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基于特定需求设计和制作简易供氧器
1．明确任务：明确“基于特定需求设计和制作简易供氧器”需要考虑的问题，明确需要供氧的特殊群体，明确设计思路， 确定供氧器的设计和制作目标及具体任务。
2．建构模型：设计并完成各种需求下制取氧气的实验，初步建立基于特定需求设计和制作简易供氧器的一般程序和方法，形成模型。
3．制作产品：建立模型之后，应用模型，从实际需求出发，尽量选择日常生活中常见的一些材料，小组合作动手制作供氧器，通过多轮次的“设计—行动—反思”对供氧器进行实验和优化。
4．反思交流：展示、交流和评价制作的供氧器，反思和总结供氧器的设计和制作的经验，提炼解决作品制作类问题的思路与方法。
1．项目学习小组在学习了实验室制氧气之后，查阅了相关资料，利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器。如图，其中药品A是过碳酸钠，遇水会分解出H2O2，药品B是一种黑色粉末状催化剂。下列说法错误的是( )
A．乙装置是利用氧气不易溶于水的原理，使氧气湿润
B．输出的氧气可作为高能燃料
C．根据乙中气泡的多少，可以判断氧气排出的快慢
D．注射器相当于分液漏斗
2．化学兴趣小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。图甲为供氧器的工作原理，下列说法正确的是( )
A．制氧剂可能是高锰酸钾
B．反应仓相当于实验室制取氧气的发生装置
C．图乙用作加湿过滤仓时，b管与病人相连
D．加湿过滤仓中水的作用之一是加快生成氧气的速率
3．项目学习小组在学习了实验室制氧气之后，查阅了相关资料，利用塑料瓶、注射器、吸管等设计并制作简易供氧器(如图)，其中药品A是过碳酸钠和二氧化锰的混合物(过碳酸钠遇水会生成H2O2)。在该实验中相关说法错误的是( )
A．塑料瓶相当于锥形瓶
B．吸管相当于导管
C．注射器相当于长颈漏斗
D．该装置可控制反应速率
4．学习小组利用身边物品自制了如图2的简易供氧器。与真实产品(图1)对比中，形成的观点不正确的是( )
A．产氧和洗气装置组合不用一体化
B．内部气体流向采用高进低出方式
C．特定需求是选择制氧方法的重要依据
D．制氧机要符合美学、工程、安全等标准
5．某兴趣小组设计出的简易供氧器如图，下列说法错误的是( )
A．反应仓的药品可以是过氧化氢溶液和二氧化锰
B．加湿仓的目的是湿化氧气，减少对鼻腔的刺激
C．通过观察加湿仓排出气泡的量确定是否需要添加药品
D．该装置具有的优点是可控制反应的发生与停止
6．(2024·东营中考)特定人群、环境对氧气的需求不同。如何基于特定需求设计和制作简易供氧器呢？在老师的指导下，同学们开展了下列活动。
【界定任务】
(1)小英同学认为，首先了解制作简易供氧器的供氧原理再确定制取装置。同学们一致认为制作简易供氧器还需要考虑物质变化、能量变化、反应速率、制得氧气的纯度、制氧剂的用量和配比等。根据______________________________确定发生装置，根据氧气的密度和溶解性等确定收集装置。
【建构模型】
老师提供了以下实验装置，同学们选择用过氧化氢分解和加热高锰酸钾的方法获得氧气。
(2)仪器a的名称：__________；仪器b的名称：________。
(3)加热高锰酸钾制取氧气应选择的制取装置是________(填字母序号)；用过氧化氢制取氧气的化学方程式为_________________________________。
【模仿改造】
化学制氧机(原理图见图1)利用过碳酸钠白色固体、二氧化锰黑色粉末产生氧气。过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)加水溶解会分解生成碳酸钠和过氧化氢。用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，加湿过滤仓底部导气管口有气泡冒出。
(4)加湿过滤仓不仅可以过滤杂质，利用氧气________溶于水的性质，使氧气变得湿润；而且可以根据__________________来判断产生氧气的速率。
(5)验证加湿过滤仓导出的气体是氧气的方法：_____________________________。
(6)制氧机内部气流采用高压进低压出(即产生的气体在高处聚集，经导管从低处进入加湿过滤仓)的方式，可能的原因有__________________________________。
(7)根据制作简易供氧器的反应原理，不需要考虑的因素是________。
A．原料是否价廉易得
B．所制气体的性质
C．反应速率是否适中
D．制得气体是否纯净
E．实验条件是否易于控制
F．是否安全、环保
【评价反思】
展示环节，小英同学所在小组制作的简易供氧器(如图2)得到了大家的好评，并提出如下修改意见：在导管出口处加装一个带有调气阀的鼻氧管，以提高适用性。
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跨学科实践活动2 基于特定需求设计和制作简易供氧器
体验探究
1．B [乙装置将氧气通入水中，氧气又从水中逸出，是利用氧气不易溶于水的原理，使氧气湿润，A正确；氧气具有助燃性，不具有可燃性，不能作高能燃料，B错误；根据乙中气泡的多少，可以判断氧气排出的快慢，可以据此控制生成氧气的速率，C正确；注射器相当于分液漏斗，可通过注射器控制液体的滴加速率，从而控制反应速率，D正确。]
2．B [高锰酸钾制氧气需要加热，根据图甲可知，该反应在常温下就可以进行，所以制氧剂不可能是高锰酸钾，A错误；反应仓产生氧气，相当于实验室制取氧气的发生装置，B正确；氧气密度比水小，则氧气应从b管进入，a管导出，所以与病人相连的是a管，C错误；水不能加快氧气生成的速率，但可根据加湿过滤仓水中气泡的多少，观察氧气的输出速率，D错误。]
3．C [塑料瓶可装入较多液体，相当于锥形瓶，A正确；吸管相当于导管，B正确；注射器可控制液体的滴加速度，相当于分液漏斗，C错误；装置中的注射器可控制液体的滴加速度，由此该装置可控制反应速率，D正确。]
4．A [与真实产品对比中，产氧和洗气装置组合需要一体化，内部气体流向采用高进低出方式、特定需求是选择制氧方法的重要依据、制氧机要符合美学、工程、安全等标准，则形成观点不正确的是A。]
5．D [A．反应仓中反应物为固液混合物，在常温下制取氧气，可用过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，故反应仓中的药品可以是过氧化氢溶液和二氧化锰，正确；B．加湿仓的目的是湿化氧气，减少对鼻腔的刺激，正确；C．通过观察加湿仓排出气泡的量确定是否需要添加药品，正确；D．该装置不能将固液分离，不能控制反应的发生与停止，错误。]
6．解析：(1)根据反应物状态和反应条件来确定发生装置；根据氧气的密度和溶解性等确定收集装置。
(2)仪器a的名称为锥形瓶；仪器b的名称为水槽。
(3)加热高锰酸钾制取氧气，该反应为固体加热型，发生装置可选择A，氧气密度比空气略大，氧气不易溶于水，收集装置可选择C向上排空气法或E排水法，故应选择的制取装置是AC或AE；过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑。
(4)加湿过滤仓不仅可以过滤杂质，利用氧气不易溶于水的性质，使氧气变得湿润；而且可以根据产生气泡的快慢来判断产生氧气的速率。
(5)氧气具有助燃性，则验证加湿过滤仓导出的气体是氧气的方法为将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气。
(6)制氧机内部气流采用高压进低压出(即产生的气体在高处聚集，经导管从低处进入加湿过滤仓)的方式，可能的原因为有利于气体排出，更有利于提纯氧气。
(7)根据制作简易供氧器的反应原理，需要考虑的因素有原料是否价廉易得、反应速率是否适中、实验条件是否易于控制、是否安全、环保，不需要考虑所制气体的性质和制得气体是否纯净，故选：BD。
答案：(1)反应物状态和反应条件
(2)锥形瓶 水槽
(3)AC(或AE) 2H2O22H2O＋O2↑
(4)不易 产生气泡的快慢
(5)将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气
(6)更利于气体排出，有利于提纯氧气
(7)BD
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