全國(guó)公開課一等獎(jiǎng)初中化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)（人教2024年新編）《基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)易供氧器》精美課件

跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)4

基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)易供氧器九年級(jí)化學(xué)

上冊(cè)·人教版2024活動(dòng)目標(biāo)1.通過討論供氧器的應(yīng)用范圍和場(chǎng)景，明確項(xiàng)目需要解決的問題和研究的價(jià)值，體會(huì)化學(xué)物質(zhì)及其變化在保障人體健康等方面的重要性。2.通過復(fù)習(xí)氧氣制取實(shí)驗(yàn)，將知識(shí)經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)化，初步形成從原理到裝置，再到實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路。3.通過對(duì)項(xiàng)目任務(wù)的拆解和規(guī)劃，初步結(jié)合工程技術(shù)方法，建立基于特定需求設(shè)計(jì)供氧器的一般流程和方法，形成模型。4.通過選擇原理、繪制草圖、動(dòng)手制作等小組合作活動(dòng)，綜合應(yīng)用化學(xué)與工程技術(shù)等跨學(xué)科知識(shí)，初步制作項(xiàng)目作品，并進(jìn)行反思和改進(jìn)?；顒?dòng)引入氧氣與人體健康關(guān)系密切，在特定環(huán)境下，人們需要攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、安全可靠，且成本較低的供氧器。我們能不能利用生活中的材料和相關(guān)試劑，設(shè)計(jì)和制作一個(gè)簡(jiǎn)易供氧器呢?活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)一了解需求

1.討論：哪些人群在哪些場(chǎng)景或地域會(huì)用到供氧器？高原吸氧——便攜式吸氧瓶家用保健——家庭制氧機(jī)病人吸氧——醫(yī)用供氧器魚缸增氧——充氧增氧泵活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)一了解需求

1.討論：相應(yīng)的供氧器應(yīng)具有怎樣的特點(diǎn)？家庭制氧機(jī)優(yōu)點(diǎn)：便利，在家可以吸氧，制氧成本低。不足：需要通電，出門無法使用。醫(yī)用供氧器優(yōu)點(diǎn)：氧氣純度高；有醫(yī)生的指導(dǎo)，更專業(yè)。不足：受地方限制，不能即時(shí)吸氧；費(fèi)用較高。活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)一了解需求

1.討論：相應(yīng)的供氧器應(yīng)具有怎樣的特點(diǎn)？便攜式吸氧瓶?jī)?yōu)點(diǎn)：隨身可攜帶，氧氣純度高。不足：成本較高；一次性使用，丟棄的瓶子造成資源浪費(fèi)。充氧增氧泵優(yōu)點(diǎn)：提高溶氧量，減少水溫不一致，凈化水質(zhì)。不足：壽命短，耗電能力強(qiáng)，噪音比較大?；顒?dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)一了解需求

2.交流：選擇其中一種情況，通過討論確定簡(jiǎn)易供氧器的設(shè)計(jì)和制作目標(biāo)。家庭制氧機(jī)醫(yī)用供氧器便攜式吸氧瓶充氧增氧泵活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)二獲取信息

1.查閱資料：目前商業(yè)化的供氧器有哪些類型呢？過碳酸鈉制氧機(jī)分子篩制氧機(jī)富氧膜制氧機(jī)電子制氧機(jī)活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)二獲取信息

2.結(jié)合本組的目標(biāo)，閱讀有參考價(jià)值的供氧器的說明書，嘗試進(jìn)行實(shí)物演示與拆解，了解其組成、結(jié)構(gòu)、工作原理和操作方法。活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)二獲取信息

氧立得是一款化學(xué)藥劑家用制氧機(jī)，如下是其拆解后的結(jié)構(gòu)?；顒?dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)二獲取信息

氧立得的使用說明（1）性狀：A劑：固體氧釋放劑(白色顆粒)，采用先進(jìn)工藝生產(chǎn)，顆粒均勻，保質(zhì)期長(zhǎng)。B劑：催化劑(黑色粉末或顆粒)，采用特殊工藝生產(chǎn)，保證出氧量穩(wěn)定。（2）規(guī)格：A劑：100g/包

B劑：3g/包急救包(3包A劑，3包B劑)A劑：100g/包

B劑：9g/包（3）成分：A劑：過碳酸鈉

B劑：二氧化錳（4）氧含量：99.5%（5）作用與用途：用于各種缺氧癥狀的補(bǔ)充供氧（6）儲(chǔ)藏方法：干燥陰涼處保存活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)二獲取信息

氧立得的工作原理(1)操作方法:在反應(yīng)倉(cāng)中首先加入粉末狀過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)、水，然后加入粉末狀二氧化錳(MnO2)，即產(chǎn)生氧氣。(2)工作原理:第一步:2Na2CO3·3H2O22Na2CO3+3H2O2;第二步:

。2H2O22H2O+O2↑供氧劑過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)過氧化氫(H2O2)特點(diǎn)過碳酸鈉是固體且較穩(wěn)定，方便儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用。過氧化氫溶液為液體，運(yùn)輸儲(chǔ)存不方便，且高濃度的過氧化氫溶液具有一定的腐蝕性?；顒?dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)二獲取信息

氧立得的操作方法(1)反應(yīng)倉(cāng)內(nèi)應(yīng)加入自來水(涼水)，嚴(yán)禁使用熱水。(2)反應(yīng)倉(cāng)加水后，先投入A劑，再投入B劑。每次供氧停止后，將反應(yīng)殘液倒洗清空。供水困難時(shí)，可在殘液冷卻時(shí)，補(bǔ)充A劑(不加B劑)連續(xù)供氧?；顒?dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)二獲取信息

3.比較其與實(shí)驗(yàn)室制取氧氣在制氧原理、收集方法、儀器裝置等方面的異同，綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)分析原因，總結(jié)供氧器的工作原理和組成特點(diǎn)?；顒?dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)二獲取信息

實(shí)驗(yàn)室用過氧化氫溶液氧立得制氧機(jī)原理裝置結(jié)構(gòu)2Na2CO3·3H2O22Na2CO3+3H2O22H2O22H2O+O2↑

2H2O22H2O+O2↑

活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)二獲取信息

總結(jié)供氧器的工作原理和組成特點(diǎn)反應(yīng)倉(cāng)使反應(yīng)液與催化劑接觸，產(chǎn)生氧氣。加濕過濾倉(cāng)導(dǎo)氣管對(duì)產(chǎn)生的氧氣進(jìn)行洗滌和加濕，更有利于人體呼吸。輸送氧氣活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)三設(shè)計(jì)制作

如何設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)易的制氧機(jī)呢？類比實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的思路，小組討論制作簡(jiǎn)易制氧機(jī)的思路？發(fā)生裝置：試劑狀態(tài)、反應(yīng)條件。確定反應(yīng)原理選擇發(fā)生裝置過氧化氫分解制取氧氣選擇收集裝置收集裝置：氣體的性質(zhì)：密度、是否溶于水，是否與水反應(yīng)等?；谛枨蟠_定制備原理選擇反應(yīng)裝置確定吸氧設(shè)備活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)三設(shè)計(jì)制作

你會(huì)選擇哪一種原理制作制氧機(jī)呢？小組討論選擇制氧原理時(shí)需考慮哪些因素呢？制氧劑化學(xué)方程式使用分析雙氧水和二氧化錳制氧氣加熱高錳酸鉀水在直流電的作用下分解過碳酸鈉、水和二氧化錳反應(yīng)條件加熱，安全性不高。反應(yīng)條件是常溫、產(chǎn)物環(huán)保，但見光易分解，不易儲(chǔ)存和取用。反應(yīng)條件是通電，安全性不高。存儲(chǔ)的穩(wěn)定性，過碳酸鈉和二氧化錳混合物加入水中可迅速產(chǎn)生氧氣。2H2O22H2O+O2↑

2KMnO4=

K2MnO4+MnO2+O2↑△2H2O

=

2H2↑+O2↑通電2Na2CO3·3H2O2=2Na2CO3+3H2O22H2O22H2O+O2↑

活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)三設(shè)計(jì)制作

除了上述因素外，還需考慮哪些什么呢？實(shí)際供氧量氧立得說明書使用建議：通用情況A劑+B劑用水量供氧量/分鐘時(shí)間備注日常保健1A+1B約600毫升冬季少加100毫升夏季多加100毫升≥350mL≥15分鐘水溫高低會(huì)影響供氧時(shí)間，但總出氧量不會(huì)減少。一般缺氧2A+1B≥500mL≥25分鐘急救3A+2B≥1200mL≥15分鐘活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)三設(shè)計(jì)制作

通過計(jì)算確定制氧劑的用量標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氧氣的密度為1.43g/L，如果要供給正常健康人連續(xù)吸氧10分鐘，制氧的氣流量約為350mL/min，產(chǎn)生的氧氣純度約為99.5%，大約需要過氧化氫多少克?解：產(chǎn)生氧氣的質(zhì)量=設(shè)大約需要過氧化氫的質(zhì)量為x。2H2O22H2O+O2↑

325g68xx=10.6g答：大約需要過氧化氫的質(zhì)量為10.6g。解：產(chǎn)生氧氣的質(zhì)量=1.43g/L×10min×0.35L/min×99.5%

≈5g活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)三設(shè)計(jì)制作

1.根據(jù)使用要求和已有條件，選擇合適的制氧原理，設(shè)計(jì)供氧器的組成和結(jié)構(gòu)，繪制設(shè)計(jì)圖，通過計(jì)算確定相關(guān)試劑的用量，制作簡(jiǎn)易供氧器。初版草圖示例(僅供參考)活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)三設(shè)計(jì)制作

2.對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，了解其供氧效果，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，從工程技術(shù)角度進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品，編寫自制供氧器的使用說明書。制氧機(jī)說明書

(1)反應(yīng)倉(cāng)內(nèi)應(yīng)加入自來水(涼水),嚴(yán)禁使用熱水。

(2)反應(yīng)倉(cāng)加水后,先投入A劑，再投入B劑。每次供氧停止后,將反應(yīng)殘液倒空清洗。供水困難時(shí),可在殘液冷卻時(shí),補(bǔ)充A劑(不加B劑)連續(xù)供氧。(答案合理即可)展示與交流1展示自制供氧器，介紹產(chǎn)品的工作原理、制作方法和供氧效果等。2與同學(xué)交流和相互評(píng)價(jià)，分享活動(dòng)收獲和體會(huì)。練習(xí)與應(yīng)用1.實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣的過程中，不需要使用的儀器是()。

A.漏斗B.酒精燈C.大試管D.集氣瓶A練習(xí)與應(yīng)用2.項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)室制取氧氣之后，查閱了相關(guān)資料，利用塑料瓶、注射器、吸管、輸液管等設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)易供氧器，如圖。其中藥品A是過碳酸鈉，遇水會(huì)分解出H2O2

，藥品B是一種黑色粉末狀催化劑，回答下面的問題。（1）氧氣能供給呼吸，保持氧氣化學(xué)性質(zhì)的最小粒子是氧分子。下列物質(zhì)中含有氧分子的是()。A.二氧化碳

B.過氧化氫

C.液態(tài)空氣

D.高錳酸鉀（2