跨学科实践活动1 制作简易供氧器课件 -2025-2026学年九年级化学沪教版（2024）上册

2.7 跨学科实践活动 1 1 制作简易供氧器 学习了氧气的性质和用途以后，我们知道氧气是生命活动必需的物质。利用制氧机获得的氧气可用于医疗急救、水产养殖、科学研究等多个方面。本活动中我们将了解制氧机的工作原理，尝试自主制作一款简易供氧器。 了解制氧机的工作原理 市场上的制氧机主要有便携式制氧机和氧烛两类。便携式制氧机是一种常见的家用制氧设备，氧烛主要应用于军事和医疗急救。为了解制氧机的工作原理，请先在老师指导下，通过查阅资料和市场调查分析这两类制氧机的特点。 表 2-6 调查与研究 制氧机类型 使用的药品 结构 工作原理 使用方法 便携式制氧机 空气 空气压缩机、分子筛储气罐等 利用分子筛吸附空气中的氮气等气体，得到较纯净的氧气 只需开启电源，调节氧气流等即可 氧烛 氯酸钠等 燃料、催化剂、启动装置等(固体发生器) 通过特定的化学反应产生氧气，如氯酸钠分解等 根据具体产品的要求操作，可能涉及到点燃等步骤 思考：1.两类制氧机与实验室制氧气有何联系与区别? 联系： (1)目的相同：都是为了制取氧气，以满足对氧气的需求。 (2)原理相似：都基于某些化学反应或物理分离的原理来获取氧气。 区别： (1)制取方法：实验室制取氧气的方法较多，如加热高锰酸钾、分解过氧化氢等，相对复杂和多样化。而便携式制氧机多采用物理方法(如分子筛吸附)从空气中分离氧气，氧烛则主要通过特定的化学反应产生氧气。 (2)应用场景：实验室制氧主要用于实验研究和教学；便携式制氧机便于携带，适用于家庭保健、户外旅行等场景；氧烛主要应用于军事、医疗急救等特殊场合。 (3)操作复杂度：实验室制氧操作相对复杂，需要一定的实验技能和条件；便携式制氧机和氧烛的操作通常较为简便。 2.便携式制氧机是如何控制生成氧气的速率的? (1)调节压缩和冷却过程：控制空气的压缩程度和冷却温度，从而影响空气液化的效率和速度，进而间接影响氧气的分离速率。 (2)控制节流阀：通过调节节流阀的开度，改变液态空气的流量和压力，从而影响氧气的分离和产出速率。 3.从使用效果、安全、经济、耐用性等角度简述两类制氧机的优缺点，并进行小组交流讨论。 便携式制氧机的优点： (1)使用效果：能够持续稳定地提供 定浓度的氧气，满足患者的吸氧需求，使用较为舒适。 (2)安全：操作相对简单，一般具有完善的安全保护机制，如低氧浓度报警等。 (3)经济：长期使用成本相对较低，尤其是对于需要长期吸氧的人群。 (4)耐用性：如果维护得当，使用寿命较长。 缺点：价格较高，初始购买成本较高。 氧烛的优点： (1)使用效果：能在短时间内迅速产生氧气,适合紧急情况下的快速补氧。 (2)简便：结构简单，不易出现复杂的故障。 (3)经济：单价相对较低。 缺点：持续供氧时间有限，无法长期稳定供氧。化学反应过程中可能会产生一定的热量，存在一定的安全隐患。耐用性较差，通常为一次性使用。 小组交流讨论时，可以让小组成员分别就便携式制氧机和氧烛的优缺点发表自己的看法，并结合实际使用场景探讨它们的适用范围和改进方向。同时，还可以探讨如何在不同情况下选择合适的制氧设备，以达到最佳的使用效果和性价比。 4.氧烛中分解产生氧气的物质类似于氯酸钾，分解过程中需要加热，你认为可能是哪些物质在反应过程中提供了热量? (1)铁粉：铁粉在氧化过程中会放出大量的热。 (2)镁粉：镁粉燃烧时会产生高温，释放出热量。 (3)铝粉：铝粉在特定条件下与某些物质反应会放出热量。 (4)某些有机物的燃烧：例如 些含碳量较高的有机物，在燃烧时能够提供热量。 设计并制作一款简易的供氧器 在了解了两类制氧机工作原理的基础上，请你根据所学知识，结合制氧机制作的实际工艺流程，利用身边的材料设计一款简易的供氧器，并在下页框中画出你设计的供氧器结构示意图。 请你从制氧效果、装置外观、材料成本、使用便捷等方面，对各小组所设计的简易供氧器进行评价，把评价结果填入下表中，并写出相应的改进建议。 表 2-7 简易供氧器装置的分析与评价 组别 评价维度 制氧效果 装置外观 材料成本 使用便捷 小组 1 氧气产生的速率稳定且满足需求 美观、整洁 使用材料的价格太贵 操作步骤简单易懂 小组 2 所产生的氧气不纯，不符合预期 不紧凑，占用空间大 材料成本较低 装置不易于携带和移动 ······ 注：请用简洁的语言进行评价。 改进建议：__________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 优化催化剂的用量或种类，提高制氧效率和纯度。 对装置进行合理布局，使其更规整寻找更经济实惠的替代材料。 增加操作说明标识，使使用更清晰明了。增加提手或轮子，方便携带和移动。 根据小组交流的结果，优化你的设计方案，动手制作一款简易家用供氧器，并参考右表的格式撰写一份使用说明书。 装置介绍：____________________________ ______________________________________。 结构与工作原理：______________________ _____________________________________。 使用方式：____________________________ _____________________________________。 使用注意事项：________________________。 自制简易家用供氧器如图。 装置介绍：________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 本简易家用供氧器是一款基于过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2) 溶于水会分解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能分解释放氧气的原理设计制作的，旨在为家庭提供便捷的氧气供应。它具有结构简单、操作方便、成本较低等特点。 结构与工作原理：____________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 1.结构 主体容器：采用矿泉水瓶作为容器,用于容纳反应物料和存储产生的氧气。 反应仓：内部放置二氧化锰和过碳酸钠。 加湿过滤仓：用于湿润氧气，并观测氧气输出速率。 出气口：通过管道将产生的氧气输出。 结构与工作原理：____________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 2.工作原理 利用过碳酸钠 (2Na2CO3· 3H2O2) 溶于水会分解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能分解释放氧气的原理，使过碳酸钠分解得到的过氧化氢被二氧化锰催化发生反应，从而产生氧气。产生的氧气经过加湿过滤后，通过出气口输出供使用。 使用方式：__________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 1.准备工作：检查装置各部件是否完好无损，连接是否紧密；准备好所需的过碳酸钠和二氧化锰 2.启动装置：将过碳酸钠和一氧化锰按照质量比为5:1的比例加入反应仓，启动制氧过程。 3.停止使用：待反应物消耗完毕，停止制氧。 使用注意事项：_______________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 1.本装置仅供家庭非医疗用途使用。 2.在使用过程中，避免装置受到剧烈撞击或震动。 3.按照规定的量和比例添加反应物料，不得随意更改。 4.定期检查装置的密封性，如有泄漏应及时修复。 5.避免在高温、潮湿或有火源的环境中使用。 6.儿童需在成人监护下使用。 $$