第2章 跨学科实践活动1制作简易供氧器导学案-2026-2027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 沪教版（2024）九年级化学上册 第二章 空气与水资源 导学案 一、学习目标（四维核心素养） 化学观念：通过制氧实践认识氧气支持燃烧、供给呼吸的性质与物质转化过程，建立“化学变化能够制取并为人类利用物质”的观念，理解催化剂的作用。 科学思维：对比加热高锰酸钾与过氧化氢溶液加二氧化锰两套制氧方案，运用比较、分析与归纳进行选型，发展基于证据的推理能力。 科学探究：经历原理调研、装置设计、制作测试到改进优化的完整过程，学会检查装置气密性、控制反应速率并检验氧气。 科学态度与责任：在制作与测试中树立安全、环保、节约意识，体会化学在医疗急救、高原供氧等真实情境中的价值，增强跨学科解决问题的责任感。 二、教学重难点 重点：了解便携式制氧机（分子筛）与氧烛的工作原理；依据反应物状态和反应条件选择并设计固液常温型制氧装置；学会检验氧气。 难点：把实验室制氧原理迁移为可控制、可连续、安全环保的简易供氧器；通过控制反应物的接触与分离来调控产气速率，并完成气密性检查与跨学科改进。 三、课前预习案 （一）知识回顾 1. 氧气是一种______色______味的气体，密度比空气略______，______溶于水（填“易”或“不易”）。氧气能______燃烧，还能供给______，因此可用于医疗急救、潜水、登山等。 2. 实验室制取氧气常用的方法有：加热______酸钾，加热______酸钾与二氧化锰的混合物，以及在______的催化作用下分解过氧化氢溶液。其中不需要加热、操作最简便的是第______种。 3. 二氧化锰能使过氧化氢在较低温度下迅速放出氧气，而它本身的______和______在反应前后都没有发生改变。这类在化学反应里能改变其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都不变的物质，叫作______，它所起的作用叫作______作用。 4. 由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，叫作______反应。上述三种制氧方法都属于这一反应类型。 5. 收集氧气时，因为其密度比空气大，可用向______排空气法；又因为其不易溶于水，还可用______法收集。 6. 检验一瓶气体是不是氧气的方法是：把带______的木条伸入集气瓶中，若木条______，证明该气体是氧气。 （二）资料查阅 7. 市场上的制氧设备主要有两类。一类是便携式制氧机，其核心部件是分子筛，加压时把空气中的______气优先吸附掉，把______气收集起来，这一过程中没有生成新物质，属于______变化；另一类是氧烛，它主要依靠含氯酸盐的物质在特定条件下反应放出氧气，过程中生成了新物质，属于______变化。 8. 课前请查阅一种家用或便携供氧设备（如家用制氧机、高原便携氧瓶、急救氧袋等），简要记录它的供氧原理，并写出一条使用时的注意事项：________________________________。 四、课中探究案 任务一 了解制氧机的工作原理 9. 判断下列说法是否正确（正确的打“√”，错误的打“×”）：分子筛制氧是把空气中的氧气从液态空气中分离出来的过程。（ ） 10. 下列关于氧烛的说法，正确的是（ ） A. 氧烛制氧属于物理变化 B. 氧烛不需要任何条件就能自动放出氧气 C. 氧烛主要依靠含氯酸盐的物质在特定条件下反应放出氧气 D. 氧烛可以像家用制氧机那样长期、连续、随意调节地供氧 11. 便携式制氧机工作时，加压状态下分子筛优先吸附氮气，减压状态下又把氮气释放出来，从而反复循环得到较纯净的氧气。在这一循环过程中，分子筛本身（ ） A. 质量不断减少 B. 化学性质发生改变 C. 没有变成新物质 D. 把氧气分解成了别的气体 12. 想一想：医院、家庭常用的便携式制氧机，与矿山、消防应急用的氧烛，分别适合什么样的使用场景？为什么？请简要说明。 任务二 设计并制作一款简易供氧器 13. 对比实验室两套制氧方案，按要求填写下表（只填文字，不写化学符号）： 对比项目 加热高锰酸钾 过氧化氢溶液＋二氧化锰 反应物的状态 一种固体 液体中加入黑色固体粉末 反应条件 需要加热 常温下即可反应 发生装置的特点 需要酒精灯、试管，仪器较多 不需要加热，用广口瓶或塑料瓶即可 是否便于随身携带 需要加热设备，不便携带 常温反应、装置简单，便于携带 14. 制作简易供氧器时，选择反应物和设计装置需要综合考虑多种因素。请你写出其中三点：____________、____________、____________。 15. 在组装好装置、装入药品之前，必须先进行的一项操作是____________，其目的是防止装置______而收集不到或收集到不纯的气体。 16. 检查装置气密性的常用方法是：连接好导管，把导管的一端浸入水中，用手紧贴容器外壁。若导管口有______冒出，松手后导管内又形成一段上升的______，说明装置气密性良好。这一做法主要利用了气体受热______的性质。 17. 若把过氧化氢溶液一次性全部倒入并与二氧化锰混合，反应会又快又短，不利于平稳、持续地供氧。为了能平稳、持续地得到氧气，下列设计最合理的是（ ） A. 一次加入全部药品后盖紧瓶盖 B. 用注射器或分液漏斗逐滴加入过氧化氢溶液 C. 把二氧化锰研磨得越细越好 D. 尽量多加二氧化锰 18. 某同学用一根可抽拉的线绳把二氧化锰吊在反应仓内：需要供氧时放下线绳，使二氧化锰浸入过氧化氢溶液；停止供氧时拉起线绳，使二者脱离接触。请你说出这样设计的一个优点：________________________________。 19. 从反应仓导出的氧气往往混有水蒸气。在反应仓之后再连接一个盛有清水的“加湿过滤仓”，让氧气从水下的导管口通过，其作用一是______氧气，二是可以______；同时，通过观察水中冒出气泡的快慢，还可以判断____________。 20. 若想监测产生氧气的气流快慢，导管口在加湿过滤仓中的正确位置是（ ） A. 放在水面上方 B. 伸入水面以下 C. 只要露出瓶口即可 21. 下列做法中，符合安全、环保要求的是（ ）（多选） A. 反应容器选用不易炸裂的塑料瓶或硬质瓶 B. 用剩的药品随意倒回原瓶以节约 C. 盖紧反应仓盖子后再连接出气导管 D. 在通风处操作，并远离明火 22. 测试环节：把一根带火星的木条靠近供氧器的出气口，观察到____________，说明产出的气体是氧气；若木条没有复燃，可能的原因是____________________（写出一点即可）。 23. 改进建议：你所在小组制作的供氧器，在____________方面还不够理想，可改进的办法是________________________。 任务三 跨学科拓展 24. 从生物学角度看，人呼吸需要氧气，是因为氧气参与体内的______作用，从而释放生命活动所需的______；从物理学角度看，导管口能否在水中冒出气泡，与装置内外的______差有关。 25. 综合应用：某急救场景要求在没有电源、没有明火、能够随身携带、并且可以随时启停的条件下供氧。现有两种方案：方案甲为加热高锰酸钾制氧；方案乙为过碳酸钠固体与二氧化锰组成的双仓装置（过碳酸钠遇水即可放出过氧化氢）。你会选择哪一种方案？请写出两条理由。 五、板书设计 跨学科实践活动1 制作简易供氧器 一、认识制氧设备 便携式制氧机——分子筛——物理变化（加压吸氮、留氧） 氧烛——含氯酸盐燃烧——化学变化 二、方案选择 固液常温型：过氧化氢溶液 ＋ 二氧化锰（催化剂） 选择依据：反应物状态、反应条件、安全、环保、能否便携 三、装置与操作 反应仓（产气）→ 加湿过滤仓（湿润、调速、观察气泡）→ 出气 操作顺序：查气密 → 装药品 → 控速率 → 检氧气 四、关键认识：催化剂“一变两不变”；控制接触与分离，实现可启可停 六、参考答案 1. 无；无；大；不易；支持；呼吸。 2. 高锰；氯酸；二氧化锰；三（或“第三”）。 3. 质量；化学性质；催化剂；催化。 4. 分解。 5. 上；排水集气。 6. 火星；复燃。 7. 氮；氧；物理；化学。 8. 略。能说出合理的供氧原理与一条安全注意事项即可，如“应在通风处使用、远离明火”。 9. ×（分子筛制氧属于利用吸附作用分离空气中的氮气和氧气，并没有把空气变成液态再分离）。 10. C。 11. C。 12. 便携式制氧机适合家庭、医院等有电源、需要长期连续稳定供氧的场所；氧烛适合矿山、消防、野外应急等没有电源、需要一次性快速供氧的场景（合理即可）。 13. 见上表：反应物状态分别为“一种固体”“液体中加入黑色固体粉末”；反应条件分别为“需要加热”“常温”；发生装置分别为“需酒精灯、试管”“不需加热、用广口瓶或塑料瓶”；便携性分别为“不便携带”“便于携带”。 14. 适用场景；原料是否易得、安全；操作是否简便；是否环保；能否控制产气速率（任写三点即可）。 15. 检查装置的气密性；漏气。 16. 气泡；水柱；膨胀（热胀冷缩）。 17. B。 18. 可以随时控制反应的发生与停止（通过让催化剂与过氧化氢溶液接触或脱离来启停，合理即可）。 19. 湿润；降温（或除去杂质）；产气（气流）的快慢。 20. B。 21. ACD。 22. 木条复燃；装置漏气、药品失效或量不足、产气太少、导管未接到出气口等（写出一点、合理即可）。 23. 略。能针对本组供氧器的不足提出可行改进即可，如“气流不平稳，可改用分液漏斗逐滴加液”。 24. 呼吸（氧化分解）；能量；气压（压强）。 25. 选择方案乙。理由：①过碳酸钠遇水即可放出过氧化氢，不需要加热和电源，可随身携带；②通过控制加水或控制催化剂与液体的接触，可以随时启停；③反应在常温下进行，无明火、较安全，适合急救应急（写出两条、合理即可）。 学科网（北京）股份有限公司 $