跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器-【勤径学升】2026-2027学年九年级上册化学实验报告册(人教版·新教材)

跨学科实践活动4基于特定需求设计和制作简易供氧器 图活动目桥 1.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。 2.了解实现物质定量转化的方法。 3.综合应用多学科知识和工程技术手段解决实际问题。 竖活动设计与实施 任务一了解需求 1.需要供氧器的人群或地域以及相应的供氧器特点 (1)需要供氧器的人群以及地域 核心人群 主要场景 典型地域 慢性呼吸/心血管疾病患者 住院治疗、家庭病床 全国各级医院、家庭 高原居民及游客 日常生活、旅游吸氧、酒店供氧 青藏高原、云贵高原 备考学生&脑力工作者 自习室、办公室、家中书房 大中城市、教育园区 运动爱好者&.特种作业者 健身房、矿井、隧道、施工营地 户外山区、工业矿区 孕妇及老年人 居家保养、社区康养中心 城市社区、乡镇家庭 (2)不同场景使用的供氧设备及其特点 场景 设备 核心特点 中心供氧系统 管道直送，流量大，多人共用，依赖基建 医院临床 分子筛制氧系统 现场制氧(93%浓度)，适合基层医院 高压氧舱 加压纯氧，溶解于血浆，专治CO中毒等 家庭长期氧疗 家用制氧机 分子筛原理，医用级5L十全程93%浓度，可24h运行 便携制氧机(POC) 脉冲供氧省气，续航4~8h,部分可上飞机 高原旅行/徒步 医用氧气瓶 纯氧即开即用，但重且航空禁带 弥散式制氧机 提升局部环境氧浓度至25%~28%，需密闭空间 车载场景 车载供氧器 点烟器供电，氧浓度30%~50%，主打防困 办公/学习 桌面制氧机 保健级(1~2L,30%~60%浓度)，需静音 高原住宿 弥散式中央供氧 房间氧浓度提至25%~30%，不用戴鼻管 应急自救 手提氧气吸入器 小钢瓶十面罩，纯氧即用，急救过渡用 2.家用制氧机 市面上有多种家用制氧机，由于制氧的原理不同，各家用制氧机的使用特点也就不同。家用 制氧机根据原理不同分为电子制氧机、分子筛式制氧机、化学药剂制氧机和富氧膜制氧机。而分 子筛式制氧机是目前唯一成熟的，具有国际标准和国家标准的制氧机。 471 初中实验探究报告册 化学九年级上册 任务二获取信息 1.了解目前商品化供氧器的类型 2.氧立得说明书与拆解结构 (1)氧立得的使用说明书 (1)性状 A剂：固体氧释放剂（白色颗粒），采用先进工艺生产，颗粒均匀，保质期长 B剂：催化剂（黑色粉末或颗粒），采用特殊工艺生产，保证出氧量稳定 (2)规格 A剂：100g/包 B剂：3g/包 急救包(3包A剂，3包B剂) A剂：100g/包 B剂：9g/包 (3)成分 A剂：过碳酸钠 B剂：二氧化锰 (4)氧含量：99.5% (5)作用与用途：用于各种缺氧症状的补充供氧 (6)储藏方法：干燥阴凉处保存 (2)氧立得的拆解结构 氧气通道 氧气输出仓 一反应仓 上盖 外壳 加湿过滤仓 鼻塞 导管 3.比较氧立得与实验室制取氧气，总结供氧器的工作原理和组成特点 (1)比较氧立得与实验室制取氧气 项目 实验室用过氧化氢溶液制氧气 氧立得制氧机 2Na2 CO.3H2O2=2Na2 COs+3H2O2 原理 MnO2 2H2O2 =2H2O+O2个 2H2O2 MnO2 2H2O+O2个 H,02溶液 加湿仓反应仓 观察窗 氧气流向 装置结构 水位线 MnO, T于 /48 第五单元化学反寇的定量吴系 初中实验探究报告册 (2)总结供氧器的工作原理和组成特点 反应仓☐→加湿过滤仓☐→导气管 反应仓：使反应液与催化剂接触，产生氧气。 加湿过滤仓：对产生的氧气进行洗涤和加湿，更利于人体呼吸。 导气管：输送氧气。 任务三设计制作 1.制作简易供氧器 (1)设计思路 确定反应原理→ 设计反应装置→确定收集装置（吸氧设备） (2)设计简易供氧器原理及使用分析 制氧剂 化学方程式 使用分析 反应条件常温、产物环保，但 双氧水和二氧 2H202 M0.2H,0十O2↑ 见光易分解，不易储存和 化锰制氧气 取用 加热高锰酸钾 2KMnO:--K2MnO.+MnO2+O2 反应需要加热，安全性不高 水在直流电的 2H,0通电2H,↑+0，个 反应需要通电，安全性不高 作用下分解 2Na2CO3·3H2O2—2Na2C03+3H2O2 存储的稳定性好，过碳酸钠 过碳酸钠、水 和二氧化锰混合物加入水中 和二氧化锰 2H,0,M02H,0+02↑ 可迅速产生氧气 (3)自制简易供氧器（示例） 密封盖 氧气 氧气 甲剂：过氧化氢溶液 乙剂：二氧化锰 过氧化氢溶液 加湿过滤仓反应仓 二氧化锰 图1 图2 2.对产品进行试验，了解其供氧效果，并对试验结果进行分析，从工程技术角度进一步优化产品，编 写自制供氧器的使用说明书。 图展示与多流 1.展示自制供氧器，介绍产品的工作原理、制作方法和供氧效果等。 2.与同学交流和相互评价，分享活动收获和体会。 491 初中实验探究报告册 化学九年级上册 延伸思考 1.为什么不能直接把实验室里收集氧气的集气瓶拿来当便携式供氧器？ 2.如果给家里的老人做急救供氧器，和平时去公园散步用的供氧器有什么不一样？ 3.如果你要做一个小型供氧器给弟弟妹妹用（怕他们呛到），应该怎么控制反应速度？ 4.怎么证明你做出来的供氧器不会漏气，也不会倒吸液体到人嘴里？请设计一个简单的实验来 检查。 幽实践反馈 1.某同学想通过生活中易得的试剂和物品进行制作简易供氧器的家庭小实验，下表是三种可用于 家庭模拟制氧的试剂相关信息。 过第 化氢 溶液 化锰 -水 制氧剂 制氧原理 生产1kg氧气所需成本 30%过氧化氢溶液 约13元 氯酸钠 2NaClOa 催化剂 =2NaCl+3O2个 △ 约11元 高锰酸钾 2KMn0,△K2Mn04+MnO2+O2个 约148元 回答下列问题： (1)上表中生产1kg氧气所需成本最低的制氧剂是 (填字母)。 A.30%过氧化氢溶液 B.氯酸钠 C.高锰酸钾 (2)他用塑料瓶、注射器、导管制作的简易供氧器如图所示，制取氧气的化学方程式为 (3)上表中三种制氧原理均属于 (填基本反应类型)。 /50 第五单元化学反履的定量吴系 初中实验探究报告册 多维评价 跨学科实践活动4基于特定需求设计和制作简易供氧器 班级： 姓名： 组别： 日期： 评价维度（权重） 评价指标（核心要求） 自评 互评 师评 ①掌握氧气制取原理（双氧水分解）、催化剂 作用、收集方法，准确写出反应的化学方 1.知识理解(20%) 程式； ②联系生活实际解释高原缺氧、急救供氧等 不同场景对供氧的要求差异 ①正确组装装置，连接密封，控制气流； 2.实践能力(25%) ②解决漏水漏气等实际问题 提出改进方案：如优化材料（废物利用）、改 3.创新探究(20%) 进结构（防倒吸）、设计不同用途（登山/急 救)等 ①演示过程流畅，讲解清晰，能回答同学 4.成果展示(20%) 提问； ②展示成品美观整洁 ①全程积极投入，主动承担任务，与小组成 5.情感态度(15%) 员配合默契； ②注意安全操作，遇到挫折不放弃 备注： 得分=自评×20%+互评×30%+师评×50% 满分：100分得分： 综合评价等级：☐优秀（≥90）☐良好(75~89)☐合格(60~74)☐待改进（≤59） 评语（教师/组长简评）： 511塞弹出，使得装置不再密闭。 2.略 延伸练习 1.(1)AB (2)形成密闭装置，防止瓶内物质逸出；调节瓶内气 压，防止瓶塞冲出没有 (3)右装置不密闭，反应产生的气体逸出，烧杯内 物质总质量减小 (4)反应前称量的固体是镁，反应有氧气参与，反应 后生成氧化镁，称量固体质量变大 (5)密闭 (6)化学反应前后，原子的种类、个数、质量均不变 2.C 跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器 【延伸思考】 1.示例：实验室的集气瓶又重又容易碎，而且里面的氧 气只能一次性用完，没办法控制出气速度。便携式 供氧器需要小巧、轻便、安全，还要能根据需要随时 调节氧气流量，比如用塑料瓶和软管做成“即开即 用”的装置才合适。 2.示例：平时散步用的供氧器可以慢慢吸，浓度低一点 也行。但急救时必须保证氧气又浓又稳，不能断断 续续。另外，急救用的管子要结实不漏气，还得在氧 气出口加一块棉花或海绵，防止双氧水的小液滴喷 到人嘴里。 3.示例：可以让双氧水一滴一滴地加到二氧化锰上，而 不是一下子全倒进去。比如用一个眼药水瓶装双氧 水，慢慢挤出来，这样产生的氧气就很少很柔和，不 会把弟弟妹妹呛到。还可以把双氧水稀释得更淡 些，比如用3%的医用双氧水 4.示例：①检查漏气：把装置的出气管插进一杯水里， 轻轻捏一下反应瓶，如果有气泡冒出来，说明没漏 气；如果捏了没气泡，就是漏气了。 ②检查防倒吸：在出气管和嘴巴之间加一个空的小 瓶子（安全瓶），然后突然堵住出气管，看看反应瓶里 的水会不会倒流进那个小瓶子。如果水只流到小瓶 子里就停了，说明防倒吸成功，不会流到嘴里。 实践反馈 MnO2 1.(1)B(2)2H2O2 2H2O十O2个 (3)分解反应 第六单元碳和碳的氧化物 实验活动3二氧化碳的实验室制取与性质 实验过程 一、【实验原理】 (1CaCO+2HCI-CaCl,+H,O++CO, (2)固体、液体常温 参考答案 初中实验探究报告册 【实验步骤】 大理石（或石灰石） 稀盐酸澄清石灰水白色 沉淀燃着的木条木条熄灭 【注意事项】 1.稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙，硫 酸钙覆盖在大理石（或石灰石）表面，阻碍反应进 行浓盐酸有挥发性，会使制得的二氧化碳中混 入氯化氢气体 2.碳酸钠与稀盐酸反应速率过快，难以控制，不便 于收集 3.液封，防止空气进入锥形瓶内，防止生成的二氧 化碳沿长颈漏斗逸出 4.氮气 二、【实验步骤】自下而上依次燃烧支持燃烧能 变浑浊 【注意事项】 1.(1)空气(2)上上 2.(1)瓶内原有的空气(2)软(3) 3 (5)使CO,与水充分接触溶解 3.(2)蒸馏水若收集时混有水蒸气，会导致Ⅱ号 纸花也变红，得出错误结论 探究交流 1.①石灰水已变质；②盐酸有挥发性，使制得的二氧化 碳中混人氯化氢气体。 2.不能。塑料瓶变瘪，只能说明瓶内气压减小，瓶内气 体减少。物理变化（溶解）和化学变化（反应）都能导 致气压减小、塑料瓶变瘪，因此单一的气压变化现象 无法区分两种变化，需要进一步验证有新物质生成， 才能说明二氧化碳与水发生了反应。 延伸练习 1.(1)AC (2)Ca(OH)2+CO2-CaCO3+H2O (3)密度比空气大(4)AB 2.(1)① (2)U形管内液面左高右低排除二氧化碳溶于水 的干扰，从而证明二氧化碳能和氢氧化钠发生反应 跨学科实践活动5 基于碳中和理念设计低碳行动方案 【延伸思考】 1.示例：把大气中的二氧化碳比作水池里的水，碳达峰 就是水池进水的速度（排放量）不再增加，达到了最 高点，开始慢慢下降，但水位（大气中二氧化碳总量） 还在上升；碳中和就是水池进水的速度等于排水或 抽水的速度（吸收量），水位不再上涨，实现“收支平衡”。 为什么不能只靠减排：就像水池漏水速度很慢，但水 龙头开得太大，即使把水龙头关小一点，水还是越积 越多。所以除了关小水龙头（减排），还要用大勺子 往外舀水（种树、保护海洋等），才能让水面不再 上升。 751