第2章跨学科实践活动1制作简易供氧器备课包--2025-2026学年九年级化学沪教版上册

跨学科实践活动1 制作简易供氧器 【活动目标】进一步巩固对氧气性质和实验室制取氧气的原理与装置的认识；了解实现物质定量转化的方法；综合应用多学科知识和工程技术手段解决实际问题。 活动任务一 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，通过查阅资料和市场调查分析这两类制氧机的特点 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 主要包括分子筛、压缩机等结构 利用分子筛物理吸附和解吸技术。制氧机内装填分子筛，在_____时可将空气中的______吸附，剩余的未被吸收的______被收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气 将便携式制氧机接通电源，调节流量至所需位置，戴好吸氧管或面罩，即可开始吸氧 加压 氮气 氧气 活动任务一 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，通过查阅资料和市场调查分析这两类制氧机的特点 制氧机类型 使用的药品 结构 工作原理 使用方法 氧烛 氯酸钠、金属粉末、少量催化剂 芯体、绝热材料、金属盖内的过滤材料等 氧烛主要以固体含氧化合物为原料，通过催化热分解，制备高纯化学氧 供氧时，只需按动或拉动一下启动结构，达到一定初期温度后，氯酸钠会在催化剂的作用下分解，产生氧气和其他物质，并靠反应产生的热量维持反应的进行 【思考】1. 两类制氧机与实验室制氧气有何联系与区别？ 联系：它们都是用来提供_______的不同技术或方法。 区别：它们的工作原理、使用场合、便携性以及操作的复杂性。 ①便携式制氧机和氧烛更侧重于在特定环境下的快速供氧能力， 而实验室制O2则侧重于通过化学反应在控制条件下产生氧气。 ②便携式制氧机和氧烛更适合于移动或无电源环境，而实验室 制氧则多用于教育和科研环境。 2. 便携式制氧机是如何控制生成氧气的 速率的？ 根据医生的处方或个人需要，通过流量 控制按钮或按钮设置所需的氧气流量。 氧气 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。 (1)便携式制氧机的原料为空气，可反复利用，使用简单、携带方便，能在不同的场所满足各种不同层次人群需求；经济耐用、安全性好。但是电池续航时间有限，需要定期充电或更换电池，可能在某些情况下影响使用。 (2)氧烛对许多特殊环境条件下的应急供氧非常适应，根据需求可设计成不同形状、不同供氧速度、不同供氧量的装置；便于 携带，使用简单；在应急救护方面有其独特的优势。但采用化学反应制氧，在安全性和经济耐用性方面不如便携式制氧机。 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？ 为了确保整个放氧过程自动完成，通常需要在产氧药块中加 入 一定量的金属粉末作为燃料(如镁粉、铁粉等)，以便产生 瞬间高温，促使反应进行 。 【讨论】氧烛作为一种固态氧源，主要用于军事和医疗急救， 结构如图所示。早期产氧药块选用氯酸钾，但因其不易启动等缺点，后期改用化学性质相似的氯酸钠(NaClO3)。氧烛中还有 少量镁粉，使用时触发镁粉燃烧放热，使氯酸钠分解，即可得 到氧气。从物质组成的角度，分析氯酸钾和氯酸钠均可作为产 氧药块的原因是__________________。从物质受热分解温度 的角度，推测氯酸钠比氯酸钾具备的优势是________________________________。 二者都含有氧元素 氯酸钠受热分解的温度比氯酸钾低 活动任务二 设计并制作一款简易的供氧器 1.设计简易供氧器 (1)设计原理：化学药剂制氧机原理与实验室分解过氧化氢制 氧气的原理基本相同，反应都是在_______进行。产品装置 与实验室分解过氧化氢制氧气的类似，均包括气体________ 装置和_______装置，反应仓相当于气体_______装置，加湿 仓(过滤仓)相当于___________，“长进短出”可以加湿或洗 气；不同的是制氧机增加了加湿过滤净化装置。 其制氧剂为过碳酸钠(化学式为2Na2CO3•3H2O2)和二氧化锰。 过碳酸钠加水溶解会分解生成Na2CO3和H2O2 。 生成氧气的反应符号表达式是： _____________________ 常温下 发生 收集 发生 多功能瓶 H2O2 H2O + O2 MnO2 (2)供氧器结构设计 【讨论】①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验证过滤仓导出的气体是氧气的方法:____________________ _________________________________________________。 ③如图1所示，利用塑料瓶、吸管等废旧物品制作简易供氧器。通过观察洗气装置中的_______________________现象判断氧气的流速。 ④将图1改成图2、图3的优点是___________________________ A B 将带火星的木炭放在过 滤仓的导管口处，若木条复燃，说明导出的气体是氧气 长导管口气泡冒出的速率 产氧和洗气装置一体化，更方 便使用 2.装置的分析与评价 (1)制氧效果可以从制氧速度快慢、是否能持续等方面评价； (2)装置外观可以从是否美观、结构是否合理等方面评价； (3)材料成本可以从装置的材质、原料的价格是否合理等方面 评价； (4)使用便捷可以从能否控制气体发生的速率、是否方便携带 等方面评价。 3.撰写使用说明书（范例） 装置介绍：本产品是一种小型便携式供氧器，混合过碳酸钠 和二氧化锰即可生成氧气，操作简单，使用方便。 结构与工作原理：由反应仓和加湿过滤仓两部分组成，利用 过碳酸钠溶于水时生成碳酸钠和过氧化氢，二氧化锰作催 化剂，使过氧化氢快速分解产生氧气的原理。 使用方式：在反应仓内加入适量的水，先放入过碳酸钠，再 放入二氧化锰，即可分解产生氧气。 使用注意事项：过碳酸钠需干燥低温保存；使用时注意控制 二氧化锰的用量，不宜过多，避免反应过快。 课堂总结 一台简易供氧器应该具备的要求： 功能性 可行性 高效性 操作性 其他方面 氧气可制备 气密性良好，氧气不泄漏 氧气产生速率适当 装置简易便于使用界面友好 成本经济外观好看环保 $ “唯美课堂” 初三化学导学案 第2章 第2章 空气与水资源 跨学科实践活动1 制作简易供氧器 【活动目标】进一步巩固对氧气性质和实验室制取氧气的原理与装置的认识；了解实现物质定量转化的方法；综合应用多学科知识和工程技术手段解决实际问题。 【活动任务】 活动任务一 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，通过查阅资料和市场调查分析这两类制氧机的特点 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 主要包括分子筛、压缩机等结构 利用分子筛物理吸附和解吸技术。制氧机内装填分子筛，在_____时可将空气中的______吸附，剩余的未被吸收的______被收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气 将便携式制氧机接通电源，调节流量至所需位置，戴好吸氧管或面罩，即可开始吸氧 氧烛 氯酸钠、金属粉末、少量催化剂 芯体、绝热材料、 金属盖内的过滤材料等 氧烛主要以固体含氧化合物为原料，通过催化热分解，制备高纯化学氧 供氧时，只需按动或拉动一下启动结构，达到一定初期温度后，氯酸钠会在催化剂的作用下分解，产生氧气和其他物质，并靠反应产生的热量维持反应的进行 【思考】1. 两类制氧机与实验室制氧气有何联系与区别？ 联系：它们都是用来提供_______的不同技术或方法。 区别：它们的工作原理、使用场合、便携性以及操作的复杂性。 ①便携式制氧机和氧烛更侧重于在特定环境下的快速供氧能力，而实验室制氧气则侧重于通过化学反应在控制条件下产生氧气。 ②便携式制氧机和氧烛更适合于移动或无电源环境，而实验室 制氧则多用于教育和科研环境。 2. 便携式制氧机是如何控制生成氧气的速率的？ 根据医生的处方或个人需要，通过流量控制按钮或按钮设置 所需的氧气流量。 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。 (1)便携式制氧机的原料为空气，可反复利用，使用简单、携带方便，能在不同的场所满足各种不同层次人群需求；经济耐用、安全性好。但是电池续航时间有限，需要定期充电或更换电池，可能在某些情况下影响使用。 (2)氧烛对许多特殊环境条件下的应急供氧非常适应，根据需求可设计成不同形状、不同供氧速度、不同供氧量的装置；便于携带，使用简单；在应急救护方面有其独特的优势。但采用化学反应制氧，在安全性和经济耐用性方面不如便携式制氧机。 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？ 为了确保整个放氧过程自动完成，通常需要在产氧药块中加入一定量的金属粉末作为燃料（如镁粉、铁粉等），以便产生瞬间高温，促使反应进行 。 【讨论】氧烛作为一种固态氧源，主要用于军事和医疗急救，结构如图所示。 早期产氧药块选用氯酸钾，但因其不易启动等缺点，后期改用化学性质相似 的氯酸钠(NaClO3)。氧烛中还有少量镁粉，使用时触发镁粉燃烧放热，使 氯酸钠分解，即可得到氧气。从物质组成的角度，分析氯酸钾和氯酸钠均可 作为产氧药块的原因是____________________。从物质受热分解温度的角度， 推测氯酸钠比氯酸钾具备的优势是________________________________。 活动任务二 设计并制作一款简易的供氧器 1.设计简易供氧器 (1)设计原理：化学药剂制氧机原理与实验室分解过氧化氢制氧气的原理基本相同，反应都是在_______ 进行。产品装置与实验室分解过氧化氢制氧气的类似，均包括气体________装置和_______装置，反应仓相当于气体_______装置，加湿仓(过滤仓)相当于 ___________，“长进短出”可以加湿或洗气；不同的是 制氧机增加了加湿过滤净化装置。 其制氧剂为过碳酸钠(化学式为2Na2CO3•3H2O2)和二氧化锰。 过碳酸钠加水溶解会分解生成Na2CO3和H2O2 。 生成氧气的反应符号表达式是：___________________________ (2)供氧器结构设计 图1 图2 图3 【讨论】①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验证过滤仓导出的气体是氧气的方法:__________________________________________________ ________________________________________________________。 ③如图1所示，利用塑料瓶、吸管等废旧物品制作简易供氧器。通过观察洗气装置中的___________ ____________现象判断氧气的流速。 ④将图1改成图2、图3的优点是_______________________________________________。 2.装置的分析与评价 (1)制氧效果可以从制氧速度快慢、是否能持续等方面评价； (2)装置外观可以从是否美观、结构是否合理等方面评价； (3)材料成本可以从装置的材质、原料的价格是否合理等方面评价； (4)使用便捷可以从能否控制气体发生的速率、是否方便携带等方面评价。 3.撰写使用说明书（范例） 装置介绍：本产品是一种小型便携式供氧器，混合过碳酸钠和二氧化锰即可生成氧气，操作简单，使用方便。 结构与工作原理：由反应仓和加湿过滤仓两部分组成，利用过碳酸钠溶于水时生成碳酸钠和过氧化氢，二氧化锰作催化剂，使过氧化氢快速分解产生氧气的原理。 使用方式：在反应仓内加入适量的水，先放入过碳酸钠，再放入二氧化锰，即可分解产生氧气。 使用注意事项：过碳酸钠需干燥低温保存；使用时注意控制二氧化锰的用量，不宜过多，避免反应过快。 学科网（北京）股份有限公司 $