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课件--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学课件围绕氧气制取原理、装置及跨学科实践应用展开，从不同人群供氧需求导入，通过表格梳理需求与供氧器特点，对比商品化供氧器原理与实验室制取方法，搭建从理论到实践的学习支架。 其亮点是以“设计高原旅行简易供氧器”为项目，融合科学探究与实践（设计流速调节、湿化装置）、科学思维（对比装置异同、定量计算H₂O₂消耗量）、化学观念（物质性质决定用途）。采用任务驱动式教学，学生通过分析需求、设计方案提升综合能力，教师可借助此资料落实跨学科实践，增强教学实效性。

跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器 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。 任务一　了解需求 1．哪些人群在哪些情境中会用到供氧器？相应的供氧器应具有怎样的特点？ 人群 呼吸系统疾病患者 高原旅行者 消防员、矿工 飞机乘员 家庭保健 使用情境 医院治疗 登山、高原旅游 火灾救援、矿井 飞机舱内失压应急 日常吸氧保健 供氧需求 氧气纯度高、流量稳定 快速补氧、便携 防爆、高容量供氧 自动触发、无需电源 安全、低浓度 任务二　获取信息 2．目前商品化供氧器的类型及工作原理如表。 供氧器类型 工作原理 液氧供气系统 低温液态氧（－183.0 ℃）汽化：汽化过程中________（填“吸热”或“放热”） 高压氧气瓶 压缩气态氧（O2）：从微观角度分析，氧气压缩过程中，____________________减小 分子筛制氧机 如图是分子筛制氧机工作过 程的微观示意图，空气经过 分子筛时，分子筛吸附掉部 分______（填化学式），制 得高浓度氧气。该过程发生 __________变化（填“物理”或“化学”） 吸热 氧分子间的间隔 N2 物理 供氧器类型 工作原理 电解水制氧机 电解水：________________________（写化学方程式） 氧烛 氯酸钠（NaClO3）受热分解：2NaClO3 2NaCl＋3O2↑ 化学制氧机 化学试剂反应产生氧气：如在常温下用过氧化钠（Na2O2）固体与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，反应的化学方程式为________________________________ 2H2O 2H2↑＋O2↑ 2Na2O2＋2CO2 ══ 2Na2CO3＋O2 3.如图1是市面上某常见的小型供氧器。     （1）查阅资料，了解供氧器的工作原理： ①该供氧器的主要结构有反应仓、加湿过滤仓、出氧口、吸氧管等。结合图2分析，其中______仓（填“甲”或“乙”，下同）为反应仓，______仓为加湿过滤仓，且可根据__________________判断产生氧气的速率。 甲 乙 产生气泡的快慢 ②使用时向甲仓中加入制氧剂（如图3），其中A剂、B剂分别为过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）、二氧化锰，A剂与水接触后分解生成碳酸钠和过氧化氢，再与B剂接触生成氧气，B剂在反应前后___________________不变，作催化剂。 质量和化学性质 （2）比较该供氧器与实验室制取氧气的异同：   该供氧器 实验室 制氧 原理 ___________________________________________、 2H2O22H2O＋O2↑ 加热高锰酸钾：_____________________ __________________________； 过氧化氢分解：2H2O22H2O＋O2↑ 2Na2CO3·3H2O2 ══ 2Na2CO3＋3H2O2 2KMnO4 K2MnO4＋MnO2＋O2↑   该供氧器 实验室 仪器 装置 该供氧器装置与实验室过氧化氢分解制取氧气的装置类似。图4为实验室制取氧气的发生装置，利用过氧化氢分解制取氧气应选择的发生装置为________（填字母）。结合图2分析，供氧器中的甲仓相当于该装置中的__________（填仪器名称，下同），吸氧管相当于该装置中的__________ 收集 方法 直接通过吸氧管输出，无需单独收集 排水法：依据是_____________________ ______________； 向上排空气法：依据是_______________ ______________ b 锥形瓶 导管 氧气不易溶于水，且 不与水反应 氧气的密度比 空气大 任务三　设计制作 4．高原地区空气稀薄，吸入的氧气量不足易引发高原反应；同时空气湿度低，直接吸入干燥氧气会引发呼吸道不适。请与化学小组一起，进行“高原旅行简易供氧器”的制作。 【设计实验】（1）梳理制作“高原旅行简易供氧器”的要求与具体措施。 设计维度 要求 具体措施 制氧方法 反应速率适中，反应物易获取和储存 化学小组选用3%的医用H2O2溶液、MnO2 氧气流速 0.5～2 L/min，可调节 设置简易的流速调节装置 氧气湿度 湿润氧气 输出气体前通过装有__________的“湿化瓶” 安全标准 确保安全，防止爆炸、液体误吸和中毒 ①反应仓需有安全泄压通道； ②确保液体不会被吸入吸氧管； ③所有接触反应物和气体的材料必须_______________________（如玻璃、硅胶管、塑料等） 蒸馏水 不与试剂反应且无毒 （2）同学们依据上述表格设计如图5所示供氧器。 ①为确保氧气流速满足要求，可在______（填“A”或“B”）处增加气体流量调节阀。 ②为润湿氧气，并能被使用者顺利吸入，请在虚线框内将导管补画 完整。 B ③某使用者以1 L/min的流速吸氧32 min（标准状况下，氧气的密度约为1.4 g/L），计算理论上需消耗H2O2的质量。 （相对原子质量：H－1　O－16） 解：使用者吸入氧气的质量为1 L/min×32 min×1.4 g/L＝44.8 g。 设理论上需消耗H2O2的质量为x。 2H2O22H2O＋O2↑ 68 32 x 44.8 g ＝，x＝95.2 g 答：理论上需消耗H2O2的质量为95.2 g。 1．（2025秋清远期中）如图为某同学自制的鱼缸氧气补给装置，下列相关说法错误的是 （　　）   A．使用时挤压甲瓶使液体进入乙瓶即可产生O2 B．可通过观察计泡器判断氧气的产生速率 C．为使更多O2溶于水中，气体细化器应放入鱼缸底部 D．使用过程中甲、乙瓶中的试剂均需要随时补充 D 2．【基础实验与跨学科实践】     Ⅰ.实验室制取氧气（如图1） （1）仪器①的名称是__________。 （2）利用高锰酸钾制取并收集氧气应选择的装置组合为______________（填字母），反应的化学方程式为_____________ ________________________。 酒精灯 AC（或AE） 2KMnO4 K2MnO4＋MnO2＋O2↑ Ⅱ.制作简易供氧器（如图2） （3）过碳酸钠遇水分解为碳酸钠和过氧化氢，过氧化氢进一步发生反应：__________________________（填化学方程式）。与利用高锰酸钾制取氧气相比，该方法具有的优点是________________________ _____________（写一条）。 （4）小塑料杯中的水和奶茶杯中的水作用________（填“相同”或“不同”），该装置还可以进行改进的地方是____________________ ____________________________（写一条）。 2H2O2 2H2O＋O2↑ 反应不需要加热，更安全 （合理即可） 不同 增加氧气流速调节装 置（或增加压强缓冲装置等） 3．（2025秋苏州期中改编）氧烛是一种便捷式供氧设备（如图），其产氧原理为通过撞击火帽产生热量，使产氧药块中的氯酸钠（NaClO3）分解，反应的化学方程式为2NaClO32NaCl＋3O2↑。 （1）运输氧烛时需要注意_________________ ________________（写一条）。 （2）为使该设备能实现供氧4.8 kg，则至少应 装填多少NaClO3? （相对原子质量：O－16　Na－23　Cl－35.5） 避免撞击（或保持低温环境等） （2）为使该设备能实现供氧4.8 kg，则至少应装填多少NaClO3? （相对原子质量：O－16　Na－23　Cl－35.5） 解：设至少应装填NaClO3的质量为x。 2NaClO3 2NaCl＋3O2↑ 213 96 x 4.8 kg ＝，x＝10.65 kg 答：至少应装填NaClO3的质量为10.65 kg。 参考答案 1．D 2．（1）酒精灯 （2）AC（或AE）　2KMnO4 K2MnO4＋MnO2＋O2↑ （3）2H2O2 2H2O＋O2↑ 反应不需要加热，更安全（合理即可） （4）不同　增加氧气流速调节装置（或增加压强缓冲装置等） 3．（1）避免撞击（或保持低温环境等） （2）解：设至少应装填NaClO3的质量为x。 2NaClO3 2NaCl＋3O2↑ 213 96 x 4.8 kg ＝，x＝10.65 kg 答：至少应装填NaClO3的质量为10.65 kg。 $