跨學(xué)科實踐活動4基于特定需求設(shè)計和制作簡易供氧器九年級化學(xué)人教版上冊

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第五單元化學(xué)反應(yīng)的定量關(guān)系跨學(xué)科實踐活動4基于特定需求設(shè)計和制作簡易供氧器

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)計和制作一個簡易供氧器呢?【活動目標(biāo)】進一步鞏固對氧氣性質(zhì)和實驗室制取氧氣的原理與裝置的認(rèn)識，了解實現(xiàn)物質(zhì)定量轉(zhuǎn)化的方法，綜合應(yīng)用多學(xué)科知識和工程技術(shù)手段解決實際問題?！净顒釉O(shè)計與實施】任務(wù)一:了解需求1.討論哪些人群在哪些場景或地域會用到供氧器，相應(yīng)的供氧器具有怎樣的特點。2.選擇其中一種情況，通過討論確定簡易供氧器的設(shè)計和制作目標(biāo)。使用場景選擇的制氧機特點(1)家用保健小巧、便攜，價格低，但氧流量低且輸出不穩(wěn)定(2)醫(yī)用以空氣為原料，不需添加藥品，產(chǎn)氧濃度高，氧流量精準(zhǔn)穩(wěn)定，但設(shè)備價格較高(3)緊急情況下(航空、潛艇)產(chǎn)氧量大，速度快，占地空間小。但能耗高，廢料有污染(4)有毒有害氣體環(huán)境(火場)反應(yīng)條件簡單，與人體呼出的水和二氧化碳即可反應(yīng)生成氧氣。但價格較貴，廢料有污染過碳酸鈉制氧機分子篩制氧機氧燭制氧機化學(xué)氧自救器任務(wù)二:獲取信息1.查閱資料，了解目前商品化供氧器的類型。2.結(jié)合本組的目標(biāo)，閱讀有參考價值的供氧器的說明書，嘗試進行實物演示與拆解，了解其組成、結(jié)構(gòu)、工作原理和操作方法。(1)操作方法:在反應(yīng)倉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:

。供氧劑過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)過氧化氫(H2O2)特點過碳酸鈉是固體且較穩(wěn)定，方便儲存、運輸和使用過氧化氫溶液為液體，運輸儲存不方便，且高濃度的過氧化氫溶液具有一定的腐蝕性2H2O22H2O+O2↑(3)組成結(jié)構(gòu):組成結(jié)構(gòu)作用①反應(yīng)倉②加濕倉③觀察窗粉末狀過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)、水、粉末狀二氧化錳(MnO2)的反應(yīng)區(qū)域凈化氧氣、濕潤氧氣觀察氧氣流速3.比較其與實驗室制取氧氣在制氧原理、收集方法、儀器裝置等方面的異同，綜合運用多學(xué)科知識分析原因，總結(jié)供氧器的工作原理和特點。制氧方式過碳酸鈉制氧機實驗室制取氧氣(1)制氧原理

①______________________________

②_______________________________

③________________________

(2)收集方法(3)儀器裝置2Na2CO3·3H2O22Na2CO3+3H2O22H2O22H2O+O2↑2H2O22H2O+O2↑排水法排水法任務(wù)三:設(shè)計制作1.根據(jù)使用要求和已有條件，選擇合適的制氧原理，設(shè)計供氧器的組成和結(jié)構(gòu)，繪制設(shè)計圖，制作簡易供氧器。例:2.對產(chǎn)品進行試驗，了解其供氧效果，并對試驗結(jié)果進行分析，從工程技術(shù)角度進一步優(yōu)化產(chǎn)品，編寫自制供氧器的使用說明書。2.制氧機說明書

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

(2)反應(yīng)倉加水后,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,可在殘液冷卻時,補充A劑(不加B劑)連續(xù)供氧。(答案合理即可)素養(yǎng)提升化學(xué)小組在“設(shè)計和制作簡易供氧器”的實踐活動中，探究影響供氧劑過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)產(chǎn)氧速率的因素?！静殚嗁Y料】Ⅰ.化學(xué)小組研究了圖1所示的某品牌制氧機的裝置原理后，利用身邊物品自制了如圖2所示的簡易供氧器。Ⅱ.過碳酸鈉為白色固體，遇水能產(chǎn)生碳酸鈉和過氧化氫，需在低溫干燥環(huán)境中保存。實驗:探究試劑用量、溫度對產(chǎn)氧速率的影響?！具M行實驗】在不同溫度下，分別取一定質(zhì)量的過碳酸鈉和MnO2放入B瓶中，并加入相同體積的水，測得平均產(chǎn)氧速率數(shù)據(jù)如下表所示。序號過碳酸鈉質(zhì)量/gMnO2質(zhì)量/g溫度/℃平均產(chǎn)氧速率/(mL/s)①100.3262.73②200.3268.56③100.3414.54【解釋與結(jié)論】(1)實驗中，過氧化氫分解生成氧氣的化學(xué)方程式為

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(2)設(shè)計實驗①②的目的是_________________________________________

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(3)由①③可以得到的結(jié)論是_______________________________________