2024-2025学年人教版九年级化学《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 》

人教版九年级化学同步教学课件 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 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。 实践目标： 导入新课 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? （2）.原料：液态空气 （1）.方法：分离液态空气 （4）.工业制法是：物理变化 （3）.流程图： 空气 降温到-200℃以下 液化 液态空气 升温到-196℃ 氮气 液氧 氧气 升温 氧气的制取： 1、工业制法： 2、实验室制取氧气的方法 （1）、加热高锰酸钾固体； （2）、分解过氧化氢溶液； （3）、加热氯酸钾固体。 反应原理： 反应原理： 反应原理： 高锰酸钾 加热 锰酸钾 + 二氧化锰 氧气 + 过氧化氢 水 + 氧气 二氧化锰 氯酸钾 二氧化锰 加热 氯化钾 + 氧气 任务一了解需求 哪些人群在哪些场景或地域会用到供氧器呢？ 病人吸氧-医用供氧器 孕妇补氧-家庭制氧机 高原吸氧-便携式吸氧瓶 相应的供氧器应具有怎样的特点? 1. 医用供氧器 优点：氧气纯度高；有医生的指导，更专业。 不足：受地方限制，不能即时吸氧；费用较高。 2. 家庭制氧机 优点：便利，在家可以吸氧；制氧成本经济。 不足：需要通电，出门无法使用。 3. 便携式吸氧瓶 优点：随身可携带；氧气纯度高。 不足：成本较高；一次性使用，丢弃的瓶子造成资源浪费。 任务二获取信息 目前商业化的供氧器有哪些类型呢？ 化学药剂制氧机 分子筛制氧机 富氧膜制氧机 电子制氧机 氧立得是一款化学药剂家用制氧机，如下是其拆解后的结构。 氧立得的使用说明 （1）性状： A剂：固体氧释放剂(白色颗粒)，采用先进工艺生产，颗粒均匀，保质期长。 B剂：催化剂(黑色粉末或颗粒)，采用特殊工艺生产，保证出氧量稳定。 （2）规格：A剂：100g/包 B剂：3g/包 急救包(3包A剂，3包B剂) A剂：100g/包 B剂：9g/包 （3）成分：A剂：过碳酸钠 B剂：二氧化锰 （4）氧含量：99.5% （5）作用与用途：用于各种缺氧症状的补充供氧 （6）储藏方法：干燥阴凉处保存 氧立得的操作方法 请将印有商标的一面朝向您： 把提手向前方推倒，解除上盖的密封锁定，打开盖子。 向内桶左面的过滤加湿仓和右面的反应仓加清水至水位线。 向内桶右面的反应仓加入制氧剂，先放A剂，后放B剂。 盖好上盖(导管插孔在左面)，把提手扳回正上方锁紧。 插好导管和鼻塞，开始吸氧，由观察窗看到供氧情况。 气泡消失，表示供氧完毕，打开上盖，取出内桶， 倒出残液，冲洗干净收存。 氧立得制氧机的制氧原理、仪器装置。 原理： 2Na2CO3·3H2O2 2Na2CO3 + 3H2O2 2H2O2 2H2O + O2↑ 结构： 过碳酸钠 二氧化锰 氧立得制氧机与实验室制取氧气的比较 原理 装置/ 结构 实验室用过氧化氢溶液 氧立得制氧机 2H2O2 2H2O + O2↑ 2Na2CO3·3H2O2 2Na2CO3 + 3H2O2 2H2O2 2H2O + O2↑ 制氧机的部位 过氧化氢溶液制氧气 的仪器 1—氧气输出仓 2—密封盖 3—氧气通道 4—反应仓 5—加湿过滤仓 导管口 橡皮塞 导管 试管 水槽 总结供氧器的工作原理和组成特点 使反应液与催化剂接触，产生氧气 对产生的氧气进行洗涤和加湿，更有利于人体呼吸 输送氧气 任务三设计制作 一、实验器材 矿泉水瓶、橡软管、学生用电烙铁、手套、雾化面罩、药用量杯、单向止逆阀、水杯、茶水分离杯、调气阀、AB胶、502胶等。 二、实验设计思路 制作简易供氧器属于作品制作类跨学科实践活动，从实际生活特定需求入手，根据氧气的制取原理、反应条件等因素选择制氧方法。引导学生有意识的应用跨学科知识，应用技术与工程的方法设计和绘制装置图，小组合作，动手制作作品。通过“设计-行动-反思”的循环反复，实现供氧器的迭代更新。 原理： 2Na2CO3·3H2O2 2Na2CO3 + 3H2O2 2H2O2 2H2O + O2↑ 三、实验设计原理 选择“过碳酸钠”作为家庭制氧剂， 优点：1.无需通电； 2.无需加热； 3.它是固体，易携带保存； 4.可以持续稳定供氧。 除了上述因素外，还需考虑哪些什么呢？ 实际供氧量 氧立得说明书使用建议: 通用情况 日常保健 一般缺氧 急救 A剂+B剂 1A + 1B 2A + 1B 3A + 2B 用水量 约600毫升冬季少加100毫升夏季多加100毫升 约600毫升冬季少加100毫升夏季多加100毫升 约600毫升冬季少加100毫升夏季多加100毫升 供氧量/分钟 ≥ 350mL ≥ 500mL ≥ 1200mL 时间 ≥ 15分钟 ≥ 25分钟 ≥ 15分钟 备注 水温高低会影响供氧时间，但总出氧量不会减少 水温高低会影响供氧时间，但总出氧量不会减少 水温高低会影响供氧时间，但总出氧量不会减少 四. 应用模型，绘制设计图，动手制作 1. 初步设计 2. 改进设计 3. 完善设计（定稿） 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。 五. 编写自制供氧器的使用说明书 说明书可从产品特点、结构、制氧步骤、注意事项等方面书写 展示与交流 1.展示自制供氧器，介绍产品的工作原理、制作方法和供氧效果等。 2.与同学交流和相互评价，分享活动收获和体会。 例1.如图是制备、收集、验满、验证性质的操作，其中正确的是（　） A. B. C. D. A 【解析】A、用高锰酸钾制取氧气，图中装置正确，故A正确；B、收集气体的导管，要深入集气瓶底部，图中导气管太短，故B错误；C、验满氧气，带火星的木条伸进集气瓶内部，图中操作错误，故C错误；D、验证氧气的性质，做细铁丝燃烧的实验时，反应剧烈，火星四射，热的溅落物会炸裂瓶底，图中操作错误，故D错误。故选：A。 经典例题 例2.实验室加热高锰酸钾制氧气，可直接采用的发生装置是（　　） A. B. C. D. 【解析】A、属于固液常温型；B、可以用于金属矿物的冶炼；C、用加热高锰酸钾的方法制取氧气，在生成氧气的同时，还有锰酸钾和二氧化锰生成，由于反应需要加热，所以发生装置应选C；实验室用高锰酸钾制取氧气时，高锰酸钾粉末会随着氧气流顺着导管进入水槽，使水槽内的水变成紫红色（由于高锰酸钾溶于水显紫红色），为防止这种现象的发生，通常要在试管口放一棉花团；D、属于液体的蒸馏装置。故选：C。 C 例3.下列加热高锰酸钾制取氧气的部分操作示意图中，正确的是（　　）   A.检查气密性 B．加热立即收集 C．收满后移出集气瓶 D.结束时停止加热 【解析】A．检查装置气密性：组装好仪器，把导管的一端放入水中，用手紧握试管，水中的导管口有气泡冒出，证明装置的气密性良好，故A正确；B．为了防止收集到的气体不纯，当导管口有气泡均匀连续冒出时再收集。故B错误；C．收集满氧气后要先用玻璃片把瓶口盖住，再拿出水面，故C错误；D．实验结束后要先把导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，故D错误。故选：A。 A 例4.某兴趣小组设计出的简易供氧器如图， 下列说法错误的是(     ) A．反应仓的药品可以是过氧化氢溶液和二氧化锰 B．加湿仓的目的是湿化氧气，减少对鼻腔的刺激 C．通过观察加湿仓排出气泡的量确定是否需要添加药品 D．该装置具有的优点是即用即反应、随停即可停 【解析】A、反应仓中为固液常温下制取氧气，可以为过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，故反应仓中的液体药品可以是过氧化氢溶液，故A正确; B、氧气不易溶于水，加湿过滤仓利用氧气不易溶于水的性质，使氧气湿润，故B正确;C、气体不易溶于水，可通过单位时间内气泡的多少判断气流的速度，则可以根据加湿过滤仓中气泡的多少，可以判断氧气排出的快慢，故C正确; D、该装置中的加入药品后直接大面积接触，因此该装置不可以随时调控产生氧气的速率，故D错误。故选:D。 D A 【解析】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. 例5.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 标准状况下，氧气的密度为1.43 g/L，如果要供给正常健康人连续吸氧10分钟，制氧的气流量约为350mL/min，产生的氧气纯度约为99.5%，大约需要过氧化氢多少克? 如何定量确定制氧剂呢？ 解：产生氧气的质量= 设大约需要过氧化氢的质量为x。 2H2O2 2H2O + O2↑ 32 5 g 68 x x = 10.6 g 答：大约需要过氧化氢的质量为10.6 g。 相对原子质量H-1   O-16    解：产生氧气的质量=1.43 g/L×10 min×0.35 L/min×99.5% ≈ 5 g 例 6.标准状况下，氧气的密度为1.43 g/L，如果要供给正常健康人连续吸氧10分钟，制氧的气流量约为350mL/min，产生的氧气纯度约为99.5%，大约需要过氧化氢多少克? 解：产生氧气的质量=1.43 g/L×10 min×0.35 L/min×99.5% ≈ 5 g 设大约需要过氧化氢的质量为x。 2H2O2 2H2O + O2↑ 68 x 32 5 g x = 10.6 g 答：大约需要过氧化氢的质量为10.6 g。 化学就象你头顶上的果实， 只要肯稍作努力，成功的 甜蜜就属于你！ 祝你成功！ See You