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 导学案 沪教版·初中化学·九年级上册·第2章 空气与水资源 一、四维核心素养目标 化学观念：建立物质可通过化学变化制取并服务生活的观念，认识空气是宝贵的自然资源。科学思维：通过装置对比与方案改进，运用比较、分析、归纳方法进行系统思考。科学探究：经历选药品、设计装置、动手制作、测试改进的完整探究过程。科学态度与责任：体会化学在急救、高原、家庭氧疗中的应用，树立安全、环保、节约的责任意识。 二、学习重点与难点 重点：根据供氧需求选择合适的制氧药品与催化剂，合理设计发生装置、净化湿润装置和输出装置，认识各部分的作用。难点：在限定材料条件下，控制氧气产生的快慢和气流大小，理解长颈、分液、双孔塞、导管连接等结构背后的原理，并对装置进行安全与气密性的检验与改进。 三、自主预习任务（填空） 请在课前阅读教材相关内容，独立完成下列填空，并在课堂上相互核对。 1. 空气中体积分数约占五分之一、能支持呼吸的气体是____________。 2. 实验室常用液体药品____________在催化剂作用下分解制取氧气，反应不需要加热。 3. 上述反应中作催化剂的黑色粉末，反应前后其____________和化学性质都不变。 4. 因氧气密度比空气____________，可用向上排空气法收集；又因它____________溶于水，也可用排水法收集。 5. 检验氧气的方法是把带火星的木条伸入瓶中，若木条____________，则为氧气。 6. 简易供氧器一般由产生氧气的____________装置、洗涤湿润氧气的____________装置和把氧气输送出去的____________装置组成。 7. 装入药品前必须先检查装置的____________，防止氧气泄漏。 8. 氧气通过湿化瓶中的水，可以____________氧气，并通过气泡观察气流大小。 9. 实验结束后废液应倒入指定____________，不能直接倒入水池。 10. 实验时人不能把面部正对发生装置，是为了防止液体喷出造成____________。 四、课中探究案 【任务一 情境引入：为什么需要"简易供氧器"】 活动情境：登山队员在高海拔地区、急救人员在转运病人时、家庭中需要长期吸氧的老人，都面临一个共同问题——如何在没有大型氧气瓶和医院设备的条件下，持续、安全地得到可以吸入的氧气。请同学们结合教材和生活经验，思考并回答下列问题。 1. 下列人群或场景中，最有可能需要使用"简易供氧器"的是（ ）。 A. 在教室里上体育课的学生 B. 高原旅途中感到胸闷的游客 C. 在食堂里就餐的同学 D. 在操场上跑步的运动员 2. 关于空气中的氧气，下列说法正确的是（ ）。 A. 空气中含量最多的气体是氧气 B. 氧气可以供给呼吸，也可以支持燃烧 C. 氧气是一种有颜色、有气味的气体 D. 空气中的氧气用一点就少一点，无法再生 3. 请用自己的话概括：一个合格的"简易供氧器"，至少应该具备哪些基本功能？请写出三点。 【任务二 选择药品：用什么来"造"氧气】 在实验室里，制取氧气的常见思路有加热固体药品分解、利用液体药品在催化剂作用下分解等多种。"简易供氧器"要求装置简单、便于携带、不需要加热，因此更适合选用常温下就能产生氧气的方案。请完成下列问题。 4. 与需要加热的制氧方法相比，常温下用液体药品和催化剂制取氧气，其突出优点是（ ）。 A. 产生的氧气更纯 B. 反应一定不会停止 C. 操作简便、安全性高 D. 不需要任何仪器 5. 在制氧过程中，黑色粉末状催化剂的作用是（ ）。 A. 本身大量转化为氧气 B. 加快反应速率，自身不被消耗 C. 改变生成气体的颜色 D. 决定最终生成气体的种类 6. 判断下列说法是否正确，正确的打"√"，错误的打"×"。 （1）催化剂在反应结束后，其质量和化学性质都不发生变化。（ ） （2）如果不加催化剂，液体药品就完全不能分解产生氧气。（ ） （3）同一反应可以选择不同种类的催化剂。（ ） （4）催化剂只能加快反应，不能减慢反应。（ ） 7. 小组讨论：药品用量并不是越多越好。请结合生活经验说一说，如果一次加入的液体药品太多、催化剂粉末太满，可能会出现什么危险或不良后果？（至少写出两点） 【任务三 设计装置：三部分如何连接】 教师展示一套参考装置：发生瓶中盛放液体药品和催化剂，氧气从导管引出后通入盛有半瓶水的洗气瓶，再由另一根导管通向吸氧面罩或鼻吸管。请同学们观察、讨论，并完成下列问题。 8. 在整套装置中，盛放液体药品和催化剂的瓶子，所起的作用是（ ）。 A. 收集氧气 B. 发生反应、产生氧气 C. 干燥氧气 D. 储存多余的水 9. 氧气从发生瓶出来后先通入洗气瓶中的水里，其主要目的不包括（ ）。 A. 除去可能随气流带出的少量液体雾滴 B. 湿润氧气，避免吸入过于干燥的气体 C. 通过观察气泡判断气流大小 D. 让氧气变成其他气体 10. 在洗气瓶上连接导管时，一根导管要"深入水面以下"，另一根导管只要"刚刚露出橡皮塞"。下列解释合理的是（ ）。 A. 深入水中的导管用于进气，让气体穿过水后再从短管导出 B. 深入水中的导管用于出气，把水压出去 C. 两根导管都应该插到瓶底，才能保证密封 D. 两根导管都应该短一些，方便拆装 11. 连接装置时，橡皮塞与瓶口、导管与橡皮塞之间如果漏气，会直接导致（ ）。 A. 反应不再发生 B. 产生的氧气从缝隙逸出，无法稳定输送 C. 液体药品变色 D. 催化剂失效 12. 请在下面的方框中，用文字描述（不需要画图）你小组设计的简易供氧器：从左到右依次写出每个瓶子里盛放什么物质、每根导管是长管还是短管、最后气体通向哪里。 13. 设计评价：对比你小组的方案与教师展示的参考方案，哪一套更适合家庭使用？请从材料易得、操作安全、便于清洗三个角度，各写一条评价。 【任务四 气密性检查与安全操作】 任何一套气体发生装置，在装入药品之前都必须先做气密性检查。请同学们在教师指导下，用手握住发生瓶，把导管末端浸入水中，观察是否有气泡冒出；松开手后，再观察导管内是否会形成一段上升的水柱。请完成下列问题。 14. 检查装置气密性时，把导管末端浸入水中，用手紧握发生瓶外壁，若观察到导管口有气泡冒出，说明（ ）。 A. 装置漏气，需要更换橡皮塞 B. 装置气密性良好，气体受热膨胀从管口逸出 C. 瓶中已经开始产生氧气 D. 水中溶解了大量气体 15. 松开手后冷却一会儿，若导管内形成一段上升的水柱，且水柱一段时间内不下降，这进一步说明（ ）。 A. 装置不漏气，内外形成稳定压强差 B. 水被吸进了发生瓶，装置装反了 C. 催化剂失效，反应停止 D. 导管被堵住，应该立即拆换 16. 下列操作中，符合安全规范的是（ ）。 A. 把面部紧贴发生瓶，仔细观察反应是否剧烈 B. 反应正在进行时，直接用手去拧开橡皮塞 C. 加入药品时控制用量，液体不超过瓶身容积的一半 D. 实验结束后，把废液和催化剂粉末一起倒入水池冲走 17. 小组讨论：如果在实验过程中，发现从导管出来的氧气"一阵快、一阵慢"，甚至把洗气瓶中的水倒吸进了导管，请你分析可能的原因，并提出一条改进建议。 【任务五 测试、改进与跨学科迁移】 请同学们按照本组设计的方案动手制作，并用带火星的木条在出气口进行测试。测试结束后，结合本活动所学，完成下列综合性问题。 18. 在出气口放置一根带火星的小木条，若木条重新燃烧起来，可以说明（ ）。 A. 导出的气体中氧气浓度较高 B. 装置中产生了二氧化碳 C. 洗气瓶中的水已经被分解 D. 催化剂已经失效 19. 下列对"简易供氧器"在生活中应用的设想，不合理的是（ ）。 A. 在高原旅途中应急使用 B. 长期替代医院氧气瓶供危重病人使用 C. 在学校化学课上演示氧气的制取 D. 家庭氧疗时作为临时补充 20. 跨学科思考：一套供氧器是否好用，不仅取决于化学药品的选择，还涉及许多其他学科的知识。请把下列问题与对应的学科连线（在题后写出字母）。 （1）氧气瓶外壳用什么材料更轻便、耐腐蚀——（ ） （2）面罩贴合面部、不硌鼻子——（ ） （3）如何向不识字的老人说明"哪里是开关"——（ ） （4）产品成本控制在普通家庭能接受的范围——（ ） A. 工程与材料 B. 人体工程学与设计 C. 语言与视觉传达 D. 经济与成本核算 21. 反思与表达：请用三句话写一段"活动小结"，分别回答—— ① 我今天学会了什么； ② 我小组装置的优点是什么； ③ 如果再做一次，我打算怎样改进。 五、参考答案 （一）自主预习任务 填空答案 1. 氧气。 2. 过氧化氢溶液（双氧水）。 3. 质量。 4. 略大；不易。 5. 复燃（重新燃烧起来）。 6. 发生；净化（洗气、湿润）；输出（输送）。 7. 气密性。 8. 湿润（增湿）。 9. 水槽（或下水管道、水池）。 10. 意外伤害（烫伤、灼伤等，合理即可）。 （二）课中探究案 参考答案 1. B。高原环境空气稀薄，氧气分压降低，游客容易缺氧，最需要临时补充氧气。 2. B。氧气能供给呼吸、支持燃烧；空气中含量最多的是氮气；氧气无色无味；空气中的氧气会通过绿色植物的光合作用等过程不断得到补充。 3. 参考答案：①能够持续、稳定地产生可供吸入的氧气；②气流大小可调、可观察；③装置安全、便于携带和清洗；④废液便于集中处理（写出任意三点即可）。 4. C。常温反应不需要加热，装置简单，安全性高，适合便携场景。 5. B。催化剂的特征是"改变反应速率，自身质量和化学性质在反应前后不变"。 6.（1）√；（2）×（不加催化剂反应仍能发生，只是速率慢）；（3）√；（4）×（催化剂也可以减慢某些反应，叫负催化剂）。 7. 参考答案：液体过多会随气流喷出，造成雾滴进入洗气瓶甚至被人吸入；催化剂粉末过满会使反应过于剧烈，瓶内压强迅速增大，可能把橡皮塞顶开或使瓶子破裂；药品浪费、废液量增大等（写出两点即可）。 8. B。 9. D。氧气通过水后仍然是氧气，不会变成其他气体。 10. A。洗气瓶应当"长进短出"：长导管深入水中进气，气体穿过水后被洗涤、湿润，再由刚露出橡皮塞的短导管导出。 11. B。漏气会导致氧气从缝隙逸出，无法稳定输送到使用者处。 12. 开放性答案，示例：发生瓶中盛放过氧化氢溶液并加入少量二氧化锰粉末，瓶口双孔塞分别插入长导管和短导管；长导管通入洗气瓶水面以下，洗气瓶另一孔的短导管刚露出橡皮塞，再用软管连接到鼻吸管；洗气瓶中盛半瓶清水。只要三部分齐全、"长进短出"正确即可。 13. 开放性答案，提示：从材料是否易得、是否便于加热或清洗、是否便于固定和携带等角度作答，言之有理即可。 14. B。手捂瓶壁使瓶内空气受热膨胀，从导管口逸出形成气泡，说明装置不漏气。 15. A。冷却后瓶内压强减小，外界大气压把水压入导管形成水柱，且水柱不下降，进一步证明气密性良好。 16. C。液体不超过瓶身容积的一半，可以防止液体随气流冲出；A、B、D 均为错误或危险操作。 17. 参考答案：气流忽快忽慢，可能是因为加入的液体药品与催化剂接触不均匀，或装置内压强随反应剧烈程度变化；水被倒吸，往往是反应突然停止、瓶内温度下降、压强减小所致。改进建议：使用分液结构分次、缓慢加入液体药品；在洗气瓶与发生瓶之间加装安全瓶；控制药品用量；反应结束后先把导管从水中取出再停止实验等（写出一条合理建议即可）。 18. A。氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃。 19. B。简易供氧器产生的氧气浓度、流量和安全性都不能与医用钢瓶氧相比，危重病人应在医院接受规范氧疗。 20.（1）A；（2）B；（3）C；（4）D。 21. 开放性答案，能从"知识收获—装置优点—改进设想"三个角度各写一句即可。 —— 导学案结束 —— 学科网（北京）股份有限公司 $