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

制作简易供氧器 沪教版·九年级化学 跨学科实践活动1 1 1. 了解制氧机的工作原理； 2. 能根据制氧机的工作原理制作简易供氧器。 学习目标 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。本活动我们就来尝试自主制作一款简易供氧器。 新课导入 了解制氧机的工作原理 活动任务一 新课探究 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 氧烛 便携式制氧机 氧烛 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。 便携式制氧机与氧烛的工作原理是怎样的呢？ 点击图片观看“便携式制氧机”制氧原理 便携式制氧机与氧烛的工作原理是怎样的呢？ 点击图片观看“氧烛”制氧原理 思考：1. 两类制氧机与实验室制氧气有何联系与区别？ 联系：目的相同。都是为了获取氧气，以满足不同场景下对氧气的需求。 区别：①条件和装置不同。实验室制氧气通常需要较为严格的反应条件和专门的实验装置，装置相对复杂且不便于移动。便携式制氧机和氧烛则更加注重便携性和实用性，装置简单，便于携带和使用。②使用场景不同。实验室制氧气主要用于科学实验和研究。便携式制氧机适用于户外活动、家庭保健、医疗转运等场景。氧烛常用于一些特殊场合，如矿井救援、潜艇等，在紧急情况下提供氧气。 思考：2. 便携式制氧机是如何控制生成氧气的速率的？ 通过控制空气压缩机的进气量和分子筛的吸附时间来调节氧气生成速率。进气量越大，分子筛吸附氮气等杂质的量就越多，相对来说生成氧气的速率就会加快。 思考：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 使用效果：能按需提供不同流量的氧气，可连续使用。在高海拔等特殊环境下，制氧效果可能会受一定影响。 安全：一般较为安全。 经济：购买设备成本较高，但相比于在医院等场所长期吸氧的费用，可能会相对划算一些。 耐用性：一般能使用数年。 氧烛 使用效果：能在短时间内快速提供大量氧气，适用于紧急情况。是一次性产品，产生氧气的速率不能调节。 安全：正常情况较为安全。储存不当，可能会燃烧或爆炸。 经济：单个的价格相对较低。但长期或大量使用氧气，总体成本会较高。 耐用性：有一定的保质期。 思考：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？ 金属粉末，如铁粉、镁粉、铝粉等。这些金属粉末在与氧化剂接触并点燃后，会释放出大量的热量。 设计并制作一款简易的供氧器 活动任务二 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。 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。 简易供养装置的分析与评价 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 小组2 …… 注：请用简洁的语言进行评价。 改进建议：________________________________。 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。 点击播放 课堂小结 本节课你有什么收获？ $$家用制氧机走入普通百姓家，那它原理是什么呢？今天就来讲讲制氧机由空气压缩机、热交换缓冲惯控制电路、两个装有沸石的气缸产品罐、压力调节器和氧气出口。最开始空气被吸入空气压缩机，被压缩到高气压状态，气压升高后同时温度升高。通过热交换器降温之后，气体进入两个气缸中的一个，我们可以标记为气缸A在气缸内有一种被称为废石的物质，由多孔的晶体组成，起到分子筛的作用。因为氧分子比氮分子略小。所以分子筛允许氧气通过。这样就使得90%到95%的氧气从气缸A出口流出。一段时间后，气缸A被氮气分子堵塞，控制系统就激活气缸B关闭气缸A所以气缸A得到清洁，气缸B产生氧气。之后气缸壁里被氮气分子堵塞，系统又激活气缸A关闭气缸B然后气缸B清洁气缸A产生氧气。只要有电和持续通气。就会有持续的氧气产生，气缸流出，氧气收集在产品罐内，通过调节器到氧气流出口，患者吸氧，这就是基于PSA技术制氧机的原理。 老师们同学们好，这是我们组制作的简易制氧机。我们采用了生活中常用的材料来制作这个制氧机。这个反应容器是使用家中的饮料瓶来制作的，这个场景漏斗是通过使用家中常见的材料来制作的，这个导气管是使用家中饮料瓶上的吸管来代替的这2个100毫升的集气瓶是使用家中喝剩的饮料瓶来制作的。反应的原理是在反应容器中加入过碳酸钠和催化剂，然后再加入40度到60度的温水。过氧化氢在催化剂的条件下会分解生成水和氧气，氧气通过导气管进入集气瓶中，通过向上排空气法来收集氧气，最终使用带火星的小木条来验埋。下面我们开始实验，首先将催化剂加入反应容器中。再将五克的过碳酸钠溶解在温水中。使用药池取出5克的过碳酸钠放到容器内。加入250毫升的温水。将二者搅拌均匀。等到过碳酸钠完全溶解后将其加入反应容器中。再用温水补齐到刻度线位置。可以看到有很多气泡生成。一分钟后，用带有火星的小木条进行掩埋，可以看见能复燃。继续收集第二瓶。一分钟后，进行第二个集气瓶的验满。可以发现能复燃进行收集，这样就制得了两瓶纯度较高的氧气。实验证明，一、过碳酸钠溶于水后生成的过氧化氢，在催化剂二氧化锰的作用下能够分解成氧气，用向上排空气法收集，用带火星的小木条验满可以制的两瓶左右的氧气。2、反应进行前，应先将二氧化锰加入反应容器，过碳酸钠应完全溶解在温水中，从而使得二者可以充分的接触反应。 在我们的印象中，蜡烛想要燃烧，氧气是必不可少的。但是在一些特殊环境中，还存在着这样一种反直觉的蜡烛养逐，顾名思义，它的作用是产生氧气。以潜艇为例，在这种封闭空间里工作和生活，需要时刻监测空气中的氧气含量，一旦数值较低，就需要及时开启供氧装置，养猪便是其中之一。我们不妨来看看具体是怎样操作的。乍一看，养猪的外形有点像个水泥柱，一般来说会往罐子里同时放上两个，然后盖上盖子，在盖子的顶端有一根长长的钉子，这其实就是点燃蜡烛的化学火柴图灵钉，当工作人员将其按下并不断的旋转几次后，没一会儿便能看到冒出来的白色烟雾，下面将手放在罐子的出气口上，真的可以感受到氧气在往外冒，这是什么原理呢？其实养猪并不是真正意义上的蜡烛，而是一种化学氧气发生器，它的主体为氯酸盐，燃料是金属粉末，比如我们刚刚看到的那个养猪，它的里面装的就是氯酸钠和铁粉，当图灵丁摩擦生热后，里面的铁粉会和氧气发生反应，生成氧化铁，与此同时放出大量的热，使氯酸钠分解释放出氧气。一般来说，作为应急养源，每艘核潜艇的内部都会准备200没养猪，它们的体积较小，方便储存，使用起来也比较方便。点燃后，每没养猪的放养时间能持续45分钟左右，放养量能达到3300升。当然，除了对我们来说很遥远的潜艇，应急氧源还应用在许多地方，比如民航飞机上的氧气面罩，在很多灾难电影中都出现过类似的镜头，飞机突发事故，舱内的气压急速降低。在一片慌乱当中，乘客的头顶突然弹下来一个氧气面罩，那你有没有想过这里面的氧气从何而来呢？原来养猪就隐藏在座椅上方的挡板当中，当乘客用力下拉面罩时，电报时装置会点燃蜡烛，它能同时为一排的乘客提供氧气，持续15分钟左右，至少够飞行员下降14000英尺，也就达到了乘客不戴面罩也能呼吸的飞行高度。