資源簡介

(共26張PPT)
跨學科實踐活動2　基于特定需求設計和制作簡易供氧器
第四單元　我們周圍的空氣
學科串聯
知識儲備
1．明確任務：明確“基于特定需求設計和制作簡易供氧器”需要考慮的問題，明確需要供氧的特殊群體，明確設計思路， 確定供氧器的設計和制作目標及具體任務。
2．建構模型：設計并完成各種需求下制取氧氣的實驗，初步建立基于特定需求設計和制作簡易供氧器的一般程序和方法，形成模型。
3．制作產品：建立模型之后，應用模型，從實際需求出發，盡量選擇日常生活中常見的一些材料，小組合作動手制作供氧器，通過多輪次的“設計—行動—反思”對供氧器進行實驗和優化。
4．反思交流：展示、交流和評價制作的供氧器，反思和總結供氧器的設計和制作的經驗，提煉解決作品制作類問題的思路與方法。
1．項目學習小組在學習了實驗室制氧氣之后，查閱了相關資料，利用塑料瓶、注射器、吸管、輸液管等設計并制作簡易供氧器。如圖，其中藥品A是過碳酸鈉，遇水會分解出H2O2，藥品B是一種黑色粉末狀催化劑。
下列說法錯誤的是(　　)
體驗探究
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題號
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A．乙裝置是利用氧氣不易溶于水的原理，使氧氣濕潤
B．輸出的氧氣可作為高能燃料
C．根據乙中氣泡的多少，可以判斷氧氣排出的快慢
D．注射器相當于分液漏斗
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題號
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√
B　[乙裝置將氧氣通入水中，氧氣又從水中逸出，是利用氧氣不易溶于水的原理，使氧氣濕潤，A正確；氧氣具有助燃性，不具有可燃性，不能作高能燃料，B錯誤；根據乙中氣泡的多少，可以判斷氧氣排出的快慢，可以據此控制生成氧氣的速率，C正確；注射器相當于分液漏斗，可通過注射器控制液體的滴加速率，從而控制反應速率，D正確。]
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題號
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2．化學興趣小組開展了“設計和制作簡易供氧器”的實踐活動。圖甲為供氧器的工作原理，下列說法正確的是(　　)
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題號
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A．制氧劑可能是高錳酸鉀
B．反應倉相當于實驗室制取氧氣的發生裝置
C．圖乙用作加濕過濾倉時，b管與病人相連
D．加濕過濾倉中水的作用之一是加快生成氧氣的速率
√
B　[高錳酸鉀制氧氣需要加熱，根據圖甲可知，該反應在常溫下就可以進行，所以制氧劑不可能是高錳酸鉀，A錯誤；反應倉產生氧氣，相當于實驗室制取氧氣的發生裝置，B正確；氧氣密度比水小，則氧氣應從b管進入，a管導出，所以與病人相連的是a管，C錯誤；水不能加快氧氣生成的速率，但可根據加濕過濾倉水中氣泡的多少，觀察氧氣的輸出速率，D錯誤。]
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題號
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3．項目學習小組在學習了實驗室制氧氣之后，查閱了相關資料，利用塑料瓶、注射器、吸管等設計并制作簡易供氧器(如圖)，其中藥品A是過碳酸鈉和二氧化錳的混合物(過碳酸鈉遇水會生成H2O2)。在該實驗中相關說法錯誤的是(　　)
A．塑料瓶相當于錐形瓶
B．吸管相當于導管
C．注射器相當于長頸漏斗
D．該裝置可控制反應速率
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√
C　[塑料瓶可裝入較多液體，相當于錐形瓶，A正確；吸管相當于導管，B正確；注射器可控制液體的滴加速度，相當于分液漏斗，C錯誤；裝置中的注射器可控制液體的滴加速度，由此該裝置可控制反應速率，D正確。]
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4．學習小組利用身邊物品自制了如圖2的簡易供氧器。與真實產品(圖1)對比中，形成的觀點不正確的是(　　)
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題號
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A．產氧和洗氣裝置組合不用一體化
B．內部氣體流向采用高進低出方式
C．特定需求是選擇制氧方法的重要依據
D．制氧機要符合美學、工程、安全等標準
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題號
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√
A　[與真實產品對比中，產氧和洗氣裝置組合需要一體化，內部氣體流向采用高進低出方式、特定需求是選擇制氧方法的重要依據、制氧機要符合美學、工程、安全等標準，則形成觀點不正確的是A。]
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5．某興趣小組設計出的簡易供氧器如圖，下列說法錯誤的是
(　　)
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A．反應倉的藥品可以是過氧化氫溶液和二氧化錳
B．加濕倉的目的是濕化氧氣，減少對鼻腔的刺激
C．通過觀察加濕倉排出氣泡的量確定是否需要添加藥品
D．該裝置具有的優點是可控制反應的發生與停止
√
D　[A．反應倉中反應物為固液混合物，在常溫下制取氧氣，可用過氧化氫在二氧化錳的催化下分解生成水和氧氣，故反應倉中的藥品可以是過氧化氫溶液和二氧化錳，正確；B．加濕倉的目的是濕化氧氣，減少對鼻腔的刺激，正確；C．通過觀察加濕倉排出氣泡的量確定是否需要添加藥品，正確；D．該裝置不能將固液分離，不能控制反應的發生與停止，錯誤。]
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6．(2024·東營中考)特定人群、環境對氧氣的需求不同。如何基于特定需求設計和制作簡易供氧器呢？在老師的指導下，同學們開展了下列活動。
【界定任務】
(1)小英同學認為，首先了解制作簡易供氧器的供氧原理再確定制取裝置。同學們一致認為制作簡易供氧器還需要考慮物質變化、能量變化、反應速率、制得氧氣的純度、制氧劑的用量和配比等。根據_______________________確定發生裝置，根據氧氣的密度和溶解性等確定收集裝置。
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反應物狀態和反應條件
【建構模型】
老師提供了以下實驗裝置，同學們選擇用過氧化氫分解和加熱高錳酸鉀的方法獲得氧氣。
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(2)儀器a的名稱：__________；儀器b的名稱：________。
(3)加熱高錳酸鉀制取氧氣應選擇的制取裝置是____________(填字母序號)；用過氧化氫制取氧氣的化學方程式為_____________________________。
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錐形瓶
水槽
AC(或AE)
【模仿改造】
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化學制氧機(原理圖見圖1)利用過碳酸鈉白色固體、二氧化錳黑色粉末產生氧氣。過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)加水溶解會分解生成碳酸鈉和過氧化氫。用該制氧機制氧時，在反應倉中加入適量水，再先后加入過碳酸鈉和二氧化錳，反應倉內有黑色粉末翻騰，變得渾濁，倉壁變得溫熱，加濕過濾倉底部導氣管口有氣泡冒出。
(4)加濕過濾倉不僅可以過濾雜質，利用氧氣________溶于水的性質，使氧氣變得濕潤；而且可以根據________________來判斷產生氧氣的速率。
(5)驗證加濕過濾倉導出的氣體是氧氣的方法：_______________
_______________________________________。
(6)制氧機內部氣流采用高壓進低壓出(即產生的氣體在高處聚集，經導管從低處進入加濕過濾倉)的方式，可能的原因有__________________________________。
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不易
產生氣泡的快慢
將帶火星的木條
放在導管口，若木條復燃，則說明為氧氣
更利于氣體排出，有利于提純氧氣
(7)根據制作簡易供氧器的反應原理，不需要考慮的因素是________。
A．原料是否價廉易得
B．所制氣體的性質
C．反應速率是否適中
D．制得氣體是否純凈
E．實驗條件是否易于控制
F．是否安全、環保
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BD
【評價反思】
展示環節，小英同學所在小組制作的簡易供氧器(如圖2)得到了大家的好評，并提出如下修改意見：在導管出口處加裝一個帶有調氣閥的鼻氧管，以提高適用性。
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(4)加濕過濾倉不僅可以過濾雜質，利用氧氣不易溶于水的性質，使氧氣變得濕潤；而且可以根據產生氣泡的快慢來判斷產生氧氣的速率。
(5)氧氣具有助燃性，則驗證加濕過濾倉導出的氣體是氧氣的方法為將帶火星的木條放在導管口，若木條復燃，則說明為氧氣。
(6)制氧機內部氣流采用高壓進低壓出(即產生的氣體在高處聚集，經導管從低處進入加濕過濾倉)的方式，可能的原因為有利于氣體排出，更有利于提純氧氣。
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(7)根據制作簡易供氧器的反應原理，需要考慮的因素有原料是否價廉易得、反應速率是否適中、實驗條件是否易于控制、是否安全、環保，不需要考慮所制氣體的性質和制得氣體是否純凈，故選：BD。

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