跨学科实践活动 基于特定需求设计和制作简易供氧器（同步讲义）化学沪科版五四学制2024八年级全一册

跨学科实践活动 基于特定需求设计和制作简易供氧器 教学目标 1．巩固实验室制取氧气的原理、装置、催化剂等； 2．能根据不同的特定需求，设计具有针对性和实用性的简易供氧器方案。 重点和难点 重点：设计具有针对性和实用性的简易供氧器方案。 难点：设计具有针对性和实用性的简易供氧器方案。 ◆活动一 分析供氧器的不同需求场景及原理 1．不同场景中的供氧器及其优缺点 供氧器 便携式吸氧瓶 家庭制氧机 医用供氧器 氧烛 示意图 应用场景 高原旅游、登山吸氧 家用保健 医院病人吸氧 潜水艇供氧 优点 随身可携带，氧气纯度高。 便利，在家可以吸氧，制氧成本低。 氧气纯度高；有医生的指导，更专业。 快速产氧、抗高温高压、一体化面罩 不足 成本较高；一次性使用，丢弃的瓶子造成资源浪费。 需要通电，出门无法使用。 受地方限制，不能及时吸氧；费用较高。 体积小，适应极端环境；废料有污染。 2．常见供氧器及其原理 制氧机 过碳酸钠制氧机 分子筛制氧机 富氧膜制氧机 电子制氧机 氧烛 图示 原理 通过过碳酸钠分解制氧气 通过物理吸附分离空气中氮气，从而获取高浓度氧气 用特殊高分子膜从空气中分离出富氧气体，需要高压环境 通过电解水直接分解出氧气和氢气 催化分解氯酸钠，快速释放氧气 特别提醒： 供氧器的使用一定要切合使用场景，便携式吸氧瓶需要安全、便携；家庭制氧机要求操作简单、制氧率高；医用供氧器要绿色环保、安全可靠； 即学即练 1．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——当空气经过分子筛时，N2和O2分离，获得高浓度的氧气。微观示意图如图。从物质分类角度分析，该制氧机制得的“氧气”属于 。 (2)化学试剂法——主要试剂一般是H2O2溶液或过碳酸钠固体(溶于水且在MnO2的催化作用下分解产生O2)。不采用KMnO4分解制氧气的原因可能是 。 ◆活动二 设计并制作供氧器 1. 制取氧气的方法 制取氧气的方法一般有：分离液态空气法、过氧化氢分解、高锰酸钾分解、电解水等。 制取氧气的方法 反应原理 使用分析 分离液体空气法 液氮与液氧沸点不同 对压强和温度要求高 分解高锰酸钾 反应要加热，操作不变且不安全 分解过氧化氢 反应常温进行，产物环保、操作简单 电解水 反应需要通电，收场景限制 2. 反应原理的选择 根据反应的易得性、实验装置的 和操作的 ，选择 作为简易供氧器的反应原理。 符合这一原理的制氧机是 （过碳酸钠制氧机）。 3．认识化学制氧机的结构 （1）试剂：A剂——过碳酸钠 B剂——二氧化锰 过碳酸钠：过碳酸钠为白色粉末，俗称固体双氧水。 加入试剂时要考虑：① 问题 ；②产生氧气的 。 （2）工作原理: 第一步：2Na2CO3·3H2O2 = 2Na2CO3 + 3H2O2； 第二步： 。 制氧机的反应仓与实验室用 制取氧气的发生装置类似。 （3）优点:存储的稳定性，过碳酸钠和二氧化锰混合物加入水中可迅速产生氧气。 加湿仓功能：①加湿；②通过观察 判断氧气产生的速度。 （4）注意点： 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，将反应残液倒洗清空。供水困难时，可在残液冷却时，补充A剂(不加B剂)连续供氧。 （5）化学制氧机与实验室制取氧气比较 装置图示 发生装置 气体流向 收集装置 加湿装置 观察装置 实验室制氧气 锥形瓶、带导管、橡胶塞、分液漏斗 试管→导管→集气瓶 集气瓶 水槽 集气瓶 过碳酸钠制氧机 反应仓， 上盖 反应仓→加湿仓→吸氧管 吸氧管 加湿仓 观察窗 4．自制简易供氧器 （1）制作简易的供氧器时，需考虑 、 外，还需考虑 、装置的便携性等。 （2）几种自制简易供氧器 特别提醒： 自制的制氧器需要操作方便、用品简单易得、能持续产生氧气，最好能控制产生氧气的速率。 即学即练 1．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1所示，该制氧机通过A、B两种物质产生氧气，其中A是过碳酸钠白色固体，B是二氧化锰黑色粉末。            查阅资料可知：过碳酸钠固体遇水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)反应仓中过氧化氢生成氧气的文字表达式是 。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 (填标号)。 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 (2)图1反应仓中“通道”相当于图2装置中的 (填“c”或“d”)导管。 [活动二]制作简易的家用制氧机 (3)家用制氧机除需考虑反应原理、方法选择外，还需考虑很多方面的因素，例如 (写一条)。 (4)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3)，其中C瓶的作用相当于图1中的 仓。 一、市场常见的化学试剂制氧机原理 （1）试剂： A剂：固体氧释放剂(白色颗粒)，一般为过碳酸钠。 B剂：催化剂(黑色粉末或颗粒)，一般为二氧化锰。 （2）示意图 （3）加湿窗作用： ①起到过滤、调节氧气纯度的作用，增加湿度，人呼吸湿润一点的氧气可能更舒适； ②可以看到产生氧气的速率，属于可视化设计。 实践应用 1．小科的爸爸给患病的奶奶购买了一台“便携式制氧器”，其原理如图所示。小科通过阅读说明书，了解它的工作原理。下列说法不正确的是 A．要防止输出氧气的管道堵塞，避免引发安全事故 B．根据加湿仓中气泡产生速度，判断氧气排出的快慢 C．加湿仓利用氧气难溶于水的原理，使氧气湿润 D．该制氧器的反应仓相当于实验室制氧气的发生装置 二、简易供氧器的制作 1. 常用试剂：①双氧水和二氧化锰；②过碳酸钠和二氧化锰； 2. 试剂选择：固体体积比液体小，更方便储存和取用，因此过碳酸钠作制氧剂比双氧水更好。 3.原理：过碳酸钠加水溶解会分解生成和，易溶于水，在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气，产生的氧气通入水中进行加湿后导出，可供给呼吸。 在图1左瓶中加入适量水、过碳酸钠和二氧化锰。右瓶水中导管口有气泡冒出。 实践应用 1．化学兴趣小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。自制了一个简易制氧机如图所示，下列说法错误的是 A．通过抽拉钢丝可控制两种药品的接触进而控制反应 B．右瓶中水的作用之一是监测氧气产生的速率 C．为获得大量氧气可向左侧加入满瓶的过氧化氢溶液 D．可采用蒸发的方法从反应废液中回收二氧化锰 2．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简易供氧器，简易供氧器中的固体药剂是A和B，A是过碳酸钠，它是一种白色固体，遇水会分解生成和，B是催化剂，反应放出热量。下列说法不正确的是 A．甲装置是反应仓，乙装置是洗气仓 B．乙中的水有降温的作用 C．供氧器中的固体B一定是二氧化锰 D．通过乙装置可以观察氧气产生的速率 考点一 供氧器原理分析 【例1】图1是某品牌制氧杯，图2为内部结构示意图。使用时，先在甲杯中加入制氧剂A、制氧剂B，再加入清水，乙杯加入适量清水，放回，旋紧杯盖即可快速供氧。（制氧剂A是过碳酸钠，在水中溶解后转化为碳酸钠溶液和过氧化氢溶液。制氧剂B是二氧化锰。） (1)制氧杯能快速产生氧气的原因是 （用文字表达式表示）。 (2)制氧杯使用过程中，手接触制氧杯有温热感，其原因是 。 (3)在乙杯中加入清水的作用是 （写一种）。 (4)采用透明杯体，当观察到 ，说明反应已结束。 (5)反应结束后，将甲杯中剩余物质进行过滤，所得滤渣 （填“能”或“不能”）继续使用。 (6)相比较于大型制氧机、氧气罐供氧，制氧杯的优点是 。 解题要点 根据题目给出的信息判断，以空气为原料的制氧机，一般是通过膜分离法制取氧气；以过碳酸钠为原料的，一般有A剂和B剂之分，其中一种试剂是二氧化锰，作为催化剂，此种制氧机需要加水使过碳酸钠转化为过氧化氢。 【变式1-1】制氧机需求旺盛，市场上出现多种类型的制氧机。 I.分子筛制氧机 某分子筛制氧机采用变压吸附制氧技术(如图1)，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)该分离过程发生的是 变化(填“物理”或“化学”)。 (2)由此方法制得的气体属于 (填“纯净物”或“混合物”)。 II.化学药剂制氧机 某品牌制氧机使用过碳酸钠(白色固体)和二氧化锰(黑色粉末)加水混合产生氧气。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、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。下图2为工作原理示意图。 (3)反应仓中H2O2在二氧化锰催化下生成氧气的符号表达式是 (4)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 D．增大氧气的产量 (5)设计方案验证过滤仓导出的气体是氧气： 。 (6)下表是该制氧机的制氧说明(部分)，其中A、B剂的成分是过碳酸钠或者二氧化锰。 A剂 B剂 平均供氧量(毫升／分钟) 供养时间(分钟) 配方一 1袋 1袋 约55毫升／分钟 约90分钟 配方二 2袋 1袋 约180毫升／分钟 约55分钟 配方三 1袋 4袋 约330毫升／分钟 约15分钟 根据上表可知，A剂的成分是 (填名称)。 【变式1-2】如图是一款潜水艇紧急供氧设备的结构示意图，产氧药块主要成分是氯酸钠(NaClO3)，需要镁粉氧化放热启动并维持反应进行，快速产生氧气，同时会产生极少量的有毒气体氯气。下列说法错误的是 A．氯原子的结构示意图为 B．氯酸钠由钠、氯、氧三种元素组成，它属于氧化物 C．镁在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热量 D．试剂X应具有的性质是：吸收氯气，但不吸收氧气 考点二 对自制的简易供氧器进行分析 【例2】某同学自制的简易家用供氧器如图所示，下列说法正确的是 A．先装试剂后检查装置气密性 B．该供氧器不可以控制反应速率 C．出气口开始排出的是纯氧气 D．简易供氧器的右瓶中需加入适量水，起到湿润氧气的作用 解题要点 自制简易供氧器一般用两个容器，一个作为发生装置，放入试剂后加水产生氧气，一个装水对气体进行净化和加湿。 【变式2-1】某同学自制的简易家用供氧器如图所示，下列说法正确的是 A．使用供氧器时，左瓶中可放置的试剂是高锰酸钾 B．装试剂后再检查气密性 C．出气口开始排出的是纯氧气 D．简易供氧器的右瓶中需加入适量水，起到湿润氧气的作用 【变式2-2】在跨学科实践课上同学们对某款家用制氧机进行研究。该制氧机利用过碳酸钠固体（A剂）和二氧化锰（B剂）同时加入水中制取氧气。工作原理如图所示。 (1)检验“过滤仓”中导出的气体是氧气的方法是 。 (2)过滤仓中水的作用是 （一条即可）。 (3)同学们根据家用制氧机的原理利用身边物品设计了一款简易制氧器，其原理如下图。与真实产品对比，下列观点不正确的是________。 A．瓶甲和瓶乙组合不用一体化 B．内部气体流向采用高进低出方式 C．特定需求是选择制氧方法的重要依据 D．制氧机要符合美学、工程、安全等标准 考点三 项目化学习 【例2】项目一：基于特定需求设计和制作简易供氧器。 (1)图1加湿仓中水的作用是 ，反应仓中A剂MnO2可以重复使用，理由是 ；图1中“O2通道”相当于图2装置中的 (选填“A”、“B”或“C”)。 项目二：注射器在实验中的应用 (2)兴趣小组同学在实验中多次使用注射器(如图所示) ①检查装置的气密性：甲图中，向右拉动注射器活塞，若观察到 ，说明该装置的气密性良好。 ②替代实验仪器：乙装置也可制氧气，与项目一中用装置B制氧气相比，乙装置的优点是 。 【变式2-1】化学课，老师带领同学们进行了跨学科实践活动“基于特定需求设计和制作简易供氧器”的学习。 活动一：同学们查阅资料了解了市场上常见的几款制氧机，请完善资料卡片上的问题。 (1)分子筛制氧机发生的变化是 变化(填“物理”或“化学”)。 (2)电解水制氧机反应原理是 (用化学方程式表示)。 (3)氧立得制氧机反应原理中过氧化氢分解的化学方程式 。 活动二：同学们对氧立得制氧机进行了拆解，并结合多学科的有关知识总结了供氧器的工作原理和组成特点，请你和他们一起完善信息。 (4)若实验室用上述试剂制取氧气，发生装置应选择如图中的装置 (填“甲”或“乙”)。 (5)与过氧化氢溶液相比，氧立得选择价格相对较高的甲剂作供氧剂的优点是 ，对甲剂的保存提出一条合理化建议 。 (6)氧立得制氧机设计观察窗的目的是 。 (7)加湿仓的作用是 (至少写两点)。 活动三：设计制作简易供氧器 (8)证明得到的气体是氧气的检验方法是 。 (9)与真实产品对比中，形成的观点不正确的是___________(填字母)。 A．产氧和洗气装置组合不用一体化 B．内部气体流向采用高进低出方式 C．特定需求是选择制氧方法的重要依据 D．制氧机要符合美学、工程、安全 (10)请结合下边卡片资料回答：调控病人的给氧流量应控制在 L/min范围内，且每天吸氧时间不得超过1小时。当氧流量为7L/min，此时氧浓度= %，可使带火星的木条复燃，所以在使用制氧机时需要远离火源。 【变式2-2】化学小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。 【活动一】认识制氧机 市面上有多种家用制氧机，如图1是氧立得牌制氧机，制氧机结构简图如图2所示。制氧机通过向反应仓中加入制氧剂产生氧气，产生的氧气经过过滤仓后供给呼吸。 (1)过滤仓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)产生的氧气能从过滤仓中逸出，是因为氧气具有 的物理性质。 【活动二】选择制氧剂 查阅资料； ①过碳酸钠加水溶解会分解生成和； ②产生的过氧化氢在二氧化锰的催化下产生氧气。 (3)请写出过氧化氢分解产生氧气的符号(或文字)表达式： 。 ③不同药品制氧气的成本、反应条件及保存注意事项如下表： 序号 药品 药品状态 药品成本(每生成100g氧气) 反应条件 保存注意事项 1 高锰酸钾 固态 29.58元 加热 远离火种、热源等 2 过氧化氢溶液 液态 6.96元 常温 避光，阴暗等 二氧化锰 固态 3 过碳酸钠 固态 2.62元 常温 远离水、易燃物等 二氧化锰 固态 (4)实验室用高锰酸钾制取氧气的符号(或文字)表达式为 。根据上表信息，小组同学认为高锰酸钾不适合用作“家庭供氧器”的制氧剂，除了安全问题外，原因还可能是 (写一条)。 【活动三】自制供氧器 (5)【组装装置】根据图2制氧机结构简图，该小组同学利用实验室的仪器组装了一套类似功能的氧气发生器如图3，装置A相当于图2制氧机结构简图的 (填“反应仓”或“过滤仓”)，组装图3这套氧气发生器的连接顺序是 (填接口处字母)。 (6)【分析解释】小组同学分别用过碳酸钠和浓度为5%的过氧化氢溶液作对照制取氧气，利用数字化传感器测出产生氧气体积与时间变化的曲线如图4，请结合图4图像及药品状态分析，家用制氧机的制氧剂通常选择过碳酸钠而不选择过氧化氢溶液的理由是 (从不同角度描述)。 基础达标 1．如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．可以通过观察加湿仓中气泡情况判断氧气的流速 B．反应仓的药品可以是高锰酸钾 C．加湿仓类似于排水集气装置 D．加湿仓利用了氧气易溶于水的物理性质 2．过碳酸钠固体溶于水可产生过氧化氢，进而制得。实验小组利用此原理，自制简易供氧器(如图)制取。下列说法正确的是 A．使用前不需检查装置气密性 B．Ⅰ中的二氧化锰在反应中起催化作用 C．Ⅱ中的水只是用于增加的湿度 D．该装置不能控制产生的快慢 3．同学们利用生活中简单的材料制作了便于携带的简易供氧器如图所示。过碳酸钠固体易溶于水，遇水分解为碳酸钠和过氧化氢。下列说法不正确的是 A．过碳酸钠需密封保存 B．二氧化锰起催化作用 C．可通过加湿仓控制产生氧气的速率 D．加湿仓中的水可用于增加O2的湿度 （2025·陕西宝鸡·模拟预测）阅读下列材料，完成下面小题 工业上制取氧气常见的方法有“深冷法”（如图甲）和“变压吸附法”（如图乙）。生活中有时需要用到高浓度，供氧方式主要有氧气瓶、氧气袋和制氧机。吸氧对于缺氧人群有一定作用，但健康人短期内高流量吸氧会对机体造成不良影响，因此不能盲目吸氧。 4．下列说法错误的是 A．“深冷法”是利用液氮和液氧的沸点不同，将液态空气分离 B．将燃着的木条置于盛满液态空气的集气瓶口，木条会熄灭 C．“变压吸附法”制取的氧气是混合物 D．氧气可以供给呼吸，多吸氧有利于人体健康 5．医用吸氧装置是由氧气瓶、湿化瓶和吸氧面罩组成。湿化瓶的模拟装置如图，下列说法错误的是 A．b导管连接氧气瓶 B．该装置可以增加氧气湿度 C．该装置可用来判断是否有氧气输出 D．该装置可用来观察氧气的输出速率 6．兴趣小组的同学们在老师的指导下设计了如图所示的简易供氧器。图甲为供氧器的工作原理，下列说法正确的是 A．制氧剂可能是高锰酸钾 B．反应仓相当于实验室制取氧气的收集装置 C．加湿过滤仓中水的作用之一是加快生成氧气的速率 D．图乙用作加湿过滤仓时，a管与病人相连 7．兴趣小组开展“自制简易家庭制氧机”的跨学科实践活动。小组同学将自制简易家用制氧机在原版本的基础上经历了如图所示的迭代优化，请写出改进后装置的一个优点 。 8．在“设计和制作简易供氧器”的跨学科实践活动中，下列步骤涉及化学变化的是 A．绘制装置图 B．组装仪器 C．计算相关试剂的用量 D．检验氧气 9．过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)溶于水可产生H2O2，进而制得O2。实验小组利用此原理，自制简易供氧器(如图)制取O2。下列说法错误的是 A．使用前应检查装置气密性 B．I中的二氧化锰起催化作用 C．Ⅱ中的水可用于增加O2的湿度 D．该装置不能控制产生O2的快慢 10．化学学习小组开展学科实践活动制作简易供氧器，简易供氧器中的固体药剂是A和B，A是过碳酸钠(2Na2CO3•3H2O2)，它是一种白色固体，遇水会分解出H2O2，B是催化剂。下列说法不正确的是      A．甲装置是反应仓，乙装置是洗气仓 B．供氧器中的固体B一定是二氧化锰固体 C．利用供氧器输氧，病人应从丙装置b端连接吸气 D．甲图注射器中的水可以控制反应速率，乙中的水有除杂、降温的作用 综合应用 11．家用制氧机的制氧原理是在水环境中，利用过碳酸钠分解制得，在催化下产生。图1是制氧装置图，图2是反应速率（v）、反应物浓度（c）与不同季节的关系图。下列说法不正确的是 A．制氧机得到的氧气一定是不纯的 B．乙仓中的二氧化锰可以反复使用 C．夏天鱼缸氧气含量下降，可用该仪器救急 D．为保证制氧速率不变，夏季水位线应比冬季低 12．某兴趣小组在跨学科实践课上制作了如图简易化学“制氧机”，下列说法不正确的是 A．甲中试剂应选用H2O2溶液和MnO2 B．氧气从乙中逸出是因为其不易溶于水 C．乙中的水能使产生的氧气具有一定湿度 D．该装置可持久、平稳地制得氧气 13．化学兴趣小组开展“设计和制作简易供氧器”的实践活动。 活动1：认识供氧器 下图1为某款家用制氧机结构示意图。 (1)制氧机观察窗的作用是 。 (2)加湿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 。 活动2：自制供氧器 学习小组利用身边物品，模仿市售制氧机，自制了如图2的简易供氧器。 (3)利用可以抽拉的线绳，可实现二氧化锰与过氧化氢溶液的接触与分离，这样设计的优点 。 (4)验证B瓶导出的气体是氧气的方法是 。 (5)制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑的因素有___________(填字母)。 A．原料是否廉价易得 B．反应速率是否适中 C．制得气体是否纯净 D．是否安全、环保 14．某化学兴趣小组同学以“制取氧气”为主题开展项目式学习。 【任务一】实验室制取氧气 (1)实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，该反应的化学方程式是 。 (2)若要收集较纯净的氧气，应从C、D、E装置中选用 装置， 当观察到 时表明氧气已收集满。 (3)若用F装置收集氧气，氧气应该从 导管口处通入。 【任务二】家庭制取氧气 该小组调查得知，某款家用制氧机是利用过碳酸钠和二氧化锰同时加入水中来制取氧气。同学们利用生活中简单的材料制作了便于携带的简易制氧器，如下图所示。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(已知：过碳酸钠易溶于水，遇水分解为碳酸钠和过氧化氢)。 (4)写出反应仓中过氧化氢生成氧气的化学方程式 。 (5)加湿仓中的水除了有润湿氧气的作用外，还可以起到的作用是 。 (6)验证加湿仓导出的气体为氧气的方法是 。 (7)如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，从图1中选用的气体发生装置是 (填字母序号)。 【任务三】工业制取氧气 (8)在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发，由于液氧和液氮的沸点不同，氮气首先蒸发出来，剩下的主要是液氧。此过程属于 (填“物理”或“化学”)变化。氮气由液态变为气态时，其变化的微观本质是 发生改变。 15．科学的家庭氧疗可使人身心放松，因此家用制氧机成为越来越多的家庭医疗设备。 【供氧原理】 (1)分离空气制氧：通过分子筛将空气中的氮气吸附，剩余气体经净化后可成为高纯氧气。该制氧机制得的“氧气”属于 (填“纯净物”或“混合物”)。其他化学试剂制氧：以化学试剂为原料，通过化学反应制取氧气。 [资料卡片] ①某品牌的制氧机如图所示，已知该制氧剂采用A剂、B剂(分别为过碳酸钠和二氧化锰中的一种)制氧气，其中A剂为白色颗粒，B剂为黑色粉末。 ②过碳酸钠加水溶解会分解生成碳酸钠和过氧化氢。 ③某品牌制氧机内筒结构如图所示，外筒设有观察窗。 【操作方法】 ①先在加湿仓加水，再在反应仓中依次加入适量的水、A剂和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，取出内筒，倒出残液，洗净收存。 【分析推理】 (2)操作①中，可观察到反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，加湿仓底部导气管口有气泡冒出。B剂为 (填名称)；反应仓中生成氧气的反应的表达式为： ；反应仓中发生的反应伴随的能量变化是 (填“吸热”或“放热”)，你判断的依据是 。 (3)加湿仓中的水除了有过滤杂质的作用外，还可以起到的作用是 (写一点)。 【注意事项】 (4)供水困难时，可在残液冷却后补充制氧剂A剂(不加B剂)连续供氧不需要补充B剂的原因是 。 【自制简易制氧机】 设计简易制氧机： (5)原料选择：用过氧化氢溶液和二氧化锰比高锰酸钾更适合的主要原因是 。 (6)改进设计中，B与A相比，具有的优点是 (写出一点即可)。 (7)自制简易制氧机的一般思路是：在选取制氧的化学反应原理后，模拟一般气体制备所需的 和收集装置，并根据实际需要增加净化装置。 【实际应用】 (8)家用制氧剂用过碳酸钠粉末替代过氧化氢溶液，优点之一是 。市场上的家庭制氧机种类繁多，你在进行选择时，除了要考虑经济实惠外，还需要考虑的因素有 (写出一点即可)。 【拓展应用】 (9)“证据推理”是科学思维重要的组成部分。用“-”进行连线 证据 推理 蜡烛熄灭的瞬间看到“白烟”升起 收集到浓度较高其支持燃烧的气体 带火星的木条放在集气瓶口，复燃 蜡烛火焰中存在石蜡蒸气 拓展培优 16．“制氧机”在生产生活中有重要的应用。某校实践小组的同学在老师的帮助下，对制氧机需求场景、类型、原理及自制供氧器等展开了如下项目化学习实践活动。 任务一：调查需求制氧机的场景 【走访调查】同学们通过走访各类人群，了解到需求制氧机的场景有高原地区、医疗保健、航空航天、潜水、水产养殖等。 【交流讨论】 (1)高原地区的旅行人员和边防战士需求的制氧机应具备的特点是 。 任务二：了解市场制氧机的类型 【查阅资料】目前市场上常用的制氧机主要有：电子制氧机、分子筛式制氧机、化学药剂制氧机和富氧膜制氧机等。空间站采用电解水制氧机。 【分析思考】 (2)分子筛式制氧机将压缩的空气压入分子筛吸附塔，N2、CO2等被吸附，流出高纯度的医用氧气。从微观角度分析，压缩空气过程中发生改变的是 。 (3)空间站电解水制氧机的反应原理是 (用化学方程式表示)。 任务三：探究化学药剂制氧原理 【阅读理解】同学们阅读了过碳酸钠化学药剂制氧机说明书，了解了其所用药剂和工作原理。 【构建模型】小组同学将了解到的工作原理构建模型如图： 【小组讨论】 (4)制氧机外壳上留有观察窗，目的是用于观察 。 【进行实验】 (5)为探究该制氧机的反应原理，小组同学进行如表实验。 实验步骤 实验现象 实验结论 ①向试管中加入少量过碳酸钠，加水溶解，将带火星的木条伸入试管中 带火星的木条不复燃 二氧化锰是该反应的催化剂 ②向①实验后的试管中加入少量二氧化锰，再将带火星的木条伸入试管中 产生大量气泡， 【反思评价】 (6)小花同学认为结论不严谨，理由是 。 任务四：设计并制作简易供氧器 【设计制作】小组同学结合已学知识，根据已有条件设计简易供氧器，如图所示，并进行实验。 【结果分析】 (7)实验没有达到预期效果，原因是 。 【成果分享】 (8)通过学习，同学们进一步认识到氧气与人体健康的密切关系，体会到选择制氧机需根据需求的场景，制作供氧器需考虑 (写一点)等因素。 17．完成下列小题： (1)氧气的制取与性质 ⅰ．图中仪器甲的名称是 。用高锰酸钾制取并收集较纯净的O2，应选择的装置组合为 （填序号），反应的化学方程式为 。 ⅱ．若用BF装置组合制取并收集氧气，长颈漏斗末端要插入液面以下，目的是 。B装置的导管口应与F装置的 （填“m”或“n”）端管口相连。 ⅲ．与B装置相比，C装置的优点是 。 (2)制作简易供氧器 化学小组设计简易供氧器如图所示，用过碳酸钠粉末（2Na2CO3·3H2O2）和MnO2制氧。 ⅰ．制作简易供氧器时，需要考虑的因素有 （多选，填序号）。 a．原料是否环保、易得   b．操作是否简便、安全  c．装置气密性是否良好 ⅱ．对产生的氧气进行洗涤和加湿有利于人体呼吸，向加湿仓中加水，最恰当的位置是 （填序号）。可通过观察 来判断氧气的流速。 24 / 24 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 跨学科实践活动 基于特定需求设计和制作简易供氧器 教学目标 1．巩固实验室制取氧气的原理、装置、催化剂等； 2．能根据不同的特定需求，设计具有针对性和实用性的简易供氧器方案。 重点和难点 重点：设计具有针对性和实用性的简易供氧器方案。 难点：设计具有针对性和实用性的简易供氧器方案。 ◆活动一 分析供氧器的不同需求场景及原理 1．不同场景中的供氧器及其优缺点 供氧器 便携式吸氧瓶 家庭制氧机 医用供氧器 氧烛 示意图 应用场景 高原旅游、登山吸氧 家用保健 医院病人吸氧 潜水艇供氧 优点 随身可携带，氧气纯度高。 便利，在家可以吸氧，制氧成本低。 氧气纯度高；有医生的指导，更专业。 快速产氧、抗高温高压、一体化面罩 不足 成本较高；一次性使用，丢弃的瓶子造成资源浪费。 需要通电，出门无法使用。 受地方限制，不能及时吸氧；费用较高。 体积小，适应极端环境；废料有污染。 2．常见供氧器及其原理 制氧机 过碳酸钠制氧机 分子筛制氧机 富氧膜制氧机 电子制氧机 氧烛 图示 原理 通过过碳酸钠分解制氧气 通过物理吸附分离空气中氮气，从而获取高浓度氧气 用特殊高分子膜从空气中分离出富氧气体，需要高压环境 通过电解水直接分解出氧气和氢气 催化分解氯酸钠，快速释放氧气 特别提醒： 供氧器的使用一定要切合使用场景，便携式吸氧瓶需要安全、便携；家庭制氧机要求操作简单、制氧率高；医用供氧器要绿色环保、安全可靠； 即学即练 1．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——当空气经过分子筛时，N2和O2分离，获得高浓度的氧气。微观示意图如图。从物质分类角度分析，该制氧机制得的“氧气”属于 。 (2)化学试剂法——主要试剂一般是H2O2溶液或过碳酸钠固体(溶于水且在MnO2的催化作用下分解产生O2)。不采用KMnO4分解制氧气的原因可能是 。 【答案】(1)混合物 (2)反应需要加热（合理即可） 【详解】（1）根据微观示意图，通过后的气体中含有氮气分子和氧气分子，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：高锰酸钾制氧气需要加热、操作不方便等，故填：反应需要加热（合理即可）； ◆活动二 设计并制作供氧器 1. 制取氧气的方法 制取氧气的方法一般有：分离液态空气法、过氧化氢分解、高锰酸钾分解、电解水等。 制取氧气的方法 反应原理 使用分析 分离液体空气法 液氮与液氧沸点不同 对压强和温度要求高 分解高锰酸钾 反应要加热，操作不变且不安全 分解过氧化氢 反应常温进行，产物环保、操作简单 电解水 反应需要通电，收场景限制 2. 反应原理的选择 根据反应的易得性、实验装置的简便性和操作的可行性，选择分解过氧化氢作为简易供氧器的反应原理。 符合这一原理的制氧机是化学制氧机（过碳酸钠制氧机）。 3．认识化学制氧机的结构 （1）试剂：A剂——过碳酸钠 B剂——二氧化锰 过碳酸钠：过碳酸钠为白色粉末，俗称固体双氧水。 加入试剂时要考虑：①两种试剂的定量配比问题 ；②产生氧气的速率要适中。 （2）工作原理: 第一步：2Na2CO3·3H2O2 = 2Na2CO3 + 3H2O2； 第二步：2H2O2 2H2O + O2↑。 制氧机的反应仓与实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的发生装置类似。 （3）优点:存储的稳定性，过碳酸钠和二氧化锰混合物加入水中可迅速产生氧气。 加湿仓功能：①加湿；②通过观察产生气泡的速率判断氧气产生的速度。 （4）注意点： 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，将反应残液倒洗清空。供水困难时，可在残液冷却时，补充A剂(不加B剂)连续供氧。 （5）化学制氧机与实验室制取氧气比较 装置图示 发生装置 气体流向 收集装置 加湿装置 观察装置 实验室制氧气 锥形瓶、带导管、橡胶塞、分液漏斗 试管→导管→集气瓶 集气瓶 水槽 集气瓶 过碳酸钠制氧机 反应仓， 上盖 反应仓→加湿仓→吸氧管 吸氧管 加湿仓 观察窗 4．自制简易供氧器 （1）制作简易的供氧器时，需考虑反应原理、方法选择外，还需考虑装置气密性、装置的便携性等。 （2）几种自制简易供氧器 特别提醒： 自制的制氧器需要操作方便、用品简单易得、能持续产生氧气，最好能控制产生氧气的速率。 即学即练 1．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1所示，该制氧机通过A、B两种物质产生氧气，其中A是过碳酸钠白色固体，B是二氧化锰黑色粉末。            查阅资料可知：过碳酸钠固体遇水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)反应仓中过氧化氢生成氧气的文字表达式是 。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 (填标号)。 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 (2)图1反应仓中“通道”相当于图2装置中的 (填“c”或“d”)导管。 [活动二]制作简易的家用制氧机 (3)家用制氧机除需考虑反应原理、方法选择外，还需考虑很多方面的因素，例如 (写一条)。 (4)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3)，其中C瓶的作用相当于图1中的 仓。 【答案】(1) 过氧化氢水+氧气 AB或者BA (2)c (3)试剂的成本(或安全性或可操作性等) (4)过滤 【详解】（1）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：； A、通过产生气泡的快慢可观察生成氧气的速率，符合题意； B、将氧气通入水中，能给氧气降温，符合题意； C、过滤仓不能加快氧气的生成，不符合题意。 故选AB。 （2）图1中，氧气通过“O2通道”进入水中，c导管相当于“O2通道”。 （3）选择家用制氧机时，还需考虑试剂的成本或安全性或可操作性等。 （4）C瓶中将氧气通入水中，则相当于图1中的过滤仓。 一、市场常见的化学试剂制氧机原理 （1）试剂： A剂：固体氧释放剂(白色颗粒)，一般为过碳酸钠。 B剂：催化剂(黑色粉末或颗粒)，一般为二氧化锰。 （2）示意图 （3）加湿窗作用： ①起到过滤、调节氧气纯度的作用，增加湿度，人呼吸湿润一点的氧气可能更舒适； ②可以看到产生氧气的速率，属于可视化设计。 实践应用 1．小科的爸爸给患病的奶奶购买了一台“便携式制氧器”，其原理如图所示。小科通过阅读说明书，了解它的工作原理。下列说法不正确的是 A．要防止输出氧气的管道堵塞，避免引发安全事故 B．根据加湿仓中气泡产生速度，判断氧气排出的快慢 C．加湿仓利用氧气难溶于水的原理，使氧气湿润 D．该制氧器的反应仓相当于实验室制氧气的发生装置 【答案】C 【详解】A、输出氧气的管道堵塞，会导致装置内压强增大，可能引起爆炸，为避免引发安全事故，要防止输出氧气的管道堵塞，故选项说法正确。 B、由于氧气不易溶于水，可以根据加湿过滤仓中气泡产生速度，判断氧气排出的快慢，故选项说法正确。 C、加湿过滤仓利用的是氧气不易溶于水的原理，水可以除去氧气中的灰尘，同时带出水蒸气，可用来增加氧气的湿度，使氧气湿润，故选项说法错误。 D、该制氧器的反应仓能够产生氧气，相当于实验室制氧气的发生装置，故选项说法正确。 故选：C。 二、简易供氧器的制作 1. 常用试剂：①双氧水和二氧化锰；②过碳酸钠和二氧化锰； 2. 试剂选择：固体体积比液体小，更方便储存和取用，因此过碳酸钠作制氧剂比双氧水更好。 3.原理：过碳酸钠加水溶解会分解生成和，易溶于水，在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气，产生的氧气通入水中进行加湿后导出，可供给呼吸。 在图1左瓶中加入适量水、过碳酸钠和二氧化锰。右瓶水中导管口有气泡冒出。 实践应用 1．化学兴趣小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。自制了一个简易制氧机如图所示，下列说法错误的是 A．通过抽拉钢丝可控制两种药品的接触进而控制反应 B．右瓶中水的作用之一是监测氧气产生的速率 C．为获得大量氧气可向左侧加入满瓶的过氧化氢溶液 D．可采用蒸发的方法从反应废液中回收二氧化锰 【答案】C 【详解】A、利用装置中可以抽拉的钢丝实现二氧化锰与过氧化氢溶液的接触与分离，可以控制反应的发生和停止，故选项说法正确； B、右瓶中的水可以观察到冒泡情况，从而监测氧气产生的速率，故选项说法正确； C、若左瓶加入“满瓶”的过氧化氢溶液，不但难以控制反应，还会因没有空间容纳生成的氧气而导致液体外溢，故选项说法错误； D、反应后，二氧化锰并未消耗且不溶于水，可采用蒸发的方法从反应废液中回收二氧化锰，故选项说法正确。 故选：C。 2．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简易供氧器，简易供氧器中的固体药剂是A和B，A是过碳酸钠，它是一种白色固体，遇水会分解生成和，B是催化剂，反应放出热量。下列说法不正确的是 A．甲装置是反应仓，乙装置是洗气仓 B．乙中的水有降温的作用 C．供氧器中的固体B一定是二氧化锰 D．通过乙装置可以观察氧气产生的速率 【答案】C 【详解】A、过碳酸钠遇水分解产生氧气，甲装置中放置固体药剂 A 和 B 以及水，是反应发生的地方，即反应仓；乙装置中装有水，气体从其中通过，可除去杂质等，是洗气仓，该选项说法正确，不符合题意； B、已知该反应放出热量，乙中的水可吸收热量，从而起到降温的作用，该选项说法正确，不符合题意； C、催化剂能改变化学反应速率，在过氧化氢分解制氧气的反应中，常用二氧化锰作催化剂，但催化剂不唯一，其他如氧化铜、氧化铁等也可作为过氧化氢分解的催化剂，所以供氧器中的固体 B 不一定是二氧化锰，该选项说法错误，符合题意； D、氧气从乙装置的水中通过会产生气泡，通过观察气泡产生的速率，可以间接观察氧气产生的速率，该选项说法正确，不符合题意。 故选C。 考点一 供氧器原理分析 【例1】图1是某品牌制氧杯，图2为内部结构示意图。使用时，先在甲杯中加入制氧剂A、制氧剂B，再加入清水，乙杯加入适量清水，放回，旋紧杯盖即可快速供氧。（制氧剂A是过碳酸钠，在水中溶解后转化为碳酸钠溶液和过氧化氢溶液。制氧剂B是二氧化锰。） (1)制氧杯能快速产生氧气的原因是 （用文字表达式表示）。 (2)制氧杯使用过程中，手接触制氧杯有温热感，其原因是 。 (3)在乙杯中加入清水的作用是 （写一种）。 (4)采用透明杯体，当观察到 ，说明反应已结束。 (5)反应结束后，将甲杯中剩余物质进行过滤，所得滤渣 （填“能”或“不能”）继续使用。 (6)相比较于大型制氧机、氧气罐供氧，制氧杯的优点是 。 【答案】(1) (2)过氧化氢分解反应放热，使温度升高 (3)除去杂质、湿润气体、给气体降温 (4)甲杯中气泡不再冒出 (5)能 (6)方便携带、操作便利 【详解】（1）制氧杯能快速产生氧气的原因是过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，文字表达式为； （2）制氧杯使用过程中，手接触制氧杯有温热感，其原因是过氧化氢分解反应放热，使温度升高； （3）氧气不易溶于水，则在乙杯中加入清水的作用是除去杂质、湿润气体、给气体降温； （4）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，有气泡生成，则采用透明杯体，当观察到甲杯中气泡不再冒出，说明反应已结束； （5）二氧化锰作为过氧化氢分解的催化剂，其质量和化学性质在反应前后不变，因此反应结束后，将甲杯中剩余物质进行过滤，所得滤渣（二氧化锰）能继续使用； （6）相比较于大型制氧机、氧气罐供氧，制氧杯的优点是方便携带、操作便利。 解题要点 根据题目给出的信息判断，以空气为原料的制氧机，一般是通过膜分离法制取氧气；以过碳酸钠为原料的，一般有A剂和B剂之分，其中一种试剂是二氧化锰，作为催化剂，此种制氧机需要加水使过碳酸钠转化为过氧化氢。 【变式1-1】制氧机需求旺盛，市场上出现多种类型的制氧机。 I.分子筛制氧机 某分子筛制氧机采用变压吸附制氧技术(如图1)，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)该分离过程发生的是 变化(填“物理”或“化学”)。 (2)由此方法制得的气体属于 (填“纯净物”或“混合物”)。 II.化学药剂制氧机 某品牌制氧机使用过碳酸钠(白色固体)和二氧化锰(黑色粉末)加水混合产生氧气。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、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。下图2为工作原理示意图。 (3)反应仓中H2O2在二氧化锰催化下生成氧气的符号表达式是 (4)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 D．增大氧气的产量 (5)设计方案验证过滤仓导出的气体是氧气： 。 (6)下表是该制氧机的制氧说明(部分)，其中A、B剂的成分是过碳酸钠或者二氧化锰。 A剂 B剂 平均供氧量(毫升／分钟) 供养时间(分钟) 配方一 1袋 1袋 约55毫升／分钟 约90分钟 配方二 2袋 1袋 约180毫升／分钟 约55分钟 配方三 1袋 4袋 约330毫升／分钟 约15分钟 根据上表可知，A剂的成分是 (填名称)。 【答案】(1)物理 (2)混合物 (3)H2O2H2O+O2↑ (4)AB (5)将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则证明是氧气 (6)过碳酸钠/2Na2CO3·3H2O2 【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，从而获得高浓度的O2，分离过程中没有新物质的生成，属于物理变化； （2）根据图示可知，由此方法制得的富氧空气，含有的氧气和氮气，是由多种物质组成，属于混合物； （3）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下反应生成水和氧气，反应的符号表达式是H2O2H2O+O2 （4）在过滤仓中，氧气通入水中会产生气泡，则还可根据产生气泡的速率观察氧气生成的速率，并且还能降低氧气温度，不能加快氧气的生成，也不能增大氧气的产量。故选AB； （5）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，验证过滤仓导出的气体是氧气方案：将带火星木条放于出气口，若木条复燃，则该气体是氧气； （6）因为过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)加水分解为Na2CO3和H2O2，H2O2在二氧化锰作催化剂时发生反应生成氧气，供病人呼吸，催化剂只是改变化学反应速率，不影响生成物的质量，根据表中数据配方一、配方二的平均供氧量可知，A剂质量越大，产生氧气越多，其成分是过过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)。 【变式1-2】如图是一款潜水艇紧急供氧设备的结构示意图，产氧药块主要成分是氯酸钠(NaClO3)，需要镁粉氧化放热启动并维持反应进行，快速产生氧气，同时会产生极少量的有毒气体氯气。下列说法错误的是 A．氯原子的结构示意图为 B．氯酸钠由钠、氯、氧三种元素组成，它属于氧化物 C．镁在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热量 D．试剂X应具有的性质是：吸收氯气，但不吸收氧气 【答案】B 【详解】A、氯原子的核内质子数和核外电子数都是17，由原子核外电子排布规律可知，第一层电子数为2，第二层电子数为8，第三层电子数为7，所以氯原子的结构示意图为，故选项A说法正确； B、氧化物是由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物，氯酸钠由钠、氯、氧三种元素组成，不属于氧化物，故选项B说法错误； C、镁在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热量，故选项C说法正确； D、产氧药块反应会产生极少量的有毒气体氯气，混合气体通过试剂X可以放出氧气，说明试剂X应具有的性质是：吸收氯气，但不吸收氧气，故选项D说法正确； 故选：B。 考点二 对自制的简易供氧器进行分析 【例2】某同学自制的简易家用供氧器如图所示，下列说法正确的是 A．先装试剂后检查装置气密性 B．该供氧器不可以控制反应速率 C．出气口开始排出的是纯氧气 D．简易供氧器的右瓶中需加入适量水，起到湿润氧气的作用 【答案】D 【详解】A、应先检查装置的气密性，然后装试剂，防止装置漏气，浪费药品，不符合题意； B、该供氧器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； C、出气口开始排出的是装置内的空气，不是纯氧，不符合题意； D、简易供氧器的右瓶中需加入适量水，起到湿润氧气的作用，且可通过产生气泡的速率观测生成氧气的速率，符合题意。 故选D。 解题要点 自制简易供氧器一般用两个容器，一个作为发生装置，放入试剂后加水产生氧气，一个装水对气体进行净化和加湿。 【变式2-1】某同学自制的简易家用供氧器如图所示，下列说法正确的是 A．使用供氧器时，左瓶中可放置的试剂是高锰酸钾 B．装试剂后再检查气密性 C．出气口开始排出的是纯氧气 D．简易供氧器的右瓶中需加入适量水，起到湿润氧气的作用 【答案】D 【详解】A、高锰酸钾制取氧气需要加热，左瓶中可放置的试剂是过氧化氢和二氧化锰，说法错误； B、制取氧气前，先检查气密性再装试剂，避免装置漏气造成药品浪费，说法错误； C、出气口开始排出时，瓶内含有大量空气，并不是纯氧气，一般氧气浓度在99.5%以上的才称为纯氧。说法错误； D、右瓶中需加入适量水，主要目的是为了湿化氧气，说法正确； 故选D。 【变式2-2】在跨学科实践课上同学们对某款家用制氧机进行研究。该制氧机利用过碳酸钠固体（A剂）和二氧化锰（B剂）同时加入水中制取氧气。工作原理如图所示。 (1)检验“过滤仓”中导出的气体是氧气的方法是 。 (2)过滤仓中水的作用是 （一条即可）。 (3)同学们根据家用制氧机的原理利用身边物品设计了一款简易制氧器，其原理如下图。与真实产品对比，下列观点不正确的是________。 A．瓶甲和瓶乙组合不用一体化 B．内部气体流向采用高进低出方式 C．特定需求是选择制氧方法的重要依据 D．制氧机要符合美学、工程、安全等标准 【答案】(1)将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则为氧气 (2)观察氧气产生的速率（合理即可） (3)A 【详解】（1）氧气具有助燃性，故检验氧气的方法是氧气的方法是将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则为氧气； （2）过滤仓中水可以吸收杂质提纯氧气，降低氧气温度，观察氧气产生的速率，保证供给氧气的湿度要求（合理即可）； （3）A、甲是洗气装置，乙是产氧装置，产氧和洗气装置组合更便于使用，所以需要一体化，选项错误； B、简易供氧器与真实产品都是内部气体流向采用高进低出方式，选项正确； C、实验室和生活中的制氧方式不同，则特定需求是选择制氧方法的重要依据，选项正确； D、制氧机是工业生产的民用商品，则要符合美学、工程、安全等标准，选项正确； 故选：A。 考点三 项目化学习 【例2】项目一：基于特定需求设计和制作简易供氧器。 (1)图1加湿仓中水的作用是 ，反应仓中A剂MnO2可以重复使用，理由是 ；图1中“O2通道”相当于图2装置中的 (选填“A”、“B”或“C”)。 项目二：注射器在实验中的应用 (2)兴趣小组同学在实验中多次使用注射器(如图所示) ①检查装置的气密性：甲图中，向右拉动注射器活塞，若观察到 ，说明该装置的气密性良好。 ②替代实验仪器：乙装置也可制氧气，与项目一中用装置B制氧气相比，乙装置的优点是 。 【答案】(1) 湿润氧气(或使氧气湿润，便于呼吸合理即可) 二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，反应前后质量和化学性质不变 B (2) 长颈漏斗下端管口有气泡冒出 可控制反应速率(或可随时添加液体药品) 【详解】（1）氧气不易溶于水，图1加湿仓中水的作用是润湿氧气还可以通过产生气泡的快慢观察产生氧气的速率（合理即可）； 二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，反应前后质量和化学性质不变，所以可以重复使用； 氧气不易溶于水，密度比水小，气体应长进短出，故图1中“O2通道”相当于图2装置中的B； （2）①甲图向右拉注射器活塞，装置内压强减小，若气密性良好，外界空气会从长颈漏斗进入，使下端管口出现气泡； ②乙装置用注射器添加液体，可通过控制注射器推液速度调节反应速率，或随时添加液体药品。 【变式2-1】化学课，老师带领同学们进行了跨学科实践活动“基于特定需求设计和制作简易供氧器”的学习。 活动一：同学们查阅资料了解了市场上常见的几款制氧机，请完善资料卡片上的问题。 (1)分子筛制氧机发生的变化是 变化(填“物理”或“化学”)。 (2)电解水制氧机反应原理是 (用化学方程式表示)。 (3)氧立得制氧机反应原理中过氧化氢分解的化学方程式 。 活动二：同学们对氧立得制氧机进行了拆解，并结合多学科的有关知识总结了供氧器的工作原理和组成特点，请你和他们一起完善信息。 (4)若实验室用上述试剂制取氧气，发生装置应选择如图中的装置 (填“甲”或“乙”)。 (5)与过氧化氢溶液相比，氧立得选择价格相对较高的甲剂作供氧剂的优点是 ，对甲剂的保存提出一条合理化建议 。 (6)氧立得制氧机设计观察窗的目的是 。 (7)加湿仓的作用是 (至少写两点)。 活动三：设计制作简易供氧器 (8)证明得到的气体是氧气的检验方法是 。 (9)与真实产品对比中，形成的观点不正确的是___________(填字母)。 A．产氧和洗气装置组合不用一体化 B．内部气体流向采用高进低出方式 C．特定需求是选择制氧方法的重要依据 D．制氧机要符合美学、工程、安全 (10)请结合下边卡片资料回答：调控病人的给氧流量应控制在 L/min范围内，且每天吸氧时间不得超过1小时。当氧流量为7L/min，此时氧浓度= %，可使带火星的木条复燃，所以在使用制氧机时需要远离火源。 【答案】(1)物理 (2) (3) (4)甲 (5)过碳酸钠是固体便于携带 保持干燥 (6)能观察是否有氧气产生及生成氧气的速率 (7)净化氧气、润湿氧气 (8)将带火星的木条放在管口，木条复燃，则说明已收集满 (9)A (10) 2~4 49 【详解】（1）分子筛制氧机的原理为分离氮气和氧气，没有新物质生成，属于物理变化。 （2）电解水生成氢气和氧气，反应的化学方程式为：。 （3）过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：。 （4）过氧化氢制取氧气的反应为固液常温反应，发生装置选甲。 （5）与过氧化氢溶液相比，过碳酸钠是固体，便于携带。 由图中内容可知，甲剂与水接触会反应，则保存时要保持干燥。 （6）观察窗可用于观察是否有气泡和产生气体的快慢，从而可知是否有氧气生成以及生成氧气的速率。 （7）氧气不易溶于水，加湿仓的作用为：净化氧气，同时还能给氧气润湿。 （8）氧气具有助燃性，则检验方法为：将带火星的木条放在管口，木条复燃，则说明已收集满。 （9）A、产氧和洗气装置组合一体化，可以便于使用，该选项观点不正确； B、简易供氧器与真实产品都是内部气体流向采用高进低出方式，该选项观点正确； C、实验室和生活中的制氧方式不同，则特定需求是选择制氧方法的重要依据，该选项观点正确； D、制氧机是工业生产的民用商品，则要符合美学、工程、安全等标准，该选项观点正确。 故选A。 （10）根据图中信息，可知吸入氧的浓度要高于29%，低于37%，设氧流量为x，则29%<21%+4x<37%，解得2L/min<x<4L/min； 当氧流量为7L/min，此时氧浓度=21%+4×7%=49%。 【变式2-2】化学小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。 【活动一】认识制氧机 市面上有多种家用制氧机，如图1是氧立得牌制氧机，制氧机结构简图如图2所示。制氧机通过向反应仓中加入制氧剂产生氧气，产生的氧气经过过滤仓后供给呼吸。 (1)过滤仓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)产生的氧气能从过滤仓中逸出，是因为氧气具有 的物理性质。 【活动二】选择制氧剂 查阅资料； ①过碳酸钠加水溶解会分解生成和； ②产生的过氧化氢在二氧化锰的催化下产生氧气。 (3)请写出过氧化氢分解产生氧气的符号(或文字)表达式： 。 ③不同药品制氧气的成本、反应条件及保存注意事项如下表： 序号 药品 药品状态 药品成本(每生成100g氧气) 反应条件 保存注意事项 1 高锰酸钾 固态 29.58元 加热 远离火种、热源等 2 过氧化氢溶液 液态 6.96元 常温 避光，阴暗等 二氧化锰 固态 3 过碳酸钠 固态 2.62元 常温 远离水、易燃物等 二氧化锰 固态 (4)实验室用高锰酸钾制取氧气的符号(或文字)表达式为 。根据上表信息，小组同学认为高锰酸钾不适合用作“家庭供氧器”的制氧剂，除了安全问题外，原因还可能是 (写一条)。 【活动三】自制供氧器 (5)【组装装置】根据图2制氧机结构简图，该小组同学利用实验室的仪器组装了一套类似功能的氧气发生器如图3，装置A相当于图2制氧机结构简图的 (填“反应仓”或“过滤仓”)，组装图3这套氧气发生器的连接顺序是 (填接口处字母)。 (6)【分析解释】小组同学分别用过碳酸钠和浓度为5%的过氧化氢溶液作对照制取氧气，利用数字化传感器测出产生氧气体积与时间变化的曲线如图4，请结合图4图像及药品状态分析，家用制氧机的制氧剂通常选择过碳酸钠而不选择过氧化氢溶液的理由是 (从不同角度描述)。 【答案】(1)AB (2)不易溶于水、密度比水小 (3)/ (4) / 成本高/反应需加热（合理即可） (5) 过滤仓 c→a→b (6)过碳酸钠是固态，便于储存、运输，过碳酸钠制氧效率高 【详解】（1）A、氧气不易溶于水，经过水会形成气泡，通过观察气泡可看氧气生成速率，该选项正确； B、水可吸收热量降低氧气温度，该选项正确； C、水不能加快氧气生成，该选项错误。 故选AB。 （2）氧气不易溶于水、密度比水小，所以能从过滤仓中逸出。 （3）过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气，符号表达式为；文字表达式为：。 （4）高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰、氧气，符号表达式为；文字表达式为： 高锰酸钾不适合家庭供氧，因为成本高（每生成 100g 氧气成本 29.58 元，比其他高）、反应需加热（家庭难提供加热条件）。 （5）装置 A 相当于过滤仓（A 中是水，类似图 2 过滤仓作用）； 连接顺序是c→a→b（B 中制氧，气体从 a 进 A，再从 b 离开）。 （6）家用制氧剂选过碳酸钠，因为：过碳酸钠是固态，便于储存、运输（过氧化氢溶液是液态，易洒漏）；过碳酸钠制氧效率高（从图 4 看，相同时间内过碳酸钠产生氧气体积更大） 。 基础达标 1．如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．可以通过观察加湿仓中气泡情况判断氧气的流速 B．反应仓的药品可以是高锰酸钾 C．加湿仓类似于排水集气装置 D．加湿仓利用了氧气易溶于水的物理性质 【答案】A 【详解】A.氧气不易溶于水，从反应仓中导出进入加湿仓后，可以通过观察加湿仓中气泡情况判断氧气的流速。A正确； B.高锰酸钾需要在加热条件下反应产生氧气，此装置不能进行加热。B不正确； C.加湿仓的作用不是收集氧气，而是对氧气进行加湿，并且可以类似于排水集气装置通过观察加湿仓中气泡情况判断氧气的流速。C不正确； D.加湿仓利用了氧气不易溶于水的物理性质。D不正确。 故选A。 2．过碳酸钠固体溶于水可产生过氧化氢，进而制得。实验小组利用此原理，自制简易供氧器(如图)制取。下列说法正确的是 A．使用前不需检查装置气密性 B．Ⅰ中的二氧化锰在反应中起催化作用 C．Ⅱ中的水只是用于增加的湿度 D．该装置不能控制产生的快慢 【答案】B 【详解】A、制取气体的装置，使用前检查气密性，防止漏气，说法不正确； B、过碳酸钠溶于水产生H2O2，二氧化锰对H2O2分解起催化作用，说法正确； C、O2通过 Ⅱ 中的水，除了可增加湿度，还可以观察气体冒出速度等。故说法不正确； D、注射器可控制加水速度，进而控制H2O2产生速率，即能控制产生O2的快慢，说法不正确。 故选B。 3．同学们利用生活中简单的材料制作了便于携带的简易供氧器如图所示。过碳酸钠固体易溶于水，遇水分解为碳酸钠和过氧化氢。下列说法不正确的是 A．过碳酸钠需密封保存 B．二氧化锰起催化作用 C．可通过加湿仓控制产生氧气的速率 D．加湿仓中的水可用于增加O2的湿度 【答案】C 【详解】A、过碳酸钠遇水分解，所以需密封保存，防止与空气中的水分接触而分解，该选项正确； B、过碳酸钠遇水分解为碳酸钠和过氧化氢，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气，所以二氧化锰起催化作用，该选项正确； C、加湿仓的作用是增加氧气的湿度，不能控制产生氧气的速率，控制氧气产生速率应在反应仓相关环节，该选项错误； D、加湿仓中的水可使氧气通过时携带水分，从而增加O2的湿度，该选项正确。 故选C。 （2025·陕西宝鸡·模拟预测）阅读下列材料，完成下面小题 工业上制取氧气常见的方法有“深冷法”（如图甲）和“变压吸附法”（如图乙）。生活中有时需要用到高浓度，供氧方式主要有氧气瓶、氧气袋和制氧机。吸氧对于缺氧人群有一定作用，但健康人短期内高流量吸氧会对机体造成不良影响，因此不能盲目吸氧。 4．下列说法错误的是 A．“深冷法”是利用液氮和液氧的沸点不同，将液态空气分离 B．将燃着的木条置于盛满液态空气的集气瓶口，木条会熄灭 C．“变压吸附法”制取的氧气是混合物 D．氧气可以供给呼吸，多吸氧有利于人体健康 5．医用吸氧装置是由氧气瓶、湿化瓶和吸氧面罩组成。湿化瓶的模拟装置如图，下列说法错误的是 A．b导管连接氧气瓶 B．该装置可以增加氧气湿度 C．该装置可用来判断是否有氧气输出 D．该装置可用来观察氧气的输出速率 【答案】4．D 5．A 【解析】4．A、深冷法制氧是利用物质的沸点差异，从空气中分离出氧气，不符合题意； B、从图甲中，可以看出氮气漂浮在最上方层，而且氮气不支持燃烧，所以将燃着的木条置于盛满液态空气的集气瓶口，木条会熄灭，不符合题意； C、“变压吸附法”制取的氧气中含有少量的水和二氧化碳、氮气，属于混合物，不符合题意； D、健康人短期内高流量吸氧会对机体造成不良影响，因此不能盲目吸氧，符合题意。 故选D。 5．A、在给病人输氧时，a导管连接供给氧气的钢瓶，b导管连接病人吸氧气的塑料管，符合题意； B、氧气经过水里时，氧气表面会吸附一些水蒸气，从而增加氧气的湿度，不符合题意； C、氧气从a导管进入，b导管导出，因为氧气不易溶于水，经过水里面时会呈气泡冒出，现象明显，很容易判断是否有氧气输出，不符合题意； D、氧气经过水里多时，产生的气泡就多；氧气的流速快时，产生气泡就快，因此使用该装置用来观测氧气输出的速率，不符合题意； 故选A。 6．兴趣小组的同学们在老师的指导下设计了如图所示的简易供氧器。图甲为供氧器的工作原理，下列说法正确的是 A．制氧剂可能是高锰酸钾 B．反应仓相当于实验室制取氧气的收集装置 C．加湿过滤仓中水的作用之一是加快生成氧气的速率 D．图乙用作加湿过滤仓时，a管与病人相连 【答案】D 【详解】A、高锰酸钾制氧气需要加热，根据图甲可知，该反应在常温下就可以进行，所以制氧剂不可能是高锰酸钾，故选项错误； B、反应仓产生氧气，相当于实验室制取氧气的发生装置，故选项错误； C、水不能加快氧气生成的速率，但可根据加湿过滤仓水中气泡的多少，观察氧气的输出速率，故选项错误； D、氧气密度比水小，则氧气应从b导管进入，a导管导出，所以与病人相连的是a管，故选项正确。 故选：D。 7．兴趣小组开展“自制简易家庭制氧机”的跨学科实践活动。小组同学将自制简易家用制氧机在原版本的基础上经历了如图所示的迭代优化，请写出改进后装置的一个优点 。 【答案】方便携带或节约材料等 【详解】由图可知，改进后装置，反应装置和洗气装置一体化，优点是方便携带或节约材料等。 8．在“设计和制作简易供氧器”的跨学科实践活动中，下列步骤涉及化学变化的是 A．绘制装置图 B．组装仪器 C．计算相关试剂的用量 D．检验氧气 【答案】D 【详解】A、绘制装置图的过程中没有生成新物质，属于物理变化； B、组装仪器的过程中没有生成新物质，属于物理变化； C、计算相关试剂的用量的过程中没有生成新物质，属于物理变化； D、检验氧气发生了燃烧，有二氧化碳等物质生成，属于化学变化。 故选D。 9．过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)溶于水可产生H2O2，进而制得O2。实验小组利用此原理，自制简易供氧器(如图)制取O2。下列说法错误的是 A．使用前应检查装置气密性 B．I中的二氧化锰起催化作用 C．Ⅱ中的水可用于增加O2的湿度 D．该装置不能控制产生O2的快慢 【答案】D 【详解】A、制取气体的装置，使用前检查气密性，防止漏气，说法正确； B、过碳酸钠溶于水产生H2O2，二氧化锰对H2O2分解起催化作用，说法正确； C、O2通过 Ⅱ 中的水，可增加湿度，说法正确； D、注射器可控制加水速度，进而控制H2O2产生速率，即能控制产生O2的快慢，说法错误。 故选D。 10．化学学习小组开展学科实践活动制作简易供氧器，简易供氧器中的固体药剂是A和B，A是过碳酸钠(2Na2CO3•3H2O2)，它是一种白色固体，遇水会分解出H2O2，B是催化剂。下列说法不正确的是      A．甲装置是反应仓，乙装置是洗气仓 B．供氧器中的固体B一定是二氧化锰固体 C．利用供氧器输氧，病人应从丙装置b端连接吸气 D．甲图注射器中的水可以控制反应速率，乙中的水有除杂、降温的作用 【答案】B 【详解】A、简易供氧器中的固体药剂是A和B，A是过碳酸钠（2Na2CO3•3H2O2），它是一种白色固体，遇水会分解出H2O2，B是催化剂，则甲装置是反应仓，乙装置盛放的是水，是洗气仓，故选项说法正确。 B、供氧器中的固体B不一定是二氧化锰固体，也可能是氧化铜等固体，故选项说法错误。 C、利用供氧器输氧，病人应从丙装置b端连接吸气，人吸氧时能观察到瓶中有气泡，故选项说法正确。 D、甲图注射器可以控制水的滴加速率，可以控制反应速率，乙中的水有除杂、降温的作用，故选项说法正确。 故选：B。 综合应用 11．家用制氧机的制氧原理是在水环境中，利用过碳酸钠分解制得，在催化下产生。图1是制氧装置图，图2是反应速率（v）、反应物浓度（c）与不同季节的关系图。下列说法不正确的是 A．制氧机得到的氧气一定是不纯的 B．乙仓中的二氧化锰可以反复使用 C．夏天鱼缸氧气含量下降，可用该仪器救急 D．为保证制氧速率不变，夏季水位线应比冬季低 【答案】D 【详解】A、制氧机得到的氧气中还含有少量的水蒸气，故选项说法正确； B、二氧化锰是该反应的催化剂，在化学反应前后质量和化学性质不变，因此乙仓中的二氧化锰可以反复使用，故选项说法正确； C、夏天温度升高，氧气在水中溶解度变小，为保障鱼缸中的鱼正常呼吸，可用该仪器制得的氧气给鱼缸中的鱼供氧，故选项说法正确； D、由图2可知，在反应物浓度相同的情况下，温度越高，反应速率越快，夏季温度高，过碳酸钠分解制氧气的反应速率快，产生相同量的氧气所需时间短，为了使反应平稳进行，夏季水位线应比冬季高一些，故选项说法不正确； 故选D。 12．某兴趣小组在跨学科实践课上制作了如图简易化学“制氧机”，下列说法不正确的是 A．甲中试剂应选用H2O2溶液和MnO2 B．氧气从乙中逸出是因为其不易溶于水 C．乙中的水能使产生的氧气具有一定湿度 D．该装置可持久、平稳地制得氧气 【答案】D 【详解】A、过氧化氢溶液在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气，不需要加热，适合在该简易装置中制取氧气，所以甲中试剂可选用H2O2溶液和MnO2，该说法正确； B、氧气不易溶于水，在甲中产生的氧气进入乙中，由于不易溶于水，所以能从乙装置水中逸出，该说法正确； C、氧气通过乙中的水时，会携带部分水蒸气，从而使产生的氧气具有一定湿度，该说法正确； D、在该装置中，若甲中是过氧化氢溶液和二氧化锰，一旦混合，反应会持续进行，无法控制反应的发生与停止，不能持久、平稳地制得氧气，除非有特殊的控制装置（如分液漏斗等）来控制反应物的接触，该说法错误。 故选D。 13．化学兴趣小组开展“设计和制作简易供氧器”的实践活动。 活动1：认识供氧器 下图1为某款家用制氧机结构示意图。 (1)制氧机观察窗的作用是 。 (2)加湿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 。 活动2：自制供氧器 学习小组利用身边物品，模仿市售制氧机，自制了如图2的简易供氧器。 (3)利用可以抽拉的线绳，可实现二氧化锰与过氧化氢溶液的接触与分离，这样设计的优点 。 (4)验证B瓶导出的气体是氧气的方法是 。 (5)制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑的因素有___________(填字母)。 A．原料是否廉价易得 B．反应速率是否适中 C．制得气体是否纯净 D．是否安全、环保 【答案】(1)观察是否有产生或氧气产生的快慢 (2)湿润氧气且可以通过产生气泡的速率观测生成氧气的速率 (3)控制反应的发生与停止 (4)在b导管右端放一带火星木条，木条复燃则是氧气 (5)ABCD 【详解】（1）制氧机观察窗的作用是观察是否有气泡产生和产生气体的快慢。 （2）加湿仓的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：湿润氧气，且可通过产生气泡的速率观测生成氧气的速率。 （3）利用可以抽拉的线绳，可实现二氧化锰与过氧化氢溶液的接触与分离，从而控制反应的发生和停止。 （4）氧气具有助燃性，验证B瓶导出的气体是氧气的方法是：将带火星的木条放在B瓶b导管口处,若带火星的木条复燃，说明该气体为氧气。 （5）制作简易供氧器在选择反应原理时， A、需要考虑原料是否廉价易得，应选择成本低、容易获取的原料，以确保可行性和经济性，A正确； B、需要考虑反应速率是否适中，反应速率应适中，过快可能导致氧气释放失控，过慢则无法满足需求，B正确； C、需要考虑制得气体是否纯净，这样才能收集到所需的气体，C正确； D、需要考虑是否安全、环保，避免产生有毒或易燃易爆物质，确保操作过程安全，减少意外风险，D正确。 故选ABCD。 14．某化学兴趣小组同学以“制取氧气”为主题开展项目式学习。 【任务一】实验室制取氧气 (1)实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，该反应的化学方程式是 。 (2)若要收集较纯净的氧气，应从C、D、E装置中选用 装置， 当观察到 时表明氧气已收集满。 (3)若用F装置收集氧气，氧气应该从 导管口处通入。 【任务二】家庭制取氧气 该小组调查得知，某款家用制氧机是利用过碳酸钠和二氧化锰同时加入水中来制取氧气。同学们利用生活中简单的材料制作了便于携带的简易制氧器，如下图所示。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(已知：过碳酸钠易溶于水，遇水分解为碳酸钠和过氧化氢)。 (4)写出反应仓中过氧化氢生成氧气的化学方程式 。 (5)加湿仓中的水除了有润湿氧气的作用外，还可以起到的作用是 。 (6)验证加湿仓导出的气体为氧气的方法是 。 (7)如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，从图1中选用的气体发生装置是 (填字母序号)。 【任务三】工业制取氧气 (8)在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发，由于液氧和液氮的沸点不同，氮气首先蒸发出来，剩下的主要是液氧。此过程属于 (填“物理”或“化学”)变化。氮气由液态变为气态时，其变化的微观本质是 发生改变。 【答案】(1) (2) E 集气瓶口有大气泡冒出 (3)a (4) (5)通过产生气泡的速率观测生成氧气的速率(合理即可) (6)将带火星的木条放在导管口，木条复燃，则为氧气 (7)A (8) 物理 分子之间的间隔 【详解】（1）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的化学方程式为：； （2）氧气不易溶于水，密度比空气略大，可用排水法或向上排空气法收集，排水法收集的气体比较纯净，故收集装置可选E； 用排水法收集气体，当观察到集气瓶口有大气泡冒出时，说明氧气已经集满； （3）若用F装置收集氧气，氧气的密度比空气略大，氧气应该从a导管口处通入； （4）反应仓中过氧化氢生成氧气的反应为过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式为：； （5）加湿仓中的水除了有润湿氧气的作用外，还可以起到的作用是：通过产生气泡的速率观测生成氧气的速率； （6）氧气具有助燃性，验证加湿仓导出的气体为氧气的方法是：将带火星的木条放在导管口，木条复燃，说明是氧气； （7）如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，属于固液不加热反应，发生装置可选A； （8）在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发，由于液氧和液氮的沸点不同，氮气首先蒸发出来，剩下的主要是液氧。此过程只是状态的改变，无新物质生成，属于物理变化； 氮气由液态变为气态时，其变化的微观本质是分子之间的间隔发生改变，分子之间的间隔变大。 15．科学的家庭氧疗可使人身心放松，因此家用制氧机成为越来越多的家庭医疗设备。 【供氧原理】 (1)分离空气制氧：通过分子筛将空气中的氮气吸附，剩余气体经净化后可成为高纯氧气。该制氧机制得的“氧气”属于 (填“纯净物”或“混合物”)。其他化学试剂制氧：以化学试剂为原料，通过化学反应制取氧气。 [资料卡片] ①某品牌的制氧机如图所示，已知该制氧剂采用A剂、B剂(分别为过碳酸钠和二氧化锰中的一种)制氧气，其中A剂为白色颗粒，B剂为黑色粉末。 ②过碳酸钠加水溶解会分解生成碳酸钠和过氧化氢。 ③某品牌制氧机内筒结构如图所示，外筒设有观察窗。 【操作方法】 ①先在加湿仓加水，再在反应仓中依次加入适量的水、A剂和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，取出内筒，倒出残液，洗净收存。 【分析推理】 (2)操作①中，可观察到反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，加湿仓底部导气管口有气泡冒出。B剂为 (填名称)；反应仓中生成氧气的反应的表达式为： ；反应仓中发生的反应伴随的能量变化是 (填“吸热”或“放热”)，你判断的依据是 。 (3)加湿仓中的水除了有过滤杂质的作用外，还可以起到的作用是 (写一点)。 【注意事项】 (4)供水困难时，可在残液冷却后补充制氧剂A剂(不加B剂)连续供氧不需要补充B剂的原因是 。 【自制简易制氧机】 设计简易制氧机： (5)原料选择：用过氧化氢溶液和二氧化锰比高锰酸钾更适合的主要原因是 。 (6)改进设计中，B与A相比，具有的优点是 (写出一点即可)。 (7)自制简易制氧机的一般思路是：在选取制氧的化学反应原理后，模拟一般气体制备所需的 和收集装置，并根据实际需要增加净化装置。 【实际应用】 (8)家用制氧剂用过碳酸钠粉末替代过氧化氢溶液，优点之一是 。市场上的家庭制氧机种类繁多，你在进行选择时，除了要考虑经济实惠外，还需要考虑的因素有 (写出一点即可)。 【拓展应用】 (9)“证据推理”是科学思维重要的组成部分。用“-”进行连线 证据 推理 蜡烛熄灭的瞬间看到“白烟”升起 收集到浓度较高其支持燃烧的气体 带火星的木条放在集气瓶口，复燃 蜡烛火焰中存在石蜡蒸气 【答案】(1)混合物 (2) 二氧化锰 过氧化氢水+氧气 放热 操作①中可观察到反应仓壁变得温热 (3)润湿氧气（合理即可） (4)B剂在该反应中作催化剂，反应前后质量和化学性质不变 (5)过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气不需加热，节约能源 (6)能控制反应速率 (7)发生装置 (8) 易于携带和保存 制氧机的安全性（合理即可） (9) 【详解】（1）空气除氮气、氧气外还含有稀有气体、二氧化碳等，分离空气制氧时通过分子筛将空气中的氮气吸附，剩余气体经净化后成为高纯氧气，则制得的“氧气”中仍含有稀有气体等成分，属于混合物。 （2）A剂为白色颗粒，B剂为黑色粉末，二氧化锰为黑色固体，则B剂为二氧化锰。过碳酸钠加水溶解会分解生成碳酸钠和过氧化氢，反应仓中生成氧气发生的是过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气的反应，表达式为过氧化氢水+氧气。 操作①中观察到仓壁变得温热，由此说明反应仓中发生的反应伴随放热。 （3）加湿仓中的水除了有过滤杂质的作用外，还可以起到的作用是润湿氧气，且可通过观察气泡的快慢来判断氧气的输出速率等。 （4）B剂为二氧化锰，在该反应中作催化剂，反应前后质量和化学性质不变，所以连续供氧不需要补充B剂。 （5）简易制氧机中原料用过氧化氢溶液和二氧化锰比高锰酸钾更适合，主要原因是高锰酸钾制氧气时反应条件为加热，过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气不需加热，节约能源，操作简单。 （6）B与A相比，用注射器代替长颈漏斗，可控制液体药品的流速，具有能控制反应速率的优点。 （7）自制简易制氧机的一般思路是：在选取制氧的化学反应原理后，模拟一般气体制备所需的发生装置和收集装置，并根据实际需要增加净化装置。 （8）过碳酸钠粉末是固体，过氧化氢溶液是液体，固体相对液体更易于携带和保存，所以家用制氧剂用过碳酸钠粉末替代过氧化氢溶液，优点之一是易于携带和保存。市场上家庭制氧机选择时，除经济实惠外，还需要考虑制氧机的制氧纯度、安全性等。 （9）蜡烛熄灭的瞬间看到“白烟”升起，是由于蜡烛火焰中存在石蜡蒸气，石蜡蒸气凝结成的石蜡小颗粒分散到空气中形成“白烟”。带火星的木条放在集气瓶口，复燃，说明集气瓶内收集满了浓度较高且支持燃烧的气体，连线如下： 。 拓展培优 16．“制氧机”在生产生活中有重要的应用。某校实践小组的同学在老师的帮助下，对制氧机需求场景、类型、原理及自制供氧器等展开了如下项目化学习实践活动。 任务一：调查需求制氧机的场景 【走访调查】同学们通过走访各类人群，了解到需求制氧机的场景有高原地区、医疗保健、航空航天、潜水、水产养殖等。 【交流讨论】 (1)高原地区的旅行人员和边防战士需求的制氧机应具备的特点是 。 任务二：了解市场制氧机的类型 【查阅资料】目前市场上常用的制氧机主要有：电子制氧机、分子筛式制氧机、化学药剂制氧机和富氧膜制氧机等。空间站采用电解水制氧机。 【分析思考】 (2)分子筛式制氧机将压缩的空气压入分子筛吸附塔，N2、CO2等被吸附，流出高纯度的医用氧气。从微观角度分析，压缩空气过程中发生改变的是 。 (3)空间站电解水制氧机的反应原理是 (用化学方程式表示)。 任务三：探究化学药剂制氧原理 【阅读理解】同学们阅读了过碳酸钠化学药剂制氧机说明书，了解了其所用药剂和工作原理。 【构建模型】小组同学将了解到的工作原理构建模型如图： 【小组讨论】 (4)制氧机外壳上留有观察窗，目的是用于观察 。 【进行实验】 (5)为探究该制氧机的反应原理，小组同学进行如表实验。 实验步骤 实验现象 实验结论 ①向试管中加入少量过碳酸钠，加水溶解，将带火星的木条伸入试管中 带火星的木条不复燃 二氧化锰是该反应的催化剂 ②向①实验后的试管中加入少量二氧化锰，再将带火星的木条伸入试管中 产生大量气泡， 【反思评价】 (6)小花同学认为结论不严谨，理由是 。 任务四：设计并制作简易供氧器 【设计制作】小组同学结合已学知识，根据已有条件设计简易供氧器，如图所示，并进行实验。 【结果分析】 (7)实验没有达到预期效果，原因是 。 【成果分享】 (8)通过学习，同学们进一步认识到氧气与人体健康的密切关系，体会到选择制氧机需根据需求的场景，制作供氧器需考虑 (写一点)等因素。 【答案】(1)操作简单/轻便便携/续航时间长（合理即可） (2)分子间的间隔 (3)2H2O2H2↑+O2↑ (4)产生氧气的速率 (5)带火星的木条复燃 (6)还需证明二氧化锰在反应前后质量和化学性质不变 (7)导气管伸入过氧化氢溶液中，气体不能导出 (8)原理正确/安全可靠/方便携带/试剂用量合理/速率适中/操作简单/成本较低（合理即可） 【详解】（1）高原地区的旅行人员和边防战士需求的制氧机应具备的特点是操作简单(或轻便便携或续航时间长)； （2）从微观角度分析，压缩空气过程中发生改变的是分子的间隔变小； （3）水在通电的条件下分解生成氢气和氧气，反应的化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑； （4）氧气不易溶于水，制氧机外壳上留有观察窗，目的是用于观察产生气泡的速率，从而能观察到产生氧气的速率； （5）过氧化氢在二氧化锰催化作用下产生大量氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则向①实验后的试管中加入少量二氧化锰，再将带火星的木条伸入试管中产生大量气泡，带火星的木条复燃； （6）催化剂能改变化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后不变，则小花同学认为结论不严谨，理由是还需证明二氧化锰在反应前后质量和化学性质不变； （7）由于导管伸入过氧化氢溶液中，气体不能导出，所以实验没有达到预期效果； （8）制作供氧器需考虑原理正确(或安全可靠或方便携带或试剂用量合理或速率适中或操作简单或成本较低)等因素。 17．完成下列小题： (1)氧气的制取与性质 ⅰ．图中仪器甲的名称是 。用高锰酸钾制取并收集较纯净的O2，应选择的装置组合为 （填序号），反应的化学方程式为 。 ⅱ．若用BF装置组合制取并收集氧气，长颈漏斗末端要插入液面以下，目的是 。B装置的导管口应与F装置的 （填“m”或“n”）端管口相连。 ⅲ．与B装置相比，C装置的优点是 。 (2)制作简易供氧器 化学小组设计简易供氧器如图所示，用过碳酸钠粉末（2Na2CO3·3H2O2）和MnO2制氧。 ⅰ．制作简易供氧器时，需要考虑的因素有 （多选，填序号）。 a．原料是否环保、易得   b．操作是否简便、安全  c．装置气密性是否良好 ⅱ．对产生的氧气进行洗涤和加湿有利于人体呼吸，向加湿仓中加水，最恰当的位置是 （填序号）。可通过观察 来判断氧气的流速。 【答案】(1) 酒精灯 AD 形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗口逸出 m 能控制反应速率 (2) abc B 气泡产生的速度 【详解】（1）ⅰ、图中仪器甲的名称是酒精灯； 用高锰酸钾制取并收集较纯净的氧气，该反应为固体加热型，发生装置可选择A，排水法收集的气体较排空气法纯净，氧气不易溶于水，收集较纯净的氧气，可选择D排水法，故应选择的装置组合为AD； 高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为； ⅱ、若用BF装置组合制取并收集氧气，长颈漏斗末端要插入液面以下，目的是形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗逸出； 氧气密度比空气大，则B装置的导管口应与F装置的m端管口相连； ⅲ、与B装置相比，C装置可以通过分液漏斗控制液体的滴加速度，从而控制反应速率； （2）ⅰ、制作简易供氧器时，原料是否环保、易得，操作是否简便、安全，装置气密性是否良好都需要考虑，故选abc； ⅱ、对产生的氧气进行洗涤和加湿有利于人体呼吸，往加湿仓中加水，最恰当的位置是B，C点位置太低，起不到加湿的作用，A点位置太高，不便于加试剂； 氧气不易溶于水，可通过观察加湿仓中气泡产生的快慢来判断氧气的流速。 23 / 35 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $