第四单元跨学科实践活动2 基于特定需求设计和制作建议供氧器导学案-2025-2026学年化学鲁教版九年级上册

《跨学科实践活动2 基于特定需求设计和制作简易供氧器》导学案 版本 鲁教版 - 初中化学 - 九年级上册 化学观念层面认识氧气制取的核心原理与物质转化规律。 科学思维依托制氧需求，完成装置设计、缺陷分析与方案优化。 科学探究全程参与选材、组装、调试、检验的实操探究。 科学态度与责任树立安全规范的实验意识，结合生活需求践行绿色创新理念，体会化学知识服务生活、保障健康的实用价值。 二、教学重点与难点 重点是掌握简易供氧器的设计思路、选材依据与制作流程，熟练运用氧气制取与检验的基础知识完成实操。 难点是结合特定使用场景优化装置结构，排查装置缺陷，融合理化生跨学科知识解决实际问题，培养工程设计与迭代改进的实践创新能力。 三、教学内容设计 课前预习 （一）预习目标 1. 回顾氧气的相关基础性质与实验室制取的常用方法，明确制氧的核心思路。 2. 了解生活中供氧设备的应用场景与基本功能，知晓简易供氧器的设计要求。 3. 初步梳理制作简易供氧器所需的材料、基本结构和操作注意事项。 （二）预习填空 1. 氧气是人体呼吸必需的气体，在高原缺氧、密闭空间、急救辅助等特定场景中，需要专用_________提供氧气。 2. 实验室制取氧气的常见固体药品有_________、_________，过氧化氢制取氧气常搭配_________作催化剂。 3. 检验氧气的常用方法是将_________伸入气体中，观察现象判断是否为氧气。 4. 简易供氧器的核心结构包含制氧反应装置、_________装置和出气导气装置三部分。 5. 制作简易供氧器优先选择_________、安全、易得、环保的生活化材料。 （三）预习简答 1. 简要说出两种需要使用供氧设备的生活或特殊环境场景。 2. 结合已有知识，说说制取氧气后为什么需要设置洗气结构。 教学过程：课中探究案 模块一 基础知识回顾探究（夯实基础） 1. 判断题，正确选正确，错误选错误。 （1）氧气可以支持燃烧，也可以供给生物呼吸，是生活中至关重要的气体。 （2）过氧化氢单独放置时也能快速产生大量氧气，无需催化剂辅助。 （3）利用生活化材料制作供氧器，需要保证装置整体密闭，防止气体泄漏。 （4）氧气的检验利用了氧气支持燃烧的化学特性。 （5）简易供氧器制作完成后，无需检查气密性即可直接使用。 2. 单项选择题 （1）下列场景中，不需要使用供氧设备的是（） A. 高原旅行缺氧环境 B. 普通室内日常居住 C. 病人急救辅助呼吸 D. 密闭狭小作业空间 （2）实验室制取氧气的催化剂的主要作用是（） A. 增加生成氧气的总量 B. 加快反应速率 C. 改变氧气的性质 D. 减少反应原料消耗 （3）检验氧气是否集满、是否存在的核心依据是（） A. 气体无色无味 B. 气体密度大于空气 C. 带火星木条复燃 D. 气体不易溶于水 3. 简答题 （1）请列举三种适合制作简易供氧器的生活化废旧材料，并说明选材理由。 （2）简要说明制取氧气实验中，装置气密性良好的重要意义。 模块二 制氧原理与选材探究（核心原理） 1. 填空题 （1）制作简易供氧器常用的制氧试剂为过氧化氢溶液，搭配固体催化剂，该反应的核心特点是反应条件_________，操作简便，适合简易装置使用。 （2）简易供氧器中洗气装置的主要作用是除去氧气中混有的_________，同时可以通过观察_________判断氧气的输出速度。 （3）选择制氧试剂时，需要遵循安全、_________、环保、反应可控的原则。 （4）相比于高锰酸钾制氧，过氧化氢制氧更适合制作简易供氧器，主要原因是无需_________，操作更安全便捷。 2. 判断题 （1）过氧化氢制氧过程中，催化剂可以重复使用。 （2）洗气装置中的水可以过滤氧气中的杂质，提升供氧纯度。 （3）制氧试剂浓度越高，供氧效果越好，无需控制用量。 （4）简易供氧器只需要完成制氧，不需要考虑出气稳定性。 3. 多项选择题 （1）下列属于简易供氧器设计必须考虑的因素有（） A. 装置气密性 B. 供氧稳定性 C. 操作安全性 D. 材料便携性 （2）关于过氧化氢制氧的特点，说法正确的有（） A. 反应温和安全 B. 产物无污染 C. 装置简单易制作 D. 反应不可控 4. 探究简答题 （1）为什么简易供氧器不选用高锰酸钾作为制氧原料？结合反应条件和装置特点分析。 （2）洗气装置中观察气泡快慢，为什么可以判断氧气的输出速率？ 模块三 装置设计与结构探究（核心实操） 1. 填空题 （1）简易供氧器的两大核心功能区域分别是_________区域和_________区域。 （2）制氧反应区主要放置_________和_________，是产生氧气的核心部位。 （3）导气管道需要保证通畅，同时插入洗气瓶中的导管需要_________液面以下，保证气体充分洗涤。 （4）简易供氧器设计时，需要预留_________结构，方便添加制氧试剂，实现持续供氧。 2. 单项选择题 （1）简易供氧器洗气装置中，出气导管的正确放置方式是（） A. 深入液面以下 B. 刚露出橡胶塞 C. 完全伸出装置外 D. 随意放置 （2）下列装置结构设计，能有效提升简易供氧器稳定性的是（） A. 装置底座稳固 B. 导管杂乱缠绕 C. 瓶口密封不严 D. 试剂一次性加满 3. 识图分析题（文字描述装置，结合习题探究） 现有两套简易供氧器设计方案，方案一：单层饮料瓶作为反应装置，直接连接导管出气，无洗气结构；方案二：双层饮料瓶组合，内层为反应区，外层盛水作为洗气区，导管规范连接。请完成以下问题： （1）分析方案一存在的两处明显缺陷。 （2）说明方案二相较于方案一的三点优势。 （3）结合使用需求，判断哪套方案更适合日常应急供氧，并说明理由。 4. 设计探究题 若需要设计一款便携型简易供氧器，用于户外短途出行应急使用，请写出三条具体的设计优化思路，分别从材料、结构、使用操作三个角度作答。 参考答案 （一）课前预习案答案 预习填空：1. 供氧器 2. 高锰酸钾、氯酸钾；二氧化锰 3. 带火星木条 4. 洗气净化 5. 易得 预习简答：1. 高原旅行缺氧环境、病人居家急救、矿井密闭作业空间等。 2. 制取的氧气中会混有少量水汽和杂质，洗气可以净化氧气，同时稳定气流，方便观察供氧速率，提升使用安全性和舒适性。 （二）课中探究案答案 模块一 基础知识回顾探究 1. 判断题：（1）正确 （2）错误 （3）正确 （4）正确 （5）错误 2. 单项选择题：（1）B （2）B （3）C 3. 简答题：（1）塑料饮料瓶、硅胶导管、注射器。塑料瓶质地轻便、不易破碎、密封性好；导管柔软易拼接；注射器方便精准添加试剂，操作便捷。 （2）气密性良好可以保证制取的氧气全部从导管导出，不会泄漏，保障供氧效果，同时避免外界空气进入装置，保证气体纯度。 模块二 制氧原理与选材探究 1. 填空题：（1）温和、无需加热 （2）水蒸气杂质；气泡产生快慢 （3）易得 （4）加热操作 2. 判断题：（1）正确 （2）正确 （3）错误 （4）错误 3. 多项选择题：（1）ABCD （2）ABC 4. 探究简答题：（1）高锰酸钾制氧需要加热，操作复杂且存在安全隐患，装置要求高，不适合简易生活化装置制作；而过氧化氢制氧反应温和、常温进行、装置简单，适配简易供氧器。 （2）氧气通过洗气瓶中的水时会产生气泡，氧气输出速度越快，单位时间内产生的气泡数量越多、气泡冒出越急促，反之则缓慢，因此可通过气泡快慢判断气流速率。 模块三 装置设计与结构探究 1. 填空题：（1）制氧反应、洗气稳流 （2）过氧化氢溶液、二氧化锰 （3）伸入 （4）加料 2. 单项选择题：（1）B （2）A 3. 识图分析题：（1）无洗气结构，氧气纯度低、气流不稳定；无法观察供氧速率，难以把控使用状态。 （2）可净化氧气，去除杂质；通过气泡观察供氧速度；水流缓冲，让氧气输出更稳定，提升使用体验。 （3）方案二更合适，结构完善、供氧稳定、气体纯净，满足应急供氧的安全、稳定需求。 4. 设计探究题：材料上选用轻质小型塑料材质，减轻整体重量；结构上简化装置，一体化拼接，缩小体积；操作上设置简易加料口，无需复杂操作，一键通气，适配户外应急使用。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $