第五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同步分层提优训练-2026-2027学年九年级化学人教版九年级上册

**基本信息** 跨学科实践活动同步练，以“设计制作简易供氧器”为情境，分层覆盖基础认知、应用分析及综合实践，通过原理探究-装置设计-实践优化路径巩固氧气制备与性质等核心知识，培养科学探究与实践能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知层|氧气性质与用途、化学方程式书写|以填空形式考查基础知识点，如氧气供给呼吸、过氧化氢分解方程式| |应用分析层|装置原理分析、反应控制|结合自制供氧器情境，分析水的作用、反应停止原理，体现科学思维| |综合实践层|制氧计算、装置优化、试剂选择|通过制氧机迭代对比、生氧试剂性能分析，培养问题解决与创新意识|

跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 1．供氧自救器可用于生产生活中遇到有害气体时应急自救，某兴趣小组探究并自制了供氧自救器。 活动I：探究供氧自救器 【分析原理】为防止人体吸入有害气体，使用自救器时夹住鼻子，只用嘴呼吸，使气体在“气囊→人体→CO2清洁罐→气囊”间形成循环(如图1所示)。 【交流讨论】 (1)用氧气瓶为人体提供氧气，是因为氧气能供给 。 (2)氧气经压缩储存于氧气瓶中，从微观角度分析，氧气可被压缩是因为 。 (3)CO2清洁罐中填充有CO2吸收剂。小组同学讨论后认为：氢氧化钠和氢氧化钙均可吸收CO2，理由是 。资料显示：氢氧化钠比氢氧化钙价格高，且具有强烈的腐蚀性。故实际选用氢氧化钙作CO2吸收剂。 活动II：自制简易供氧自救器 小组同学利用化学方法提供氧气，制作简易供氧自救器。 【回忆旧知】 (4)获取氧气的化学方法： 一是加热高锰酸钾，反应的化学方程式为 ； 二是混合过氧化氢溶液和二氧化锰，反应的化学方程式为。 小组同学经讨论选择了第二种方法。 【设计制作】参照图1所示原理，利用透明塑料板、导管等材料，设计并制作了图2所示的简易供氧自救器(鼻夹、排气阀等未画出)。 【分析讨论】使用时，打开开关、，从注液口加入适量过氧化氢溶液，自救器开始工作。 (5)工作时，乙中水的作用是 (写一条即可)。 (6)关闭开关a可使制氧室中的反应基本停止，其原理是 。 【实践应用】小组同学试用了自制的简易供氧自救器，效果很好。 反思拓展： (7)供氧自救器需要科学维护，应定期检查： (写一条即可)。 2．某学习小组进行“设计制作供氧器”的跨学科实践活动。 Ⅰ.家用制氧机研究 （1）某款家用制氧机的结构如图。 ①制氧原理：a.； b.H2O2在二氧化锰催化下生成氧气。 写出步骤b反应的化学方程式： 　 ；上述两步原理都属于　 　 （填基本反应类型）。 ②实验室制取氧气的收集装置相当于上图中　 　 仓。 （2）该制氧反应总原理可表示为。 ①根据化学方程式计算：157g过碳酸钠（2Na2CO3•3H2O2相对分子质量为314）分解产生氧气的质量。　 　 。 ②157g过碳酸钠分解产生的氧气　 　 （填“能”或“不能”）满足一般吸氧的最低要求（平均供氧量≥0.7g/min，供氧时间≥25min）。 （3）学习团队将自制的供氧器在1.0版基础上迭代优化为2.0版（如下图）。 ①1.0版制氧机装入适量试剂后，盖紧瓶盖；当观察到　 　 可得到较纯净氧气。 ②比较2.0版优于1.0版的优点有　 　 。 Ⅱ.自救呼吸器研究 小组设计了在缺氧环境或出现高浓度有毒有害气体环境下逃生时使用的自救呼吸器。其设计思路如图甲所示，自救呼吸器的结构如图乙所示（其中箭头方向表示气体流动方向）。 （4）呼吸气路的设计：自救呼吸器使用时，需用鼻夹夹住鼻子，用嘴咬合呼吸软管进行呼吸。在正常呼气时，单向阀A和B的开闭情况是　 　 （选填“A打开，B闭合”或“A闭合，B打开”）。 （5）生氧试剂的选择：小金查阅资料发现超氧化物（用MO2表示，其中M为+1价）可与人呼出气中的CO2、H2O反应生成O2，其反应的化学方程式为：4MO2+2H2O＝4X+3O2；4MO2+2CO2＝2M2CO3+3O2。X的化学式为　 　 。 （6）500g超氧化钾（KO2）和500g超氧化钠（NaO2）的生氧性能如图丙所示。小金依据人正常呼吸时需要生氧试剂的生氧速度不低于lL/min，并结合自救呼吸器的结构和生氧试剂的生氧性能，选取了KO2作为生氧试剂。选取KO2的优点是　 　 。 （7）影响自救呼吸器有效防护时间的因素有　 　 （选填序号）。 ①生氧试剂的质量 ②外界有毒有害气体浓度 ③外界氧气浓度 ④生氧试剂的种类 $