第5单元跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器课件--2025-2026学年九年级化学人教版上册

动手制作各小组根据优化后的方案，领取所需材料与器材，分工协作完成简易供氧器的制作。教师巡视指导重点关注实验操作规范性，如药品取用装置气密性。检查方法，将导管一端浸入水中，用手紧握反应容器，观察导管口是否有气泡冒出。装置连接的密封性，避免氧气泄漏影响供氧效果。安全操作，如使用加热装置时，防止烫伤过氧化氢溶液，避免接触皮肤的。调试与改进制作完成后，各小组进行调试实验，检验氧气产生，通过排水法收集，少量用带火星的木条检验木条复燃，说明氧气制备成功。测试核心功能，如医疗急救供氧器测试便携性，高原供氧器测试供氧时长与调节功能、水下供氧器测试防水与氧气输送效果。优化改进，针对调试中发现的问题，如供气量过小、装置漏气、不够便携等进行修改，记录改进过程与结果。 《跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器》 目录 认识供氧器的需求与应用场景 探究供氧器的制氧原理与材料选择 理解供氧装置结构与工作流程 定量计算制氧剂用量与供氧效果关系 设计与优化简易供氧器方案 成果展示与跨学科实践反思 01 02 03 04 05 06 01 认识需求 供氧器的应用场景 供氧需求 ■ 老年人与呼吸疾病患者： 因肺功能减弱，需持续低流量吸氧以缓解缺氧症状 ■ 高原地区人群： 高海拔导致氧气稀薄，易引发头痛、乏力，需临时补氧 ■ 医疗急救场景： 危急时刻保障呼吸通畅，维持生命体征稳定 功能要求 城市家庭使用 ● 便携性要求适中： 主要在室内使用，装置可稍大 ● 供氧时间长： 需支持长时间连续供氧 ● 操作安全简单： 适合老年人独立操作，防误触设计 户外探险使用 ● 高度便携轻巧： 需随身携带，体积小、重量轻 ● 快速启动供氧： 应对突发高原反应 ● 环境适应性强： 耐低温、防震、密封性好 1 2 特点总结 供氧器特点 城市家庭 供氧时间长 操作安全 噪音低 户外探险 便携轻巧 快速供氧 环境适应性强 医疗急救 供氧精准 稳定性高 应急响应快 02 制氧原理探秘 从化学反应看材料选择 实验室制氧原理 ■反应原理： 使用过氧化氢（）在二氧化锰（）催化下分解生成氧气： ●催化剂作用 ▶ 加快反应速率，自身不参与消耗 ★实验装置包括锥形瓶、分液漏斗、导管和集气瓶 过碳酸钠反应机制 化学反应过程 应用与安全优势 ● 便携稳定 ➤ 固体形态易于储存和运输 ● 反应可控 ➤ 产氧速率适中，适合家庭保健使用 ● 副产物无害 ➤ 生成物为水和碳酸钠，环境友好 ■溶解分解： 过碳酸钠（）溶于水释放出过氧化氢： ■催化产氧： 过氧化氢在催化剂作用下迅速分解： 03 结构探秘 揭开供氧器的面纱 部件识别 ■ 气瓶： 储存制氧反应物，密封防漏 ■ 减压阀： 控制氧气输出压力，确保安全稳定 ■ 导管与面罩： 实现氧气从装置到人体的传输路径 气流解析 ① 氧气生成 ➤ 过碳酸钠溶于水释放 ② 催化分解 ➤ 在催化剂腔中分解产氧 ③ 气体流向 ➤ 氧气经导管→减压阀→面罩 ● 催化剂位于反应核心区，加速产氧不参与消耗 04 定量计算 揭秘供氧背后的数字规律 化学方程式计算 ■ 质量守恒定律： 化学反应前后，物质的总质量保持不变。 ■ 计算步骤： ① 写出配平的化学方程式 → ② 标出相关物质的质量比 → ③ 列比例式求解未知量 ★ 关键：各物质间的质量比 = 相对分子质量 × 系数 试剂配比影响分析 实验数据分析 ● 数据来源：某便携式供氧器说明书 ● A剂（过碳酸钠）：每袋100g ● B剂（二氧化锰）：每袋3g ● 观察趋势： → 增加A剂用量 → 平均供氧量提升 → B剂作为催化剂，主要影响反应速率 规律总结 ■ 保健吸氧（1袋A+1袋B）： 供氧量≥320mL/min，持续15分钟以上 ■ 一般缺氧（2袋A+1袋B）： 供氧量≥500mL/min，持续25分钟 ★ 结论：A剂量决定总产氧量，B剂量控制分解速度 1 2 05 设计与优化 动手制作简易供氧器 制氧原理 ■ 反应原理： 采用过碳酸钠（A剂）与水反应生成过氧化氢，再由二氧化锰（B剂）催化分解产生氧气： ■ 装置结构： 包含反应仓、催化剂室、导气管和出氧口，确保气体安全导出。 设计草图 部件功能说明 ● 反应仓：盛装A剂与水，启动主反应 ● 催化剂室：放置B剂，控制产氧速率 ● 导气管：连接各模块，引导氧气流动 ● 出氧口：接面罩或鼻吸管，实现供氧 草图绘制要点 ① 按照从下到上的顺序布局反应单元 ② 标注关键接口与密封部位 ③ 使用箭头标明氧气流向 ④ 留出加料口和排气阀位置 1 2 用量指南 试剂精确用量 ● A剂（过碳酸钠）：每袋100g，按需选用1-3袋 ● B剂（二氧化锰）：每袋3g，与A剂配套使用 ● 水量控制：200mL清水激活反应 操作步骤 ① 将A剂倒入反应仓 ② 加入指定量清水 ③ 放入B剂并密封装置 ④ 打开导气阀开始吸氧 注意事项 ★ 避免试剂直接接触皮肤 ★ 使用后及时通风 ★ 儿童须在成人监护下操作 ★ 远离明火存放 06 成果展示 实践与反思 设计图解 ■ 装置组成： ① 反应仓 ➤ 容纳A剂与B剂发生反应 ② 导气管 ➤ 引导氧气流向面罩 ③ 气压阀 ➤ 控制气体流速，保障安全 ■ 工作原理： 过碳酸钠溶于水释放催化分解→ 生成并导出使用 ★ 整个过程无需外部电源，便携高效 问题与优化 常见问题 ● 氧气泄漏 ➤ 接口密封性不足 ● 产氧速率不稳定 ➤ 催化剂分布不均 ● 装置体积过大 ➤ 结构布局不合理 ● 操作复杂 ➤ 缺乏清晰标识和说明 改进策略 ● 使用橡胶密封圈加强连接处 ● 将B剂封装在可渗透膜中均匀释放 ● 优化反应仓形状，减小整体体积 ● 增加标签指示，编写简明操作指南 ★ 提升实用性、安全性与用户体验 1 2 STEAM收获 学科融合体现 ■ 科学（S）： 应用化学反应原理与定量计算 ■ 技术（T）： 选用合适材料与制氧机制 ■ 工程（E）： 设计结构、测试与迭代优化 社会价值思考 ■ 创新意义： 为特殊环境提供低成本供氧方案 ■ 责任意识： 关注健康需求，用科技服务生活 ■ 可持续思维： 注重安全性与环保性设计 下 课 Lavf60.16.100 $