积要大，因此制氧剂选择过碳酸钠。故填：相同时间下，过碳酸钠生成的气体更多（或过碳酸钠制取氧气的速率更快，合理即可）。 （7）A.洗气装置中的水可观察氧气生成速率，故A正确； B.洗气装置中的水可降低吸入氧气温度，故B正确； C.洗气装置中的水无加快氧气生成速率作用，故C错误。 故填：AB。 5．（2024·福建泉州·一模）为满足生产、生活中对氧气的需求，市场上出现了多种类型制氧机. (1)“分子筛”技术制氧。图1为某种分子筛家用制氧机工作原理的微观示意图，该变化属于 (选填“物理”或“化学”)变化. (2)化学药剂制氧.化学药剂制氧过程如图2所示，其中A剂为制氧剂过碳酸钠,过碳酸钠溶于水生成碳酸钠和过氧化氢，B剂为二氧化锰. ①写出反应过程中产生氧气的化学方程式： 。 ②如何证明装置内的空气被排尽？ 。 ③加湿过滤仓的主要作用是 (填字母)。 A．降低气体温度    B．润湿氧气    C．观察氧气生成的速率    D．两侧水的作用相同 ④根据图3可知，两分钟后，相同时间内 (选填“过碳酸钠”或“5%过氧化氢溶液”)产生氧气的量更多。 (3)若实验室用上述药剂制取氧气，下列仪器中不必选用的是____________(填字母). A． B． C． D． 【答案】(1)物理 (2) 在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，则空气被排尽 ABC 过碳酸钠 (3)B 【详解】（1）分子筛制氧机以空气为原料，空气经过分子筛时氮气被吸附，氧气通过，获得高浓度的O2，其原理与“过滤”相似，过程中没有新物质生成，属于物理变化； （2）①过程中产生氧气的反应为过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解产生水和氧气，故方程式：； ②若空气已经排净，则后续从导管排出的气体为氧气，氧气具有助燃性，能使带火星小木条复燃，所以在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，则空气被排尽； ③A、反应过程中放热，加湿过滤仓中水可以降低气体温度，选项正确； B、加湿过滤仓中水能润湿氧气，利用呼吸，选项正确； C、可以通过观察加湿过滤仓冒泡速度的快慢，观察氧气生成的速率，选项正确； D、反应仓中的水主要作用是溶解过碳酸钠，与加湿过滤仓中水的作用不同，选项错误； 故选ABC； ④由图3可知，两分钟后，相同时间内过碳酸钠产生氧气比5%过氧化氢溶液的量更多； （3）若实验室用上述药剂制取氧气，应选用固液常温型发生装置，不需加热，所以不需要酒精灯，故选B。 6．（2024九年级上·湖北宜昌·学业考试）生产氧气的方法有多种。其中两种方法如下。 (1)液冷法：在低温条件下将空气压缩成液态，升温后，氮气先逸出，剩余物质主要为液态氧。空气中两种主要成分的沸点如下表。 成分 A B 沸点 -196℃ -183℃ 根据上述信息判断， （填“A”或“B”）是氧气。 (2)变压吸附法：利用变压吸附技术，以分子筛为吸附剂制取氧气。 由图1、图2可知：过程1中，空气通过分子筛吸附材料时， 分子更容易被吸附；过程2中，采用 方法，能使被吸附的气体释放出去（此过程称为解吸）。分子筛吸附材料恢复吸附能力。过程1和过程2交替进行，可连续生产大量高纯度氧气。 根据以上信息，写出分子筛制氧机的应用场所 （写一处）。 【答案】(1)B (2) 氮气 降低压强 医院 【详解】（1）在低温条件下将空气压缩成液态，升温后，氮气先逸出，说明氮气的沸点低，根据表格中数据，B为氧气； （2）由图2可知，相同压强时，氮气的吸附量更大，所以氮气分子更容易被吸附；吸附量受压强的影响，压强越大，吸附量越大，所以过程2中，采用降低压强的方法，减小吸附量，从而使被吸附的气体释放出去；分子筛制氧机运行成本低、使用寿命长、制氧浓度高、安全性好和能耗低，可应用于医院、实验室、家庭等场所。 7．（23-24九年级上·辽宁大连·期末）制氧机应用非常广泛。 【用氧需求】 (1)氧气对人体非常重要，因为氧气能 。 【供氧原理】 (2)实验室常选路径①②③，路径①的化学方程式为 。若要制取0.8g氧气，理论上需要高锰酸钾的质量是 g。采用路径③，向装有二氧化锰粉末的容器中慢慢注入过氧化氢溶液，“慢慢注入”的目的是 。检验氧气观察到的现象是 。 (3)潜水艇为保证长时间潜航，适合选用路径⑤，化学方程式是 。 (4)家用制氧机常选用过碳酸钠，使其溶于水得到碳酸钠和过氧化氢，过氧化氢溶液再与二氧化锰接触，产生氧气并放热。过氧化氢中氧元素的化合价为 。 【分析改进】某品牌制氧机内筒结构如图2，外筒设有观察窗。 用量建议： 适用情况 A剂白色粉末100g/袋 B剂黑色粉末3g/袋 平均供氧量（ml/分钟） 供氧时间（分钟） 保健供氧 1袋 1袋 ≥320 ≥15 一般缺氧 2袋 1袋 ≥500 ≥25 一般缺氧性病症 3袋 2袋 ≥1000 ≥15 设计依据：氧气保持37℃和湿度为95%-100%，可以防止干冷氧气刺激损伤呼吸道黏膜，导致痰干结，影响粘液纤毛系统功能。 操作方法： ①先在加湿仓加水，再在反应仓中依次加入水、A剂、B剂… ②在出气口插好导管和鼻塞，开始吸氧，由外筒观察窗查看供氧情况。 ③若气泡消失则供氧完毕，取出内桶，倒出残液，洗净收存。 注意事项： ①内桶应加入自来水（凉水），严禁使用热水。 ②供水困难时，可在残液冷却后补充制氧剂A剂（不加B剂）连续供氧… (5)氧气能从水中逸出，是因为氧气具有 的性质。 (6)加湿仓禁止加入热水，可防烫伤。反应仓中也要加入凉水，原因是 。 (7)供水困难时，不需要补充B剂的原因是 。 (8)分析可知，家用制氧机用过碳酸钠粉末替代过氧化氢溶液，优点之一是 。 【答案】(1)供给呼吸 (2) 7.9 得到平缓地氧气流 带火星的木条复燃 (3) (4)-1 (5)不易溶于水 (6)避免反应速率加快，缩短供氧时间 (7)B剂是催化剂，反应前后质量和化学性质不变（其他合理表述也可） (8)便于携带、保存 【详解】（1）氧气能供给呼吸，所以对人体非常重要； （2）根据图示可知途径①为高锰酸钾受热分解制氧气，反应的化学方程式为：； 解：设需要高锰酸钾的质量为x 故需要高锰酸钾的质量为7.9g； 路径③为过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解制氧气，实验中慢慢注入过氧化氢溶液的目的为：得到平缓地氧气流； 氧气能使带火星的木条复燃，则实验中检测得到氧气的现象为带火星的小木条复燃； （3）路径⑤原理为过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠与氧气，化学反应方程式为：； （4）化合物中元素的化合价代数和为0，H2O2中H为+1价，则O为-1价； （5）氧气不易溶于水，则氧气能从水中逸出； （6）热水的温度较高，加入热水可以加快反应的速率，缩短供氧的时间； （7）根据题干信息分析可知B为催化剂黑色固体二氧化锰，催化剂反应前后质量和化学性质不变，则不需要补充； （8）过碳酸钠粉末便于携带、保存，故可以代替过氧化氢溶液。 8．（24-25九年级上·福建南平·期中）“制氧机”在生产生活中的应用非常广泛，如保健、急救、大型化工生产等都需要制氧。某兴趣小组对便携式家用制氧机开展探究。 氧立得 A剂：固体氧释放剂 B剂：不溶于水的黑色粉末 用法：将A剂、B剂先后放入装好水的氧立得制氧器反应仓中，通过导管或鼻塞吸氧。 规格：A剂50g/包，B剂3g/包 【查阅资料】氧立得A剂是白色的过碳酸钠颗粒，溶于水后生成碳酸钠和过氧化氢。 【活动一】探究B剂作用。 (1)先将A剂放入洁净烧杯中，加水至完全溶解，无明显气泡产生，加入一包B剂立即产生大量气泡，经检验是氧气，检验方法是 。 (2)待烧杯内不再有气泡后，将烧杯内物质经 (填实验操作名称)洗涤、干燥、称量，得到黑色固体3g，小明认为B剂起催化作用。 (3)交流：同学们对小明的结论提出质疑，理由是 。 (4)请写出过氧化氢在二氧化锰催化下制取氧气反应文字或符号表达式 ，该反应类型是 。 【反思交流】 (5)氧立得制氧器用过碳酸钠作为原料而不用过氧化氢溶液的原因是___________。 A．过碳酸钠不用加入二氧化锰就能快速产生氧气 B．过碳酸钠是固体且较稳定，易于携带保存 C．过氧化氢溶液不稳定，易分解，不易存放 【活动二】自制制氧装置 (6)小组同学利用饮料瓶、注射器、吸管、输液管等日常用品，设计并制作了三套装置如图所示，往右瓶装入半瓶水，向左侧瓶中加入制氧药品后，发现有缺陷的装置是 (填“甲”、“乙”或“丙”)。 【答案】(1)将带火星的木条放在烧杯口，木条复燃，则说明为氧气 (2)过滤 (3)没有证明反应前后B剂的化学性质是否改变 (4) / 分解反应 (5)BC (6)乙 【详解】（1）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则检验方法为：将带火星的木条放在烧杯口，木条复燃，则说明为氧气。 （2）过滤能分离固体和液体，则可经过过滤、洗涤、干燥，可得到黑色固体。 （3）催化剂是指能改变反应速率，但反应前后质量和化学性质不变，由于没有证明反应前后B剂的化学性质是否改变，则不能证明B剂为催化剂。 （4）过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的文字表达式为：，符号表达式为：； 该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应。 （5）过碳酸钠颗粒溶于水后生成碳酸钠和过氧化氢，则过碳酸钠不加入二氧化锰，不能快速产生氧气，选用过碳酸钠为原料，而不用过氧化氢溶液，是因为过碳酸钠是固体且较稳定，易于携带保存，而过氧化氢溶液不稳定，易分解，不易存放，故选BC。 （6）由于氧气不易溶于水，则可选用甲、丙两种装置，将产生的氧气通入水中，然后再排出，乙中出气管放在水中，不能将氧气排出，则装置乙有缺陷。 9．（24-25九年级上·江苏扬州·阶段练习）近年来，制氧机需求旺盛，市场上出现多种类型的制氧机。 （一）化学药剂制氧机：如图1是某品牌制氧机的工作原理示意图。 在反应仓中首先加入水、粉末状过碳酸钠（），然后加入粉末状二氧化锰，即产生氧气。该制氧机的制氧原理： (1)第一步：过碳酸钠→碳酸钠+过氧化氢 第二步： （写出相关反应的文字表达式） (2)该制氧机的制氧剂选择过碳酸钠固体而不直接选择过氧化氢溶液的原因是______（填序号）。 A．产物无污染 B．制取成本更低 C．储存和运输更方便 (3)根据以上原理分析，向饱和碳酸钠溶液中加入过氧化氢溶液，自制制氧剂过碳酸钠。已知过碳酸钠的产率与反应温度的关系如下表： 温度范围/℃ 5-10 10-15 15-20 20-25 过碳酸钠的产率/% 84.49 85.78 88.38 83.01 分析数据，制备过碳酸钠的最佳温度范围是 ℃。温度过高，产率反而降低，从制备过碳酸钠原料的性质分析产率降低的原因可能是 。 （二）“沸石分子筛”制氧机：以空气为原料，空气经过分子筛时氮气被吸附，氧气通过，从而获得不同浓度的富氧空气。图2为该制氧过程的示意图。 (4)图中代表的是 。（填“氮分子”或“氧分子”） (5)分离过程的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。 （三）小组同学用图4装置测定制得的“富氧空气”中氧气的含量（集气瓶中“富氧空气”体积为100mL，底部残留少量水，燃烧匙内有足量红磷），操作如下： ①往量筒内加入适量水，读出量筒内水的体积为。 ②用电点火装置点燃红磷，充分反应。 ③冷却至室温后打开止水夹，待右侧量筒内液面不再变化时，排出气球中的气体，调节两边液面在同一水平面上，读出量筒内水的体积为。 (6)用排水法收集“富氧空气”，气体应从装置图3中管 （选“a”或“b”）通入。 (7)红磷燃烧，产生大量 ，放热。该反应的文字表达式是 。 (8)本次实验测得“富氧空气”中氧气的体积分数为 。本实验中，气球的主要作用是 ，若不排出气球中的气体，测得值会 （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。 【健康吸氧】 (9)已知：肺部氧浓度大于70%对人体有害。到达肺部氧浓度=21%+4×氧流（L/min）%，公式中的“21%”指的是病患吸氧时同时吸入的空气中氧气的浓度，某重病患者应使用5L/min的氧流量，到达肺部的氧浓度是 。 【答案】(1) (2)C (3) 15-20 过氧化氢受热会分解 (4)氮分子 (5)物理 (6)b (7) 白烟 (8) 40% 调节装置内的压强 偏小 (9)41% 【详解】（1）第一步：过碳酸钠→碳酸钠+过氧化氢； 第二步：过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，文字表达式为：； （2）过氧化氢溶液为液体，自身容易分解导致变质，则不易存储与运输；制氧剂选择过碳酸钠固体就可以避免这样的弊端；故选C； （3）分析过碳酸钠的产率与反应温度的数据可知，制备过碳酸钠的最佳温度范围是15℃-20℃，此时产率最高，温度过高，产率反而降低，从制备过碳酸钠原料的性质分析产率降低的原因可能是过氧化氢受热会分解； （4）根据图示空气经过沸石分子筛时氮气被吸附，氧气通过，从而获得不同浓度的富氧空气，可知图中代表氮分子； （5）分离过程没有生成新物质，属于物理变化； （6）用多功能瓶排水法收集“富氧空气”，气体密度比水小，则气体应从短管进，水从长管排出，故气体应从装置图3中管b通入； （7）红磷燃烧，产生大量白烟，放热，生成五氧化二磷固体，该反应的文字表达式是：； （8）本次实验测得“富氧空气”中氧气的体积分数为×100%=40%； 本实验中，红磷燃烧会放出大量热，实验过程中气球能够通过其变鼓或变小调节装置内气压防止瓶塞在气体受热膨胀时被顶，故气球的主要作用是调节装置内的压强； 气球内气体的体积也会排开部分水，若不排出气球中的气体，会导致V2偏大，则测得值会偏小； （9）到达肺部氧浓度=21%+4×氧流（L/min）%，则某重病患者应使用5L/min的氧流量，到达肺部的氧浓度是21%+4×5%=41%。 10．（2024·山东潍坊·一模）图1是某化学氧自救器的示意图，其供氧装置由“初期生氧器”和“生氧罐”组成，同学们对其工作原理进行了如下探究。 Ⅰ.探究“初期生氧器”中铁粉的作用 【查阅资料】 ①该化学氧自救器在工作初期，内部独立的“初期生氧器”首先启动，以解决初期供氧不足的问题。“初期生氧器”内有氯酸钾、二氧化锰、铁粉等成分。 ②Fe3O4能与硫酸反应，其化学反应方程式为：Fe3O4+4H2SO4=Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2O。 ③Fe2(SO4)3溶液是黄色。 【实验探究】 (1) 实验步骤 实验现象 实验结论 ①取“初期生氧器"充分反应后的物质于纸上，将磁铁靠近并接触粉末 被吸引物质可能是Fe、Fe3O4或两者都有 ②取①中被磁铁吸引的物质于试管中，向其中加入足量稀硫酸 固体完全溶解，得到澄清的黄色溶液 被吸引物质中一定含有 (填化学式) 【结论】 (2)“初期生氧器”中铁粉的作用是与氧气反应能 ，从而达到氯酸钾分解的条件。 Ⅱ.测定“生氧罐”中超氧化钾的质量分数 【查阅资料】 该化学氧自救器主体是由“生氧罐”供氧，内部装有颗粒状超氧化钾作为“制氧剂”，其反应原理为：4KO2+2H2O=4KOH+3O2↑；4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2。 【实验探究】 取出“生氧罐”内的固体样品100g进行如图2所示实验(装置气密性良好，使用的药品均足量，装置中的各步反应均完全)。 (3)实验前先打开K1，通入一段时间的N2的目的是 ；关闭K1，打开分液漏斗注入水至A中不再产生气泡，最后再打开K1，继续缓缓通入N2。 (4)观察到C装置固体粉末变为黑色，该反应的化学方程式为 。 (5)实验结束冷却至室温后，测得C中硬质玻璃管中物质的总质量变化如下表所示： 实验前硬质玻璃管和固体的总质量 实验后硬质玻璃管和固体的总质量 130.0g 158.8g 该“生氧罐”中超氧化钾的质量分数为 。 【反思与评价】 (6)若A中实验结束后，不再打开K1继续缓缓通入N2，对超氧化钾的质量分数测定结果的影响是 (填“偏大”“偏小”或“不变"). (7)生氧罐中的制氧剂采用超氧化钾而不用过氧化氢溶液和二氧化锰，其优点是 。 【答案】(1) 有黑色物质被磁铁吸引 Fe3O4 (2)放出热量 (3)排净装置内的空气 (4) (5)85.2% (6)偏小 (7)超氧化钾和呼出的水蒸气、二氧化碳都能反应生成氧气 【详解】（1）①取“初期生氧器”充分反应后的物质于纸上，将磁铁靠近并接触粉末，观察到有黑色物质被磁铁吸引，则被吸引物质可能是Fe、Fe3O4或两者都有，故填：有黑色物质被磁铁吸引； ②取①中被磁铁吸引的物质于试管中，向其中加入足量稀硫酸，观察到固体完全溶解，得到澄清的黄色溶液，则被吸引物质中一定含有Fe3O4（Fe3O4与硫酸反应生成的硫酸铁呈黄色），故填：Fe3O4； （2）铁燃烧放出大量的热，可以为氯酸钾分解提供热量，故填：放出热量； （3）实验开始前通入氮气，是为了排净装置中的空气，防止影响实验的准确性，故填：排净装置内的空气； （4）在C装置中发生的是氧气与铜在加热的条件下，反应生成氧化铜，化学方程式为，故填：； （5）根据表中信息可知，实验前硬质玻璃管和固体的总质量为130.0g，实验后硬质玻璃管和固体的总质量为158.8g，则生成氧气的质量为158.8g-130g=28.8g，设参加反应的超氧化钾的质量为x， 则100g样品中超氧化钾的质量分数为，故填：85.2%； （6）如果不继续通入氮气，可能装置中会存有一部分氧气未与C装置中的铜发生反应，使实验结果偏小，故填：偏小； （7）生氧罐中的制氧剂采用超氧化钾而不用过氧化氢溶液和二氧化锰，其优点是超氧化钾和呼出的水蒸气、二氧化碳都能反应生成氧气，故填：超氧化钾和呼出的水蒸气、二氧化碳都能反应生成氧气。 11．（23-24九年级上·四川成都·期中）某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠(化学式2Na2CO3·3H2O2，白色固体)和二氧化锰。 已知：①制氧过程的反应为：。 ②少量的固体加水后，所得混合物的体积约等于水的体积。 【活动一】认识制氧机 (1)观察窗的作用是 。 (2)加湿仓的作用是 。 【活动二】选择制氧剂 实验一：过氧化氢 小组设计了图2实验装置，用表中含过氧化氢质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水，锥形瓶中加入0.2g MnO2，注入溶液，记录并处理20min内数据如图3。 编号 浓度/％ 体积/mL ① 5 9.11 ② 15 2.89 ③ 25 1.66 ④ 30 1.37 (3)检查图2装置气密性的操作是 。 (4)反应的符号表达式为 。 (5)②比①反应速率更快的原因是 。 实验二：过碳酸钠 往锥形瓶中加入ag过碳酸钠、0.2g MnO2和9.1mL水，待反应完全后收集到约159.1mL水(产生氧气的量与上表中药品得到氧气的最大量相等)。其它药品质量不变，再分别用不同体积的水进行实验。记录并处理20min内数据如图4。 (6)该反应完全时收集到氧气的体积是 。 【活动三】制作供氧器 (7)根据图表3、4分析，选用过碳酸钠作制氧剂的理由是 。 【答案】(1)观察是否有气泡产生以及气泡产生的快慢 (2)洗气，使氧气具有一定湿度 (3)堵住末端管口，将注射器活塞拉到一定位置，松开手后，活塞回到原位置，说明该装置气密性良好 (4) (5)②的过氧化氢浓度更高 (6)150 (7)相对过氧化氢制取氧气而言，过碳酸钠制取氧气更加平稳，能持续平稳地提供氧气，且过碳酸钠是固体，携带方便，所以制作供氧器选择过碳酸钠作制氧剂 【详解】（1）在使用制氧剂的过程中，通过观察窗可观察制氧剂内是否有气泡产生和产生气体的速率快慢，从而判断制氧剂是否正常工作； （2）加湿仓中有水，反应仓内产生的氧气通过加湿仓时，可使部分水蒸气进入氧气，使氧气具有一定湿度，从而达到洗气的目的； （3）检查图2装置气密性的操作是堵住末端导管口，将注射器活塞拉到一定位置，松开手后，活塞回到原位置，说明该装置气密性良好； （4）过氧化氢在二氧化锰的催化条件下分解成水和氧气，反应的符号表达式为：； （5）由于反应放出大量的热，导致反应物减少，生成氧气的量也随之减少；②中反应物浓度比①高，因此反应速率更快，放出的热量更多，反应物减少的更多，导致最终②比①生成的氧气的量少； （6）图2所示装置中，往锥形瓶中加入ag过碳酸钠、0.2g MnO2和9.1mL水，待反应完全后收集到约159.1mL水时，收集到的氧气的体积为：159.1mL-9.1mL=150mL； （7）由图3、4可知，相对过氧化氢制取氧气而言，过碳酸钠制取氧气更加平稳，能持续平稳地提供氧气，且过碳酸钠是固体，携带方便，所以制作供氧器选择过碳酸钠作制氧剂。 12．（22-23九年级上·江西赣州·期末）呼吸自救器是人在缺氧环境或出现高浓度有毒有害气体环境中使用的一种安全防护装置。如图是某化学氧自救器的示意图，其供氧装置由“初期生氧器”和“生氧罐”组成同学们对其工作原理进行了如下探究： I、探究“初期生氧器” （查阅资料1）①该化学氧自救器在工作初期，内部独立的“初期生氧器”首先启动，以解决初期供氧不足的问题。“初期生氧器”内有氯酸钾、二氧化锰、铁粉等成分。 ②Fe3O4能与硫酸反应，其化学反应方程式为： ③Fe2（SO4）3溶液是黄色。 (1)小组成员为了解铁粉的作用展开了如下探究1。 序号 实验步骤 实验现象 实验结论 ① 取“初生氧器”充分反应后的物质于纸上，将磁铁靠近并接触粉末 有黑色物质被磁铁吸引 被吸引物质可能是Fe、Fe3O4或两者都有 ② 取①中被铁吸引的物质于试管中，向其中加入足量稀硫酸 固体完全溶解，得到澄清的黄色溶液 被吸引物质中一定含有 （填化学式） ③结论：“初期生氧器”中铁粉的作用是与氧气反应能 ，从而达到氯酸钾分解的条件。 II、探究“生氧罐” （查阅资料2）①该化学氧自救器主体是由“生氧罐”供氧，内部装有颗粒状超氧化钾作为“制氧剂”，其反应原理为：； ②浓硫酸具有吸水性，可用于干燥气体 （实验探究2）测定“生氧罐”中超氧化钾的质量分数 取出“生氧罐”内的固体样品100g进行如下图所示实验（装置气密性良好，使用的药品均足量，装置中的各步反应均完全） (2)实验前先打开K1，通入一段时间的N2的目的是 ；然后打开分液漏斗注入水至A中不再产生气泡后，再打开K1继续缓缓通入N2。 (3)C装置固体粉末变黑色，发生反应的化学反应方程式为 。 (4)实验结束冷却至室温后，测得C中硬质玻璃管中物质的总质量变化如下表所示： 实验前硬质玻璃管和固体的总质量 实验后硬质玻璃管和固体的总质量 130.0g 158.8g 该“生氧罐”中超氧化钾的质量分数为 。 (5)反思与评价：若A中实验结束后，不再打开K1继续缓缓通入N2，对超氧化钾的质量分数测定结果的影响是 （填“偏大”或“不变”或“偏小”） 【答案】(1) Fe3O4 为氯酸钾分解提供热量 (2)排净装置内的空气 (3) (4)85.2% (5)偏小 【详解】（1）溶液为黄色，说明溶液中一定含有Fe3+，根据题中信息，四氧化三铁会与酸反应生成Fe3+，故一定含有四氧化三铁；铁燃烧放出大量的热，可以为氯酸钾分解提供热量； （2）实验开始前通入氮气，是为了排净装置中的空气，防止影响实验的准确性； （3）在C装置中发生的是氧气与铜在加热的条件下，反应生成氧化铜，化学方程式为：； （4）根据一种信息可知，实验前硬质玻璃管和固体的总质量为130g，实验后硬质玻璃管和固体的总质量为158.8g，则参加反应的氧气的质量为158.8g-130g=28.8g, 设：100g样品中超氧化钾的质量为x 解得x=85.2g 则100g样品中超氧化钾的质量分数为 ； （5）如果不继续通入氮气，可能装置中会存有一部分氧气未与C装置中的铜发生反应，使实验结果偏小。 13．（2024·辽宁大连·模拟预测）学习小组开展了“基于特定需求设计和制作简易供氧器”的实践活动。 【活动一】探究反应原理 某款家用制氧机利用过碳酸钠(化学式为2Na2CO3·3H2O2)和二氧化锰同时加入水中制取氧气。 资料：①过碳酸钠易溶于水，遇水分解为Na2CO3和H2O2，能产生氧气并放出热量。②高浓度过氧化氢腐蚀性强。 (1)小组同学用图1所示实验装置探究是否有氧气生成。观察到甲试管中有小气泡缓慢冒出，木条不复燃；乙试管中小气泡快速冒出，木条复燃。 ①实验结论：过碳酸钠分解为过氧化氢，有氧气生成且 。 ②写出乙试管中过氧化氢生成氧气的化学方程式： 。 【活动二】认识制氯机 (2)图2为制氧机的内部结构图，其中加湿仓的作用是 。下列相关说法正确的是 (填字母)。 A．使用前，加湿仓应注满水 B．加湿仓利用了氧气不易溶于水的物理性质 【活动三】选择制氧剂分 实验一：过氧化氢 小组同学设计了图3实验装置，用表1中溶质质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水，锥形瓶中加入0.2gMnO2，注入溶液，记录并处理20min内数据如图4。 表1 编号 浓度/% 体积/mL ① 5 9.11 ② 15 2.89 ③ 25 1.66 ④ 30 1.37 (3)检查图3装置气密性的操作是 。 (4)根据资料分析，④比③产氧量少，可能的原因是 。 (5)从安全角度考虑，应选择浓度为 的过氧化氢溶液作为制氧剂。 实验二：过碳酸钠 往锥形瓶中加入ag过碳酸钠、0.2gMnO2和9.11mL水，待反应完全后收集到约159.1mL水(产生氧气的量与表1中药品得到氧气的最大量相等)。其他药品质量不变，再分别用不同体积的水进行实验。记录并处理20min内数据如图5。 (6)a= g。(氧气密度为1.43g/L，忽略其他因素的影响，计算结果精确到0.1) (7)由图5可得出的结论是 。 (8)根据过碳酸钠和过氧化氢的性质，结合图4、图5中的数据，选用过碳酸钠作制氧剂的理由是 。 【答案】(1) 二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率 (2) 洗气，滤去氧气中的杂质，降低氧气的温度，提高氧气的湿度，还可以通过产生气泡的快慢观察氧气生成的速率 B (3)在右侧量筒前的胶皮管上夹上弹簧夹，拉动注射器的活塞一段距离，若松开手之后，活塞能回到原位，说明装置气密性良好 (4)是反应放出大量热，使反应物减少 (5)5% (6)1.4 (7)过碳酸钠的产氧速率随加水量的增加而增大 (8)过碳酸钠是固体便于携带，且能持续平稳地提供氧气 【详解】（1）①实验过程中观察到甲试管中有小气泡缓慢冒出，木条不复燃，乙试管中小气泡快速冒出，木条复燃，说明过碳酸钠分解为过氧化氢，有氧气生成且二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率； ②乙试管中过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，化学方程式为：： （2）反应仓是氧气产生的场所，氧气不易溶于水，加湿过滤仓的作用是洗气作用，滤去氧气中的杂质，降低氧气的温度，提高氧气的湿度，通过气泡观察氧气生成的速率； A、使用前，加湿仓注满水，由于氧气不易溶于水，氧气在排出时会带出一部分水被人体吸入，造成危险，故A说法错误； B、加湿仓利用了氧气不易溶于水的物理性质，氧气在加湿仓被水湿化后排出，供人体呼吸，故B说法正确； 故选：B； （3）检查装置的气密性，需要先将装置密闭，再通过改变装置内的压强，通过压强的变化来判断装置是否漏气，则检查图3装置气密性的操作是：在右侧量筒前的胶皮管上夹上弹簧夹，拉动注射器的活塞一段距离，若松开手之后，活塞能回到原位，说明装置气密性良好； （4）④比③产氧量少，即30%H2O2比25%H2O2产氧量少，可能的原因是反应放出大量热，使反应物减少，因为过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下制取氧气时会放出热量，且过氧化氢溶液的浓度越大，反应越剧烈，放出的热量就越多，而在加热条件下，会使过氧化氢溶液减少，所以30%H2O2比 25%H2O2产氧量少，可能的原因是反应放出大量热，使反应物减少； （5）由图4可知，由于高浓度过氧化氢易挥发且腐蚀性强，为了实验的安全，可以选用浓度为5%的过氧化氢溶液作为制氧剂，浓度适中，制氧的速率也适中； （6）由题干信息可知，生产生氧气的质量为（159.1mL-9.11mL）×10-3×1.43g/L≈0.214g， ，解得a≈1.4； （7）分析图5可知，过碳酸钠的产氧速率随加水量的增加而增大； （8）由于过氧化氢溶液为液体，过碳酸钠是固体便于携带，且能持续平稳地提供氧气，所以选择过碳酸钠作制氧剂。 14．（23-24九年级上·山东青岛·期末）学习小组开展了“打造富氧教室，设计和制作简易供氧器”的实践活动。 某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠(化学式2Na2CO3·3H2O2，白色固体)和二氧化锰。制氧过程的反应为：，该反应为放热反应。制氧机制氧说明(部 分)见下表，其中A、B剂的成分是过碳酸钠或二氧化锰其中之一、 A剂 B剂 平均供氧量 (毫升/分钟) 供氧时间 (分钟) 配方一 1袋 1袋 ≥320 ≥15 配方二 2袋 1袋 ≥500 ≥25 配方三 3袋 2袋 ≥1000 ≥15 【活动一】认识制氧机 (1)加湿仓的作用是 。 (2)A剂的成分是 (填“过碳酸钠”或“二氧化锰”)。若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，应选择的最佳配方是 (填“配方一”、“配方二”或“配方三”)。 (3)按配方一在水中反应6小时后，无明显气泡产生。取反应后的混合物进行下列实验： ①将反应后的混合物过滤，得到滤液和黑色滤渣。滤渣的成分为 。 ②取少量滤液，向其中滴加足量盐酸有大量气体产生。该反应的化学方程式为 。 【活动二】制作供氧器 (4)综合分析，选用过碳酸钠而不用双氧水作制氧剂的理由是 (答一条)。 (5)学习小组利用身边物品自制了如图所示的简易供氧器。与真实产品对比中，形成的观点不正确的是___________(填字母)。 A．A瓶相当于加湿仓，B瓶相当于反应仓 B．产氧装置和洗气装置组合不需要考虑一体化设计 C．制氧机要符合美学、工程、安全等标准 【答案】(1)洗气、使氧气具有一定的湿度 (2) 过碳酸钠 配方三 (3) 二氧化锰/MnO2 (4)方便携带，且可以持续平稳地提供氧气（合理即可） (5)B 【详解】（1）加湿仓的作用是：洗气，使氧气具有一定的湿度； （2）根据图表数据分析可知，A剂增加时，供氧量也在增加。根据题目提供的信息可知，产生氧气的是过碳酸钠，所以A 剂的成分是过碳酸钠； 若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，需要在短时间内产生较多的氧气，根据表中数据分析，配方三能在短时间内产生较多的氧气，所以应选择的最佳配方是：配方三； （3）①按配方一在水中反应 6 小时后，无明显气泡产生。将反应后混合物过滤，得到滤液和黑色滤渣，根据题意可知，此反应中过碳酸钠能在二氧化锰的催化下生成碳酸钠、水和氧气，反应中二氧化锰是难溶于水的固体，所以滤渣的成分为二氧化锰； ②取少量滤液，向其中滴加足量盐酸有大量气体产生。该反应为碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：； （4）过碳酸钠是固体，方便携带，且由表中数据可知，过碳酸钠供氧时间长，能持续平稳地提供氧气； （5）A、结合图1可知，B瓶为反应仓，A瓶相当于加湿仓，这样可将生成的氧气通入水中，不符合题意； B、产氧装置和洗气装置组合要一体化设计，这样便于使用，符合题意； C、制氧机是工业生产的民用商品，故制氧机要符合美学、工程、安全等标准，这样才方便家用，不符合题意。 故选B。 15．（24-25九年级上·江苏扬州·阶段练习）2023年10月26日，神舟十七号航天员乘组从酒泉卫星发射中心载人航天发射场出发奔赴“天宫”。 某化学兴趣小组对空间站中的氧气来源进行探究。 I.从地球带上去： (1)航天工业以空气为原料制氧气，工业上选择空气的主要原因是 (答一点即可)。 (2)工业上采用分离液态空气法获得氧气，其过程可用如图1所示实验模拟。 浸入液氮3分钟后，试管内产生约其容积的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1分钟后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。 ①试管中能获得液态空气，是利用液氮 (填标号)。 A．化学性质稳定        B．沸点低      C．难溶于水 ②导致燃着的木条熄灭的原因是 。 (3)利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，从而获得高浓度的氧气。其原理如图2所示，由此可知两种分子的大小：氮气 氧气(填“＜”或“＞”)。 II.在天宫制出来 (4)早期空间站内利用超氧化钾(KO2)吸收二氧化碳CO2获得氧气，同时还生成碳酸钾K2CO3，写出该反应的化学式字表达式 ，空间站内二氧化碳的主要来源是 。 【答案】(1)空气中含有丰富的氧气资源，用空气制氧成本较低 (2) B 空气中氮气的沸点低，先从液态空气中分离出来，由于b氮气不燃烧也不支持燃烧，所以开始时伸入燃着的木条，木条熄灭 (3)＞ (4) 超氧化钾+二氧化碳→碳酸钾+氧气 宇航员的呼吸作用 【详解】（1）空气中含有丰富的氧气资源，用空气制氧成本较低，故工业上选择空气； （2）①试管中能获得液态空气，是因为氮气沸点低，液氮汽化吸热，能使周围温度降低，能使空气液化，故选B； ②导致燃着的木条熄灭的原因是：空气中氮气的沸点低，先从液态空气中分离出来，由于氮气不燃烧也不支持燃烧，所以开始时伸入燃着的木条，木条熄灭； （3）利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，氮分子被留下来，说明两种分子的大小：氮气＞氧气； （4）超氧化钾吸收二氧化碳生成碳酸钾和氧气，该反应的文字表达式为：超氧化钾+二氧化碳→碳酸钾+氧气； 宇航员在太空中的呼吸作用会产生大量的二氧化碳，故空间站内二氧化碳的主要来源是：宇航员的呼吸作用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 主题2 常见的物质Ⅰ 专题3 空气、氧气、二氧化碳 跨学科实践活动 基于特定需求设计和制作简易供氧器 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.探究供氧机制氧原理，初步形成应用元素观、变化观等化学观念和科学探究方法解决问题的思路。 2.通过规划及设计供氧器产品，认识在解决实际问题时，需要综合运用各学科知识，采用合适的方法和工具。 3.通过供氧器制作的实践活动，培养动手能力和解决实际问题的能力，体会有效使用科学技术、小组合作、协同创新解决问题的重要性。 活动1 分析供氧器的不同需求场景及原理 【交流讨论】氧气可以供给呼吸，适量吸氧用于纠正缺氧，促进代谢，是辅助治疗多种疾病的重要方法之一。 1.有哪些特定环境和特殊人群有额外的氧气需求？ 处于环境缺氧的人群有额外的氧气需求：如处于高原、高山缺氧，矿井、钢厂、化工厂等特定有额外的氧气需求的特殊人群：患呼吸系统疾病缺氧的人、患心血管疾病的人等；体弱、年老、用脑过多的缺氧人…… 2.特定需求下，对制氧方法、供氧方式、氧气的浓度、流速和湿度等有哪些具体的要求和标准？ （1)患病缺氧、体弱缺氧等需要吸氧保健的人，可以使用家用制氧机吸氧，家用制氧机的特点是使用方便、随用随制，便于携带，适用于广大保健者。 （2）重症病人在医用中心吸氧，医用中心供氧器特点：操作更安全，输氧管路更环保，设备输送氧气 含量纯正且持续输选时间长，自动监测供氧压力和氧气消耗量等。 2.查阅相关资料，了解市面上常见供氧器的供氧原理及适用人群: 制氧机类型 原理 分子筛制氧机 利用分子筛的物理吸附和解吸技术，在加压时可将空气中的氮气吸附，剩余的未被吸收的氧气被收集起来，经过净化处理后成为高纯度的氧气 富氧膜制氧机 利用氧、氮分子在富氧膜内的渗透速度不同，实现氧气富集和氮气分离，从而获得所需的富氧 化学药剂制氧机 采用特定的药剂配方，在特定场合下使用 【交流思考】 (1)分子筛制氧机制氧原理类似于基本实验操作中的过滤 (2)富氧膜制氧机制氧过程中发生的变化为物理变化 (3)化学药剂制氧时一般不选择高锰酸钾，其原因可能是 反应过程需要加热，成本高(合理即可) 活动2　探究供氧器的设计程序和方法 程序 具体内容 方法 负责人 1 确定反应物质及其来源 网上搜索或请教他人 2 根据反应原理设计供氧器的结构图 可手绘或用绘图软件 3 优选材料（安全，易于加工）确定来源 了解真实产品，建构设计思路 [小组讨论] 1.制氧机产品中将提手扳回至正上方锁紧的目的？ 2.分析氧立得供氧机的部位与实验室制氧气装置的关系，填入表格。 5 氧立得供氧机的部位 实验室制取氧气仪器 1-氧气出口 导管口 2-密封盖 瓶塞 3-氧气通道 导管 4-反应仓 发生装置 5-加湿过滤仓 收集装置 3.氧立得供氧器反应仓、加湿过滤仓可以通过实验室哪些装置相似？ a b B A 氧立得制氧器 活动3　设计并动手制作供氧器 【小组讨论】结合资料卡片，旅行供氧器选择哪种供氧剂更合理？ 资料卡片1:化学试剂制取氧气 制氧剂 制氧原理 使用过程中存在的问题 参考成本 (元/吨) 过氧化氢 H2O2 具有一定的腐蚀性和刺激性。易发生分解，需避光，不易控制 约3000 过氧化钠Na2O2 制取的氧气带有碱性废水 约15400 过碳酸钠 2Na2CO3·3H2O2 过碳酸钠遇水后可缓慢分解为碳酸钠和过氧化氢，遇催化剂二氧化锰后分解放出氧气 2500~4200 氯酸钠 NaClO3 分解释放氧气需要较高温度，且反应放热。需要催化剂，反应后有化学品残留，反应后的废料可能会引起环境污染 3000~4500 高锰酸钾 KMnO4 反应需要加热，产生氧气速度快，不易控制 约15000 资料卡片2：固体双氧水 学名：过碳酸钠（ 2Na2CO3·3H2O2），白色粉状或颗粒状固体，强氧化剂，易溶于水。 溶解在水中易分解产生过氧化氢和碳酸钠，故又被称作“固体双氧水”。 常用于环保漂白剂和其它清洁产品。 小组交流讨论设计装置图 供氧器主要装置构成：发生装置、洗气装置 【设计方案】兴趣小组的同学根据上述原理，利用过碳酸钠、二氧化锰作为制氧剂，用软塑料瓶、软管制作简易供氧器。请绘制设计图。 【展示与交流】 制作简易制氧机需要考虑三方面的问题：一是根据特定需求，从定性的角度选择化学反应获得氧气；二是从装置的角度考虑氧气的发生、净化、收集等问题；三是从实际应用的角度出发，考虑产品的美学、工程学、安全等标准。 1．家用制氧机可以获得“富氧空气”（氧气含量高于普通空气），用如图装置测定家用制氧机获得的“富氧空气”中氧气的含量。检查装置气密性：关闭弹簧夹，两手紧握集气瓶。过一会儿，若观察到 ，证明装置不漏气。    2．空气是宝贵的资源，探究其成分并应用于生活。 (1)200多年前，法国化学家________(填字母序号)用定量的方法研究了空气的成分。 A．卢瑟福 B．拉瓦锡 C．门捷列夫 (2)因为氮气的化学性质不活泼，因此生活中常用作 。 (3)氧气是维持人类生命活动必不可少的物质。1960年中国登山队完成人类首次从珠峰北坡登顶。其中氧气瓶是必不可少的装备，因为氧气能 。 (4)某种家用制氧机是通过分子筛直接将氮气和氧气分离，该过程属于 (填“化学”或“物理”)变化。 (5)在使用氧气瓶、制氧机的过程中应远离易燃易爆物质，其原因是 。 3．如图是“便携式制氧机”，可用于家庭输氧。使用过程中需用到：甲剂白色固体，作制氧剂；乙剂为黑色固体，作催化剂。 （1）人的生存离不开氧气，原因是氧气能够 （填写所选选项的编号）。 A支持燃烧        B供给呼吸 （2）甲剂溶于水生成过氧化氢，写出过氧化氢在乙剂催化作用下生成氧气的化学反应方程式 。 4．随着科技的发展，家用制氧机日渐普及。 (1)如图为某种分子筛型家用制氧机工作时气体变化的微观示意图，空气经过分子筛时氮气被吸附，氧气通过，请在方框中画出微粒图示。 (2)分离过程中的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。据如图所示工作原理推测，氮分子比氧分子体积 （填“大”或“小”），空气经过制氧机分子筛吸附氮气以后，剩余气体属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 5．随着科技的发展，家用制氧机日渐普及。 (1)如图为某种分子筛型家用制氧机工作时气体变化的微观示意图。空气经过分子筛时氮气被吸附，氧气通过，请在方框中画出微粒图示。 (2)分离过程中的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。 (3)一些简易制氧机利用制氧剂供氧。若要通过分解反应制备氧气，一定不能选用的反应物是_______________（填字母序号）。 A．KClO3 B．NH4Cl C．NaCl 6．（24-25九年级上·山西吕梁·期中）家用制氧机 常见家用制氧机的原理主要有分子筛原理和化学反应制氧原理等。而分子筛制氧机是唯一成熟的，具有国际标准和国家标准的制氧机。 分子筛制氧机的工作原理主要基于分子筛物理吸附和解吸技术。分子筛是一种具有特定孔径的固体材料，其表面布满了许多微小的孔隙。这些孔隙的大小和形状使得分子筛能够选择性地吸附空气中的氮气分子，而氧气分子则由于尺寸较小，能够顺利通过分子筛的孔隙，从而实现氮气和氧气的分离。其工作流程主要包括“压缩空气→冷凝分离→吸附分离→氧气输出”四个步骤。其中冷凝分离可除去空气中的水蒸气和其他液态杂质。连接收集装置 化学反应制氧机多选择过碳酸钠作制氧剂，原理是过碳酸钠溶于水生成碳酸钠和过氧化氢，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解制取氧气。下侧是装置图。净化加湿 阅读分析，解决问题： (1)分子筛制氧过程中发生的变化是 。(填“物理变化”或“化学变化”) (2)从微观角度分析压缩空气步骤发生的变化 。 (3)冷凝分离可除去水蒸气的原理是 。 (4)分子筛制氧分离出氧气的步骤是 。 (5)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解的文字表达式是 。 (6)化学反应制氧中净化加湿装置的作用是 。 7．氧气是工业生产中不可或缺的原料，某小组以“制取简易制氧机”为主题开展项目式学习。 (1)工业上通过分离液态空气制取氧气属于 变化(填“物理”或“化学”)。 (2)下列物质均可获得氧气，从反应条件分析其操作最简单的是______ (填字母序号)。 A．高锰酸钾 B．氯酸钾 C．过氧化氢 D．氧化汞 (3)若直接用过氧化氢溶液制取氧气，反应速率太快。为获得平稳的气流，下图所示发生装置能达到最佳效果的是 (填字母序号)。 A． B． C． D． 如图是小组最终制成的简易制氧机成品，小组使用实验室常见制氧药剂，将一种白色粉末和黑色粉末的混合物装填在制氧机中。 回答下列问题。 (4)写出该制氧机发生的反应的文字表达式： 。 (5)撞击火帽的作用的是 。 (6)已知过氧化氢在常温下分解缓慢，加入二氧化锰或红砖粉后反应明显加快，若要证明二氧化锰或红砖粉是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的质量和 是否改变。 ►问题一 化学药剂制氧 【典例1-1】（24-25九年级上·重庆·期中）某同学在学习制取氧气的实验原理后，利用周围的物品制作了一个简易供氧器，如图所示，A、B为两种固体，A为过碳酸钠，遇水后可发生反应生成H2O2，下列关于该实验的说法不正确的是 A．该装置无法控制生成氧气的速率 B．可通过乙装置观察是否有氧气生成 C．固体B是催化剂，但不一定是二氧化锰 D．若检查甲装置气密性，先向乙装置装一部分水，再推或拉注射器观察现象 【典例1-2】（24-25九年级上·福建·期中节选）MnO2可用作实验室制取氧气的催化剂。 Ⅱ.某兴趣小组在跨学科实践课上制作了一台简易化学“制氧机”，如图所示，该制氧机利用M、N两种物质产生氧气，其中M是过碳酸钠白色固体，N是二氧化锰黑色粉末。过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)加水溶解会分解生成Na2CO3和H2O2。 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。 (6)“反应仓”中H2O2生成氧气，“过滤仓”中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是 (填序号)。 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 (7)如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，可选用的气体发生装置是 (填“A”或“B”)，为获得平稳气流，需要对装置进行改进，改进的方法是 。 【解题必备】 化学药剂制氧机：采用特定的药剂配方，在特定场合下使用 化学药剂制氧时一般不选择高锰酸钾，其原因可能是反应过程需要加热，成本高(合理即可)。 【变式1-1】（23-24九年级上·四川成都·期末）下图是某班级项目学习小组同学利用塑料瓶、吸管等生活用品设计出的简易供氧器。下列说法正确的是 A．反应仓的药品可以是氯酸钾和二氧化锰 B．使用前，加湿仓应注满水 C．加湿仓类似于排水集气装置 D．加湿仓利用了氧气不易溶于水的物理性质 【变式1-2】（23-24八年级下·山东烟台·期中）项目学习小组在学习了实验室制氧气之后，查阅了相关资料，利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器。如图，其中药品A是过碳酸钠，遇水会分解出H2O2，药品B是一种黑色粉末状催化剂。下列说法错误的是 A．乙瓶是利用氧气不易溶于水的原理，使氧气湿润 B．输出的氧气可作为高能燃料 C．根据乙中气泡的多少，可以判断氧气排出的快慢 D．注射器相当于分液漏斗 【变式1-3】化学学习小组开展学科实践活动，利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作四套简易供氧器如图所示。各装置中右侧瓶中所装液体为水，分别向三套装置的左侧瓶中加入制氧药品。下列有关说法错误的是 A．装置中不合理的是乙 B．装置丙可根据需要调节氧气流量 C．各装置中右侧瓶类似于排水集气装置 D．设计供氧器需要综合考虑便捷、安全、环保等因素 【变式1-4】（23-24九年级上·江苏无锡·期中节选）氧气是人类生存的支柱，制取氧气的方法有很多种。 Ⅲ、制取化学氧消防自救呼吸器 图1是一款在缺氧环境或有毒有害气体环境下逃生时使用的化学氧消防自救呼吸器。 资料： ①呼吸器型号：ZYX30（防护30分钟），净重1.6kg；ZXY45（防护45分钟），净重2.2kg。 ②呼吸器原理：人呼出的二氧化碳、水经过生氧装置反应生成氧气，产生的氧气到气囊袋，然后人呼吸气囊袋里的氧气。 ③呼吸器中生氧药品：超氧化物（用MO2表示）可与人呼出气中的CO2、H2O反应生成O2，其反应的化学表达式为：MO2 + H2O→MOH + O2，MO2 + CO2 →M2CO3 + O2。 ④呼吸器结构：如图1所示（其中箭头方向表示气体流动方向）。 (5)自救呼吸器使用时，需用鼻夹夹住鼻子，用嘴咬合呼吸软管进行呼吸。在正常呼气时，单向阀A和B的开闭情况是 （选填“A打开，B闭合”或“A闭合，B打开”）。 (6)一定质量的超氧化钾（KO2）和超氧化钠（NaO2）的生氧性能如图2所示。小王依据人正常呼吸时需要生氧药品的生氧速度不低于1L/min，结合自救呼吸器的结构和生氧药品的生氧性能，选取了KO2作为生氧药品。选取KO2的优点是 。 (7)影响自救呼吸器有效防护时间的因素有 （填序号）。 a．生氧药品的质量          b．外界有毒有害气体浓度       c．生氧药品的种类 【变式1-5】（24-25九年级上·江苏南京·期中）氧气是一种重要的气体。 Ⅲ．学习氧气制取后，学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。化学小组制作了一台简易“制氧机”如图所示。用A剂、B剂产生氧气，其中A剂为白色颗粒，B剂为。用该装置制取氧气时，在反应仓中加入适量的水，再依次加入A和B即可持续、平稳地产生氧气。 第一步： 第二步：产生氧气的化学方程式为______。 (6)补全第二步里面的化学方程式 。 (7)验证过滤仓导出的气体是氧气的方法 。 (8)过滤仓中的水起到的作用是______（填字母）。 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 D．洗气，使氧气具有一定的湿度 (9)小组中同学分别在100g质量分数为9.1%的过碳酸钠溶液与100g质量分数为3.0%的过氧化氢溶液分别加入1.5g二氧化锰进行对比实验，利用氧气传感器测出9.1%过碳酸钠溶液与3.0%氧化氢溶液分别产生氧气的曲线如下图。 综合分析，家用制氧机的制氧剂选择过碳酸钠而不选择3.0%过氧化氢溶液的理由是______（填字母） A．过碳酸钠是固体便于携带和保存 B．过碳酸钠能持续平稳地提供氧气 C．相同时间内相同条件下，过碳酸钠比过氧化氢溶液产生氧气的体积更多 ►问题二 分子筛制氧 【典例2-1】（24-25九年级上·四川攀枝花·期中）分子筛具有多孔结构，孔径均匀。利用孔径合适的某型分子筛将氧气从空气中“筛”出，从而获得氧气的过程如图所示。下列说法错误的是 A．该过程发生的是物理变化 B．根据相关信息推断分子的大小：N2<O2 C．氧气穿过分子筛说明分子在不断运动 D．孔径合适的分子筛也可用于滤去水中不溶物 【解题必备】 富氧膜制氧：利用氧、氮分子在富氧膜内的渗透速度不同，实现氧气富集和氮气分离，从而获得所需的富氧。制氧过程中发生的变化为物理变化。 【变式2-1】变压吸附法的原理是利用分子筛吸附氮气和氧气能力的差异将二者进行分离。在吸附塔中，通过加压与减压的交替循环，可以使分子筛重复使用。部分过程的示意图如图： 下列说法不正确的是（　　） A．变压吸法制取的氧气中含有稀有气体 B．变压吸附法制取的氧气中含有二氧化碳 C．分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强有关 D．分子筛中发生的变化是物理变化 【变式2-2】（23-24九年级上·江苏无锡·期中）氧气是人类生存的支柱，制取氧气的方法有很多种。 Ⅰ、工业制取氧气 (1)分离液态空气制取氧气。在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后升温，由于液氮的 比液氧低，先从液态空气中分离出来，剩下来的主要是液氧，贮存在蓝色钢瓶中。 (2)膜分离技术制取氧气。利用高分子富氧膜让空气中氧分子优先通过的特性，收集高浓度的氧气。膜的渗透孔径只有几个纳米，细菌和病毒不能通过。由此判断：氧分子直径 细菌直径。（选填“大于”或“小于”） ►问题三 富氧膜制氧 【典例3-1】工业制氧气有分离液态空气法、膜分离技术、分子筛制氧法（吸附法）等。如图是采用膜分离技术制取氧气的简易流程，该过程根据颗粒大小不同实现氧气制取。下列说法错误的是 A．空气预处理一般为空气除尘、除水蒸气等 B．膜分离技术制取氧气采用的是物理变化 C．分离液态空气法制取氧气的原理是空气各成分的沸点不同 D．氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，说明氧气分子的直径更大 【解题必备】 分子筛制氧：利用分子筛的物理吸附和解吸技术，在加压时可将空气中的氮气吸附，剩余的未被吸收的氧气被收集起来，经过净化处理后成为高纯度的氧气。分子筛制氧机制氧原理类似于基本实验操作中的过滤。 【变式3-1】（23-24九年级上·广东珠海·期中）制氧机在生产、生活中有重要应用。化学兴趣小组的同学们利用相关知识，对家用制氧机的工作原理、制氧方法以及自制设备等展开了项目式学习活动。 【探秘原理】市场上的制氧机按制氧原理主要分三类：空气分离制氧、电解水制氧和化学试剂制氧。 (1)某品牌制氧机以空气为原料，当空气经过分子筛时，氮气和氧气分离，获得高浓度的氧气。其微观示意图如图所示。则该制氧机制得的“氧气”属于 (填“纯净物”或“混合物”)。 (2)若要通过分解反应制备氧气，一定不能选用的反应物是______(填字母)。 A．氯酸钾(KClO3) B．氯化铵(NH4Cl) C．过氧化氢(H2O2) (3)化学药剂制氧机：如图是某品牌制氧机的工作原理示意图。 ①该制氧机的制氧原理： 第一步：过碳酸钠分解生成碳酸钠和过氧化氢。 第二步： (用符号表达式表示)。 ②某同学在看到反应仓内产生气泡后，马上将带火星的木条放在氧气出口处，却没有看到带火星的木条复燃，你认为原因可能是 。 ③氧气能从加湿过滤仓中逸出，是因为氧气具有 的性质。 ④医疗氧气瓶上有湿化瓶装置，湿化瓶装置类似于如下图。关于该装置，下列说法正确的有 (填字母)。 A．b导管连接制氧机 B．b导管连接病人吸氧的塑料管 C．可以观察氧气生成的速率 ⑤该兴趣小组为测定某家用制氧机制得氧气的纯度，设计了如图所示装置。实验时，打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入制氧机中导出的气体，至露出固体白磷后，关闭止水夹a和b.此时，A中水进入到B中200mL。然后用凸透镜聚光照射白磷，白磷开始燃烧：待白磷熄灭且装置冷却后，打开止水夹b，B中的水倒吸入A中，测得此时B中剩余水的体积变为20mL。写出该图3装置中反应的符号表达式 ，该制氧机导出的气体中氧气的体积百分数是 。 (4)设计并制作简易制氧机 【设计制作】制作简易的家用制氧机时，除需考虑反应原理、方法选择外，还需考虑很多方面的因素，例如： (写一条)。 【成果展示】在学校的科技节中，同学们将自制的简易家用制氧机进行了展示。 【变式3-2】（24-25九年级上·江苏苏州·期中）氧气对生产生活有重要作用，氧气的获得有多种方法。 Ⅰ．实验室制氧气 根据图中所列举的验室制取氧气的装置（如图1所示），回答下列问题。 (1)写出标号的仪器名称：① ；② 。 (2)用高锰酸钾制取氧气，反应的符号表达式为 ，制取并收集一瓶干燥的氧气所用的装置组合为 （从中选择，填序号）。 Ⅱ．简易供氧器制氧气 某同学以过碳酸钠、二氧化锰为药品，用两个塑料瓶分别作为反应仓和加湿仓，设计制作简易“制氧机”，如图2所示。[过碳酸钠（）为白色固体，加水溶解分解生成碳酸钠和过氧化氢。] (3)制氧时，在反应仓中加入适量水，再依次加入过碳酸钠和二氧化锰。反应仓中过氧化氢生成氧气的符号表达式为 ，二氧化锰的作用是 。 (4)加湿仓为图中 瓶（填“左”或“右”），将产生的氧气通过加湿仓的目的是 。 (5)制作简易供氧器，选择反应原理时需要考虑的因素是 。 Ⅲ．工业制氧气 膜分离制氧是在一定压力下将空气透过分离膜，渗透速率较快的氧气在膜的渗透侧富集（提高浓度），渗透速率慢的氮气被截留，流程如图3所示。 (6)从微观角度分析，空气经过压缩机时发生改变的是 。 (7)据图4分析，当膜进口温度，压强时，富集得到的氧气体积分数为 ，渗透物的主要成分是 。 (8)膜进口温度对膜分离效果有一定影响。为证实这一观点，某研究团队在以下进行了实验（防止温度过高降低膜的寿命），得到氧气体积分数与膜进口温度的关系如图4所示。根据图像，可得出的结论是 。 1．（23-24九年级上·甘肃天水·期末）氧气是维持生命的重要物质。下列说法不正确的是 A．氧气具有助燃性，常用作燃料 B．工业上分离液态空气制氧，利用的是液氧、液氮的沸点不同 C．家用制氧机有的是通过吸附空气中的氮气得到较纯的氧气，该过程氧分子未发生变化 D．自然界绿色植物的光合作用产生氧气，同时消耗大气中的二氧化碳 2．（2023·安徽滁州·一模）如图为某种分子筛型家用制氧机工作时气体变化的示意图，下列说法正确的是 A．制氧过程中分子的大小发生了改变 B．该过程中分子的种类发生了改变 C．该过程分子间隔前后发生了改变 D．分子施是一种实心的片状物质 3．（24-25九年级上·安徽安庆·期中）生机勃勃的地球离不开空气，下列关于空气的说法不正确的是 A．二氧化碳虽不属于空气污染物，但过多排放会引起温室效应 B．工业上分离液态空气制氧，利用的是液氧、液氮的沸点不同 C．有的家用制氧机是通过吸附空气中的氮气得到较纯的氧气，该过程氧分子未发生变化 D．稀有气体含量少，没有利用价值 4．（2024·湖北襄阳·模拟预测）在学习了实验室制取氧气后，同学们根据“便携式制氧机”的制氧原理和制氧试剂，设计了如图的制氧装置。制氧时，先在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰(过碳酸钠加水反应生成双氧水与碳酸钠)，观察到反应仓中有黑色粉末翻腾，液体变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部的导气管口有气泡冒出。根据所学下列说法错误的是 A．可将带火星的木条放在A端管口，检验生成的气体是否是氧气 B．反应仓中的二氧化锰在该化学反应中起到催化剂的作用 C．过滤仓中的水具有降低氧气温度的作用 D．充分反应后，反应仓内溶液的溶质是二氧化锰 5．（2023·山西大同·三模）某家用制氧机中的两种药剂分别是过碳酸钠(Na2CO4)和二氧化锰，制氧机工作过程中发生的一个反应是。下列有关说法正确的是 A．化学方程式中的X为H2 B．药剂二氧化锰是白色粉末 C．使用时需要向药剂中加入水 D．正常人可长期用制氧机吸氧 6．（23-24九年级上·北京平谷·期末）下图为某种家用制氧机内桶的构造示意图。从投料口加入制氧剂——过碳酸钠和催化剂，过碳酸钠遇水迅速发生反应：Na2CO4 + H2O=Na2CO3+H2O2。下列说法不正确的是    A．I和II中水的作用相同 B．观察I中的气泡能判断生成O2的快慢 C．催化剂可以加速H2O2的分解 D．生成O2的反应在II中发生 7．（2023·山西太原·三模）新冠疫情期间很多家庭都备有家用制氧机，以备血氧浓度低时能及时吸氧。结合制氧机原理示意图，下列有关说法正确的是        A．空气经过滤器是将固液分离 B．冷却系统会使分子间隙变小 C．进入分子筛的氮气质量分数为78% D．制氧机制出的气体是纯净物 8．（2024·山西忻州·三模）某兴趣小组在跨学科实践课上利用过碳酸钠(化学式为，加水会生成Na2CO3和H2O2)和二氧化锰制作了一台简易化学制氧机，如图所示。下列说法正确的是 A．该装置不能判断氧气生成的快慢 B．乙中多加水可以增大氧气在水中的溶解度 C．在实验过程中，二氧化锰作催化剂 D．产生的氧气可以用作燃料 9．（24-25九年级上·陕西榆林·期中）化学兴趣小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。图甲为供氧器的工作原理，下列说法正确的是 A．要防止输出氧气的管道堵塞，避免引发安全事故 B．制氧剂只能是过氧化氢溶液和二氧化锰 C．加湿过滤仓中水的作用是控制反应速率 D．图乙用作加湿过滤仓时，b管与病人相连 10．化学小组进行实践活动。如下表《常见家用制氧机的原理》所示： 方法 原料 原理 ① 空气 利用分子筛过滤出氧气 ② 水 电解水制取氧气 ③ 过碳酸钠 过碳酸钠与水反应制取氧气 利用常见材料制作模拟简易家用制氧机，如上图所示。B瓶中加入过碳酸钠、水和二氧化锰可制得氧气，A瓶中水的作用是_______（填序号）。 A．监控氧气速率 B．收集氧气 C．过滤 11．（23-24九年级上·湖北武汉·期末）某实验小组在跨学科实践课上制作了一台简易“制氧机”，如图所示，制氧机部分配方说明见下表。其中甲剂、乙剂分别是过碳酸钠固体（2Na2CO3·xH2O2）或二氧化锰中的一种。用该制氧机制氧时，加入某配方，制气室内变得浑浊，温度上升；洗气室内有气泡冒出。已知过碳酸钠加水溶解会分解生成Na2CO3和H2O2。下列说法正确的是 甲剂 乙剂 平均供氧量（毫升/分钟） 供氧时间（分钟） 配方一 1袋 1袋 ≥320 ≥15 配方二 1袋 2袋 ≥500 ≥25 配方三 2袋 3袋 ≥1000 ≥15 A．甲剂是过碳酸钠，乙剂是二氧化锰 B．洗气室中水的作用是降低氧气的温度和加快氧气的产生速率 C．若甲剂为8.0g，乙剂为188.4g，理论上得到氧气28.8g，则x=3 D．若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，应选择的最佳配方是配方一 12．（24-25九年级上·福建龙岩·期中）某小组以“气体制备”为主题开展项目式学习。 基础实验：实验室现有高锰酸钾、二氧化锰、过氧化氢，以及下列仪器。请回答下列问题： (1)甲同学选用装置A制备O2，发生反应的符号表达式为 。欲收集一瓶干燥的O2，收集装置最好选用 （填序号），用此收集装置后应如何检验氧气已经收集满 。 (2)乙同学选用装置B制备O2，反应时液面应不低于 （填“m”或“n”）位置。 (3)跨学科实践：某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2所示，该制氧机通过两种物质产生氧气。反应原理是过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）加水溶解会分解生成Na2CO3和H2O2。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反应仓中H2O2生成氧气的符号表达式是 。 ②过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是 （填序号）。 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 ③如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，可选用图1的气体发生装置是 （填“A”或“B”） 13．（24-25八年级上·黑龙江哈尔滨·期中）过碳酸钠俗称固体双氧水。过氧化氢(H2O2)俗名双氧水，常温下是一种无色的液体，过碳酸钠有无毒，无臭，无污染等优点，具有漂白，杀菌，洗涤，水溶性好等特点。 随着社会需求的增长，尤其是生态环境保护的需要，过氧化氢近年来更受人们的器重，并被称为“绿色氧化剂”。为了储存、运输、使用的方便，工业上采用醇析出将其转化成固态的过碳酸钠晶体(化学式为：2Na2CO3·3H2O2)，该晶体具有Na2CO3和H2O2的双重性。 某兴趣小组同学利用饮料瓶、吸管、输液管等日常用品设计并制作了简易制氧机，如图所示。 实验序号 过碳酸钠的质量/g 二氧化锰的质量/g 收集100mL氧气所用的时间/s 温度/℃ 1 10 0.3 36.59 26 2 20 0.3 11.67 26 3 10 0.3 22 41 (1)请总结一下过碳酸钠的物理性质 。 (2)针对不同人群、不同环境下，对供氧速率的需求不同，项目组同学做了以下的对比实验，对比实验Ⅰ和实验2。可得出结论： 。 (3)对比 可知，当其他条件相同时，温度越高，反应速率越快。 14．（24-25九年级上·天津南开·期中）同学们积极实践，在老师指导下开展了一系列的实践活动。 (1)2022年，北京冬奥会的胜利举办得益于人工造雪技术的使用，冬奥会结束，冰雪消融，这些水回到事先准备的蓄水系统，被重新利用到其他领域，不断的循环转化。同学们在老师的鼓励下，尝试利用所学知识设计了下图所示的雪融水净化方案。操作①中用到的玻璃仪器除烧杯、漏斗外，还缺少一种仪器，该仪器的作用是 ；操作②主要是除去异味和一些可溶性杂质，应加入的物质是 ；操作③的名称是 。 (2)同学们设计和制作的家庭简易供氧器上有类似于下图装置。关于该装置下列说法正确的是________（填字母序号）。 A．可以润湿氧气 B．可以判断是否有氧气输出 C．可以观察氧气生成的速率 D．制氧机出气口与导管连接 15．分离空气法和分子筛吸附法是工业上常用的制氧方法。 (1)图1是分离空气法的简易流程。 ①该方法利用了空气中各成分的 不同，最先汽化出的物质是 。 ②分离出的氧气一般储存在 色钢瓶中。 (2)某分子筛制氧机采用变压吸附制氧技术（如图2），当空气进入装有分子筛的床层时，分子筛吸附氮气，这样可以获得高浓度的氧气。 ①根据上述信息可知，分子大小：氮分子 氧分子（填“>”或“<”），由此方法制得的气体属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 ②相比分离空气法，该制氧技术的优点是 （写一条，下同）。 (3)工业上选用空气作原料制取氧气的原因是 。 1．（24-25九年级上·安徽合肥·期中）阅读下列材料，回答问题。 生活中有时需要用到高浓度O2，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O2一般用深冷法制得，该方法利用物质的沸点差异，从空气中分离出O2。 市面上有多种家用制氧机，其制氧原理有： 电子制氧机在药店较常见，类似于电解水的原理。整机运行比较安静，但对操作要求非常严格，绝不允许倾斜及倒置，否则其溶液会流入输氧管中喷入鼻腔对使用者造成严重的损伤。同时制氧时耗电量较大。 化学药剂制氧机采用药剂配方：例如可利用过碳酸钠和二氧化锰同时加入水中制取氧气。但由于设备简陋，操作麻烦，使用成本较高，且不能连续使用等诸多缺陷不适应家庭氧疗。 富氧膜制氧机采用膜制氧方式，通过膜对空气中氮分子的过滤，可得浓度为30%氧气，具有体积小，用电量小等优点。膜制氧方式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甲。 分子筛式制氧机采用一种先进的气体分离技术，制氧机内装填分子筛，在加压时可将空气中氮气吸附，剩余气体收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。整个过程为周期性地动态循环过程，分子筛并不消耗。科研人员在一定条件下分别将N2、O2通过某种沸石分子筛，测定其对N2、O2的吸附情况、结果如图乙(纵坐标数值越大，代表吸附量越大)。 (1)供氧方式主要有 (写出一种即可)。 (2)氧压机将氧气压缩到钢瓶中，压缩氧气的微观本质是 。 (3)几种家用制氧机的制氧原理中，属于化学变化的是 (填序号)；其中不建议使用化学药剂制氧机的原因是 (写出一点)。 A．电子制氧机   B．化学药剂制氧机   C．富氧膜制氧机   D．分子筛式制氧机 (4)图甲中，表示氧分子变成氧原子的是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。 (5)由图乙可知，25℃时吸附压越大越有利于分离N2和O2，证据是 。 2．（24-25九年级上·江苏泰州·阶段练习）学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。 【活动一】如图甲所示，反应仓中的制氧剂是过碳酸钠和二氧化锰，已知：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，反应仓内的现象为黑色粉末翻腾，溶液变得浑浊，仓壁变得温热，加湿过滤仓底部导气管口有气泡冒出。 (1)加湿过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是___________(填字母)。 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 (2)验证从加湿过滤仓导出的气体是氧气的方法是 。 【活动二】 制作简易的家用制氧机 (3)同学们在充分思考交流的基础上，利用家庭中常见材料，设计并制作了简易家用制氧机(如图乙)，其中A瓶的作用相当于图甲中的 仓。 (4)氧气能从A瓶中逸出，是因为氧气 。 3．（2024·广东茂名·二模）我国航天局首次对外发布《月球样品管理办法》。科学家们不断寻找利用月球样品制造氧气的新方案，为未来建立永久性月球基地扫除最大的障碍。某小组以“制作简易制氧机”为主题开展项目式学习，请你根据所学知识回答下列问题： 任务一：反应物的选择 (1)工业上通过 方法制取氧气。 (2)下列物质均可获得氧气，从反应条件分析其操作最简单的是 (填字母)。 A．高锰酸钾 B．氯酸钾 C．过氧化氢 D．水 任务二：获得稳定的氧气来源 (3)若直接用过氧化氢溶液与二氧化锰粉末制取氧气，不能选择下列发生装置 (填字母)，为获得平稳的气流，可选下列发生装置 (填字母)。 任务三：制作简易制氧机 (4)如2图是小组根据图C装置最终制成的简易制氧机成品，该制氧机发生反应的化学方程式 ，该制氧机 （填“需要”或“不需要”)不停添加两种试剂。组长提出洗气室的水不能装满，理由是 。 任务四：研究过氧化氢分解的条件 (5)已知过氧化氢在常温下分解缓慢，加入红砖粉后反应也明显加快，若要证明红砖粉是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的 是否改变。 (6)请通过了解月球制氧机，结合实验室制备氧气的方法，除了考虑到药品的价格、制氧气反应的难易与安全性等因素，你认为应考虑的其他因素（至少1点)有 。 4．（23-24八年级下·广西南宁·期中）兴趣小组开展“自制简易家庭制氧机”的跨学科实践活动。 活动一：探秘制氧原理 目前市场上常见的家用制氧机的工作原理有两种：分子筛制氧法和化学试剂法。 (1)分子筛制氧法以空气为原料，当空气经过分子筛时，氮气和氧气分离，获得高浓度的氧气。其微观示意图如图1所示。该制氧机制得的“氧气”属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 (2)市场上销售的家用化学试剂制氧机的主要原料一般是过氧化氢溶液或过碳酸钠固体（化学符号为2Na2CO3·3H2O2，溶于水后能发生反应：，且该反应放热）。不采用高锰酸钾分解制氧气的原因可能是 。 活动二：选择制氧试剂 【查阅资料】常温常压下产生150mL的氧气，以5%的过氧化氢溶液为制氧剂需要9.1mL；以过碳酸钠为制氧剂需要1.41g。 【实验方案】利用如图2装置设计如表实验并记录0~20min量筒中水的体积。 锥形瓶中药品 注射器中药品 实验1 0.2g二氧化锰 9.1mL5%过氧化氢溶液 实验2 1.41g过碳酸钠和0.2g二氧化锰 一定体积的水 (3)检查如图装置气密性时，先堵住末端导管口，将注射器活塞拉动到一定位置，松开手后，活塞回到原位置，说明装置 （选填“漏气”或“不漏气）。 (4)实验1中反应的符号表达式为 。 (5)实验2中水的体积较合适的是 （选填“1.41”或“9.1”）mL。 (6)依据如图3所示实验结果，小组同学决定选用过碳酸钠固体作为便携式制氧机的制氧剂，理由是： ①过碳酸钠是固体，比过氧化氢溶液便于携带。 ② 。 活动三：自制制氧装置 (7)小组同学利用饮料瓶、吸管等废旧物品设计并制作了如图4装置。洗气装置中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是______（填序号）。 A．观察氧气生成速率 B．降低吸入氧气温度 C．加快氧气生成速率 5．（2024·福建泉州·一模）为满足生产、生活中对氧气的需求，市场上出现了多种类型制氧机. (1)“分子筛”技术制氧。图1为某种分子筛家用制氧机工作原理的微观示意图，该变化属于 (选填“物理”或“化学”)变化. (2)化学药剂制氧.化学药剂制氧过程如图2所示，其中A剂为制氧剂过碳酸钠,过碳酸钠溶于水生成碳酸钠和过氧化氢，B剂为二氧化锰. ①写出反应过程中产生氧气的化学方程式： 。 ②如何证明装置内的空气被排尽？ 。 ③加湿过滤仓的主要作用是 (填字母)。 A．降低气体温度    B．润湿氧气    C．观察氧气生成的速率    D．两侧水的作用相同 ④根据图3可知，两分钟后，相同时间内 (选填“过碳酸钠”或“5%过氧化氢溶液”)产生氧气的量更多。 (3)若实验室用上述药剂制取氧气，下列仪器中不必选用的是____________(填字母). A． B． C． D． 6．（2024九年级上·湖北宜昌·学业考试）生产氧气的方法有多种。其中两种方法如下。 (1)液冷法：在低温条件下将空气压缩成液态，升温后，氮气先逸出，剩余物质主要为液态氧。空气中两种主要成分的沸点如下表。 成分 A B 沸点 -196℃ -183℃ 根据上述信息判断， （填“A”或“B”）是氧气。 (2)变压吸附法：利用变压吸附技术，以分子筛为吸附剂制取氧气。 由图1、图2可知：过程1中，空气通过分子筛吸附材料时， 分子更容易被吸附；过程2中，采用 方法，能使被吸附的气体释放出去（此过程称为解吸）。分子筛吸附材料恢复吸附能力。过程1和过程2交替进行，可连续生产大量高纯度氧气。 根据以上信息，写出分子筛制氧机的应用场所 （写一处）。 7．（23-24九年级上·辽宁大连·期末）制氧机应用非常广泛。 【用氧需求】 (1)氧气对人体非常重要，因为氧气能 。 【供氧原理】 (2)实验室常选路径①②③，路径①的化学方程式为 。若要制取0.8g氧气，理论上需要高锰酸钾的质量是 g。采用路径③，向装有二氧化锰粉末的容器中慢慢注入过氧化氢溶液，“慢慢注入”的目的是 。检验氧气观察到的现象是 。 (3)潜水艇为保证长时间潜航，适合选用路径⑤，化学方程式是 。 (4)家用制氧机常选用过碳酸钠，使其溶于水得到碳酸钠和过氧化氢，过氧化氢溶液再与二氧化锰接触，产生氧气并放热。过氧化氢中氧元素的化合价为 。 【分析改进】某品牌制氧机内筒结构如图2，外筒设有观察窗。 用量建议： 适用情况 A剂白色粉末100g/袋 B剂黑色粉末3g/袋 平均供氧量（ml/分钟） 供氧时间（分钟） 保健供氧 1袋 1袋 ≥320 ≥15 一般缺氧 2袋 1袋 ≥500 ≥25 一般缺氧性病症 3袋 2袋 ≥1000 ≥15 设计依据：氧气保持37℃和湿度为95%-100%，可以防止干冷氧气刺激损伤呼吸道黏膜，导致痰干结，影响粘液纤毛系统功能。 操作方法： ①先在加湿仓加水，再在反应仓中依次加入水、A剂、B剂… ②在出气口插好导管和鼻塞，开始吸氧，由外筒观察窗查看供氧情况。 ③若气泡消失则供氧完毕，取出内桶，倒出残液，洗净收存。 注意事项： ①内桶应加入自来水（凉水），严禁使用热水。 ②供水困难时，可在残液冷却后补充制氧剂A剂（不加B剂）连续供氧… (5)氧气能从水中逸出，是因为氧气具有 的性质。 (6)加湿仓禁止加入热水，可防烫伤。反应仓中也要加入凉水，原因是 。 (7)供水困难时，不需要补充B剂的原因是 。 (8)分析可知，家用制氧机用过碳酸钠粉末替代过氧化氢溶液，优点之一是 。 8．（24-25九年级上·福建南平·期中）“制氧机”在生产生活中的应用非常广泛，如保健、急救、大型化工生产等都需要制氧。某兴趣小组对便携式家用制氧机开展探究。 氧立得 A剂：固体氧释放剂 B剂：不溶于水的黑色粉末 用法：将A剂、B剂先后放入装好水的氧立得制氧器反应仓中，通过导管或鼻塞吸氧。 规格：A剂50g/包，B剂3g/包 【查阅资料】氧立得A剂是白色的过碳酸钠颗粒，溶于水后生成碳酸钠和过氧化氢。 【活动一】探究B剂作用。 (1)先将A剂放入洁净烧杯中，加水至完全溶解，无明显气泡产生，加入一包B剂立即产生大量气泡，经检验是氧气，检验方法是 。 (2)待烧杯内不再有气泡后，将烧杯内物质经 (填实验操作名称)洗涤、干燥、称量，得到黑色固体3g，小明认为B剂起催化作用。 (3)交流：同学们对小明的结论提出质疑，理由是 。 (4)请写出过氧化氢在二氧化锰催化下制取氧气反应文字或符号表达式 ，该反应类型是 。 【反思交流】 (5)氧立得制氧器用过碳酸钠作为原料而不用过氧化氢溶液的原因是___________。 A．过碳酸钠不用加入二氧化锰就能快速产生氧气 B．过碳酸钠是固体且较稳定，易于携带保存 C．过氧化氢溶液不稳定，易分解，不易存放 【活动二】自制制氧装置 (6)小组同学利用饮料瓶、注射器、吸管、输液管等日常用品，设计并制作了三套装置如图所示，往右瓶装入半瓶水，向左侧瓶中加入制氧药品后，发现有缺陷的装置是 (填“甲”、“乙”或“丙”)。 9．（24-25九年级上·江苏扬州·阶段练习）近年来，制氧机需求旺盛，市场上出现多种类型的制氧机。 （一）化学药剂制氧机：如图1是某品牌制氧机的工作原理示意图。 在反应仓中首先加入水、粉末状过碳酸钠（），然后加入粉末状二氧化锰，即产生氧气。该制氧机的制氧原理： (1)第一步：过碳酸钠→碳酸钠+过氧化氢 第二步： （写出相关反应的文字表达式） (2)该制氧机的制氧剂选择过碳酸钠固体而不直接选择过氧化氢溶液的原因是______（填序号）。 A．产物无污染 B．制取成本更低 C．储存和运输更方便 (3)根据以上原理分析，向饱和碳酸钠溶液中加入过氧化氢溶液，自制制氧剂过碳酸钠。已知过碳酸钠的产率与反应温度的关系如下表： 温度范围/℃ 5-10 10-15 15-20 20-25 过碳酸钠的产率/% 84.49 85.78 88.38 83.01 分析数据，制备过碳酸钠的最佳温度范围是 ℃。温度过高，产率反而降低，从制备过碳酸钠原料的性质分析产率降低的原因可能是 。 （二）“沸石分子筛”制氧机：以空气为原料，空气经过分子筛时氮气被吸附，氧气通过，从而获得不同浓度的富氧空气。图2为该制氧过程的示意图。 (4)图中代表的是 。（填“氮分子”或“氧分子”） (5)分离过程的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。 （三）小组同学用图4装置测定制得的“富氧空气”中氧气的含量（集气瓶中“富氧空气”体积为100mL，底部残留少量水，燃烧匙内有足量红磷），操作如下： ①往量筒内加入适量水，读出量筒内水的体积为。 ②用电点火装置点燃红磷，充分反应。 ③冷却至室温后打开止水夹，待右侧量筒内液面不再变化时，排出气球中的气体，调节两边液面在同一水平面上，读出量筒内水的体积为。 (6)用排水法收集“富氧空气”，气体应从装置图3中管 （选“a”或“b”）通入。 (7)红磷燃烧，产生大量 ，放热。该反应的文字表达式是 。 (8)本次实验测得“富氧空气”中氧气的体积分数为 。本实验中，气球的主要作用是 ，若不排出气球中的气体，测得值会 （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。 【健康吸氧】 (9)已知：肺部氧浓度大于70%对人体有害。到达肺部氧浓度=21%+4×氧流（L/min）%，公式中的“21%”指的是病患吸氧时同时吸入的空气中氧气的浓度，某重病患者应使用5L/min的氧流量，到达肺部的氧浓度是 。 10．（2024·山东潍坊·一模）图1是某化学氧自救器的示意图，其供氧装置由“初期生氧器”和“生氧罐”组成，同学们对其工作原理进行了如下探究。 Ⅰ.探究“初期生氧器”中铁粉的作用 【查阅资料】 ①该化学氧自救器在工作初期，内部独立的“初期生氧器”首先启动，以解决初期供氧不足的问题。“初期生氧器”内有氯酸钾、二氧化锰、铁粉等成分。 ②Fe3O4能与硫酸反应，其化学反应方程式为：Fe3O4+4H2SO4=Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2O。 ③Fe2(SO4)3溶液是黄色。 【实验探究】 (1) 实验步骤 实验现象 实验结论 ①取“初期生氧器"充分反应后的物质于纸上，将磁铁靠近并接触粉末 被吸引物质可能是Fe、Fe3O4或两者都有 ②取①中被磁铁吸引的物质于试管中，向其中加入足量稀硫酸 固体完全溶解，得到澄清的黄色溶液 被吸引物质中一定含有 (填化学式) 【结论】 (2)“初期生氧器”中铁粉的作用是与氧气反应能 ，从而达到氯酸钾分解的条件。 Ⅱ.测定“生氧罐”中超氧化钾的质量分数 【查阅资料】 该化学氧自救器主体是由“生氧罐”供氧，内部装有颗粒状超氧化钾作为“制氧剂”，其反应原理为：4KO2+2H2O=4KOH+3O2↑；4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2。 【实验探究】 取出“生氧罐”内的固体样品100g进行如图2所示实验(装置气密性良好，使用的药品均足量，装置中的各步反应均完全)。 (3)实验前先打开K1，通入一段时间的N2的目的是 ；关闭K1，打开分液漏斗注入水至A中不再产生气泡，最后再打开K1，继续缓缓通入N2。 (4)观察到C装置固体粉末变为黑色，该反应的化学方程式为 。 (5)实验结束冷却至室温后，测得C中硬质玻璃管中物质的总质量变化如下表所示： 实验前硬质玻璃管和固体的总质量 实验后硬质玻璃管和固体的总质量 130.0g 158.8g 该“生氧罐”中超氧化钾的质量分数为 。 【反思与评价】 (6)若A中实验结束后，不再打开K1继续缓缓通入N2，对超氧化钾的质量分数测定结果的影响是 (填“偏大”“偏小”或“不变"). (7)生氧罐中的制氧剂采用超氧化钾而不用过氧化氢溶液和二氧化锰，其优点是 。 11．（23-24九年级上·四川成都·期中）某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠(化学式2Na2CO3·3H2O2，白色固体)和二氧化锰。 已知：①制氧过程的反应为：。 ②少量的固体加水后，所得混合物的体积约等于水的体积。 【活动一】认识制氧机 (1)观察窗的作用是 。 (2)加湿仓的作用是 。 【活动二】选择制氧剂 实验一：过氧化氢 小组设计了图2实验装置，用表中含过氧化氢质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水，锥形瓶中加入0.2g MnO2，注入溶液，记录并处理20min内数据如图3。 编号 浓度/％ 体积/mL ① 5 9.11 ② 15 2.89 ③ 25 1.66 ④ 30 1.37 (3)检查图2装置气密性的操作是 。 (4)反应的符号表达式为 。 (5)②比①反应速率更快的原因是 。 实验二：过碳酸钠 往锥形瓶中加入ag过碳酸钠、0.2g MnO2和9.1mL水，待反应完全后收集到约159.1mL水(产生氧气的量与上表中药品得到氧气的最大量相等)。其它药品质量不变，再分别用不同体积的水进行实验。记录并处理20min内数据如图4。 (6)该反应完全时收集到氧气的体积是 。 【活动三】制作供氧器 (7)根据图表3、4分析，选用过碳酸钠作制氧剂的理由是 。 12．（22-23九年级上·江西赣州·期末）呼吸自救器是人在缺氧环境或出现高浓度有毒有害气体环境中使用的一种安全防护装置。如图是某化学氧自救器的示意图，其供氧装置由“初期生氧器”和“生氧罐”组成同学们对其工作原理进行了如下探究： I、探究“初期生氧器” （查阅资料1）①该化学氧自救器在工作初期，内部独立的“初期生氧器”首先启动，以解决初期供氧不足的问题。“初期生氧器”内有氯酸钾、二氧化锰、铁粉等成分。 ②Fe3O4能与硫酸反应，其化学反应方程式为： ③Fe2（SO4）3溶液是黄色。 (1)小组成员为了解铁粉的作用展开了如下探究1。 序号 实验步骤 实验现象 实验结论 ① 取“初生氧器”充分反应后的物质于纸上，将磁铁靠近并接触粉末 有黑色物质被磁铁吸引 被吸引物质可能是Fe、Fe3O4或两者都有 ② 取①中被铁吸引的物质于试管中，向其中加入足量稀硫酸 固体完全溶解，得到澄清的黄色溶液 被吸引物质中一定含有 （填化学式） ③结论：“初期生氧器”中铁粉的作用是与氧气反应能 ，从而达到氯酸钾分解的条件。 II、探究“生氧罐” （查阅资料2）①该化学氧自救器主体是由“生氧罐”供氧，内部装有颗粒状超氧化钾作为“制氧剂”，其反应原理为：； ②浓硫酸具有吸水性，可用于干燥气体 （实验探究2）测定“生氧罐”中超氧化钾的质量分数 取出“生氧罐”内的固体样品100g进行如下图所示实验（装置气密性良好，使用的药品均足量，装置中的各步反应均完全） (2)实验前先打开K1，通入一段时间的N2的目的是 ；然后打开分液漏斗注入水至A中不再产生气泡后，再打开K1继续缓缓通入N2。 (3)C装置固体粉末变黑色，发生反应的化学反应方程式为 。 (4)实验结束冷却至室温后，测得C中硬质玻璃管中物质的总质量变化如下表所示： 实验前硬质玻璃管和固体的总质量 实验后硬质玻璃管和固体的总质量 130.0g 158.8g 该“生氧罐”中超氧化钾的质量分数为 。 (5)反思与评价：若A中实验结束后，不再打开K1继续缓缓通入N2，对超氧化钾的质量分数测定结果的影响是 （填“偏大”或“不变”或“偏小”） 13．（2024·辽宁大连·模拟预测）学习小组开展了“基于特定需求设计和制作简易供氧器”的实践活动。 【活动一】探究反应原理 某款家用制氧机利用过碳酸钠(化学式为2Na2CO3·3H2O2)和二氧化锰同时加入水中制取氧气。 资料：①过碳酸钠易溶于水，遇水分解为Na2CO3和H2O2，能产生氧气并放出热量。②高浓度过氧化氢腐蚀性强。 (1)小组同学用图1所示实验装置探究是否有氧气生成。观察到甲试管中有小气泡缓慢冒出，木条不复燃；乙试管中小气泡快速冒出，木条复燃。 ①实验结论：过碳酸钠分解为过氧化氢，有氧气生成且 。 ②写出乙试管中过氧化氢生成氧气的化学方程式： 。 【活动二】认识制氯机 (2)图2为制氧机的内部结构图，其中加湿仓的作用是 。下列相关说法正确的是 (填字母)。 A．使用前，加湿仓应注满水 B．加湿仓利用了氧气不易溶于水的物理性质 【活动三】选择制氧剂分 实验一：过氧化氢 小组同学设计了图3实验装置，用表1中溶质质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水，锥形瓶中加入0.2gMnO2，注入溶液，记录并处理20min内数据如图4。 表1 编号 浓度/% 体积/mL ① 5 9.11 ② 15 2.89 ③ 25 1.66 ④ 30 1.37 (3)检查图3装置气密性的操作是 。 (4)根据资料分析，④比③产氧量少，可能的原因是 。 (5)从安全角度考虑，应选择浓度为 的过氧化氢溶液作为制氧剂。 实验二：过碳酸钠 往锥形瓶中加入ag过碳酸钠、0.2gMnO2和9.11mL水，待反应完全后收集到约159.1mL水(产生氧气的量与表1中药品得到氧气的最大量相等)。其他药品质量不变，再分别用不同体积的水进行实验。记录并处理20min内数据如图5。 (6)a= g。(氧气密度为1.43g/L，忽略其他因素的影响，计算结果精确到0.1) (7)由图5可得出的结论是 。 (8)根据过碳酸钠和过氧化氢的性质，结合图4、图5中的数据，选用过碳酸钠作制氧剂的理由是 。 14．（23-24九年级上·山东青岛·期末）学习小组开展了“打造富氧教室，设计和制作简易供氧器”的实践活动。 某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠(化学式2Na2CO3·3H2O2，白色固体)和二氧化锰。制氧过程的反应为：，该反应为放热反应。制氧机制氧说明(部 分)见下表，其中A、B剂的成分是过碳酸钠或二氧化锰其中之一、 A剂 B剂 平均供氧量 (毫升/分钟) 供氧时间 (分钟) 配方一 1袋 1袋 ≥320 ≥15 配方二 2袋 1袋 ≥500 ≥25 配方三 3袋 2袋 ≥1000 ≥15 【活动一】认识制氧机 (1)加湿仓的作用是 。 (2)A剂的成分是 (填“过碳酸钠”或“二氧化锰”)。若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，应选择的最佳配方是 (填“配方一”、“配方二”或“配方三”)。 (3)按配方一在水中反应6小时后，无明显气泡产生。取反应后的混合物进行下列实验： ①将反应后的混合物过滤，得到滤液和黑色滤渣。滤渣的成分为 。 ②取少量滤液，向其中滴加足量盐酸有大量气体产生。该反应的化学方程式为 。 【活动二】制作供氧器 (4)综合分析，选用过碳酸钠而不用双氧水作制氧剂的理由是 (答一条)。 (5)学习小组利用身边物品自制了如图所示的简易供氧器。与真实产品对比中，形成的观点不正确的是___________(填字母)。 A．A瓶相当于加湿仓，B瓶相当于反应仓 B．产氧装置和洗气装置组合不需要考虑一体化设计 C．制氧机要符合美学、工程、安全等标准 15．（24-25九年级上·江苏扬州·阶段练习）2023年10月26日，神舟十七号航天员乘组从酒泉卫星发射中心载人航天发射场出发奔赴“天宫”。 某化学兴趣小组对空间站中的氧气来源进行探究。 I.从地球带上去： (1)航天工业以空气为原料制氧气，工业上选择空气的主要原因是 (答一点即可)。 (2)工业上采用分离液态空气法获得氧气，其过程可用如图1所示实验模拟。 浸入液氮3分钟后，试管内产生约其容积的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1分钟后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。 ①试管中能获得液态空气，是利用液氮 (填标号)。 A．化学性质稳定        B．沸点低      C．难溶于水 ②导致燃着的木条熄灭的原因是 。 (3)利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，从而获得高浓度的氧气。其原理如图2所示，由此可知两种分子的大小：氮气 氧气(填“＜”或“＞”)。 II.在天宫制出来 (4)早期空间站内利用超氧化钾(KO2)吸收二氧化碳CO2获得氧气，同时还生成碳酸钾K2CO3，写出该反应的化学式字表达式 ，空间站内二氧化碳的主要来源是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$