百年学典 中考风向标 化学 跨学科综合实践专题2 基于特定需求设计和制作简易供氧器课件

实践活动2基于特定需求设计和制作简易供氧器【活动分析】 氧气是空气中的一种重要成分,是生物体呼吸不可或缺的物质,也是工业生产的必备原料。供氧机在生产生活中扮演着重要的角色，对氧气制取、性质和相关用途的学习也显得尤为重要。【提出问题】1.实验室是用哪些方法和原理来制取和收集氧气？氧气有哪些性质？2.工业上是用哪些方法生产氧气？3.设计和制作供氧器的结构要包括哪些？制作过程要注意什么？【活动内容】活动一

了解实验室和工业制取和收集氧气的方法和原理如图所示是几种实验室制取气体的发生装置和收集装置，请回答下列问题。（1）指出图中标有数字的仪器名称：①____________；②____________。铁架台集气瓶（2）实验室用高锰酸钾制取氧气应选择的发生装置是____________（填字母），写出用此反应制取氧气的化学方程式：__________________________________________。（3）实验室还可以用装置A采用另一种方法制取氧气，该反应的化学方程式为______________________________，要想获得较干燥的氧气，应选择的收集装置是____________（填字母），检验氧气已集满的方法是________________________________________________________________________________________。A2KMnO4====K2MnO4＋MnO2＋O2↑△2KClO3====

2KCl＋3O2↑MnO2△C（或F）

将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已收集满（或将带火星的木条靠近b导管口，若木条复燃，说明氧气已收集满）（4）实验室用过氧化氢制取氧气反应的化学方程式：_____________________________________，若选用装置F收集氧气，则气体应从____________（填“a”或“b”，下同）端进入，原因是_____________________________；若将装置F内装满水，用排水法收集氧气，则气体应从____端进入。2H2O2====2H2O＋O2↑MnO2

a氧气的密度比空气大b（5）如图所示为工业制取氧气的部分流程示意图，请根据图示回答相关问题。①洁净的空气属于____________（填“混合物”或“纯净物”），其中含量最多的物质是_______（填化学式）；混合物N2②液态空气在空气分馏塔中蒸发可分离出氧气和氮气，原理是利用氮气和氧气的____________（填“密度”或“沸点”）不同而将氮气和氧气分离；③当打开一个装有液态空气的容器盖，并将一根燃着的木条置于容器口上方，观察到的现象是__________________。沸点木条熄灭活动二

设计和制作供氧器呼吸自救器是人在缺氧环境或出现高浓度有毒有害气体环境中使用的一种安全防护装置（也称为简易供氧机）。图H2-3是某化学氧自救器的结构示意图，其供氧装置由“初期生氧器”和“生氧罐”组成，同学们对其工作原理进行了如下探究：Ⅰ.探究“初期生氧器”【查阅资料1】①该化学氧自救器在工作初期，内部独立的“初期生氧器”首先启动，以解决初期供氧不足的问题。“初期生氧器”内有氯酸钾、二氧化锰、铁粉等成分；②Fe3O4能与硫酸反应，其反应化学方程式为Fe3O4+4H2SO4==Fe2（SO4）3+FeSO4+4H2O。（1）“初期生氧器”主要依靠氯酸钾和二氧化锰制氧，其反应化学方程式为____________________________________。2KClO3====2KCl＋3O2↑MnO2△（2）小组成员为了解铁粉的作用展开了研究。【实验探究1】序号实验步骤实验现象实验结论①取“初期生氧器”充分反应后的物质于纸上，将磁铁靠近并接触粉末有黑色物质被磁铁吸引被吸引物质可能是Fe、Fe3O4或两者都有②取①中被铁吸引的物质于试管中，向其中加入足量稀硫酸固体完全溶解，得到澄清的黄色溶液被吸引物质中一定含有____________（填化学式）Fe3O4

（3）“初期生氧器”中铁粉与氧气反应能__________________，从而使氯酸钾的分解反应持续进行。Ⅱ.探究“生氧罐”【查阅资料2】该化学氧自救器主体是由“生氧罐”供氧，内部装有颗粒状超氧化钾(KO2)作为“制氧剂”，它与Na2O2相似，与人呼出气体中的H2O和CO2都能反应生成O2。放出大量的热【实验探究2】(4)试写出KO2与H2O、CO2分别反应生成O2的化学方程式：__________________________、__________________________。4KO2+2H2O4==KOH+3O2↑4KO2+2CO2==2K2CO3+3O2

1.好莱坞科幻大片《火星救援》讲述航天员在太空求生的星际驻留生活。下列有关氧气的认识错误的是（）A.氧气液化成淡蓝色的液氧，发生物理变化B.液氧可用作航空火箭发射，利用其可燃性C.“人造空气”接近空气的组成，属于混合物D.太空中宇航员呼吸氧气，可利用光合作用循环利用学以致用B2.(科技前沿)英国剑桥科研小组成功发明一种月球制氧设备，这种月球制氧机可利用电化学从月球土壤中提取出氧气。下列的说法中不正确的是（）A.利用化学开发出物质制备的新方法B.月球土壤属于混合物，具有实用的科研价值C.月球居民在呼吸时需要纯净的氧气D.据此推测月球土壤中一定含有氧元素C3.（化学生活）氧气是维持人类生命活动必不可少的物质。(1)电影《攀登者》生动地讲述了1960年中国登山队完成人类首次从珠峰北坡登顶的故事。其中氧气瓶是必不可少的装备,因为氧气能____________。(2)某种家用制氧机是通过分子筛直接将氮气和氧气分离,该过程属于____________(填“化学”或“物理”)变化。(3)在使用氧气瓶、制氧机的过程中应远离易燃、易爆物质,其原因是________________________。供给呼吸物理氧气支持燃烧4.科学家们不断寻找在月球上制造氧气的新方案，为未来建立永久性月球基地扫除最大的障碍。实验室常用如图H2-4所示装置制取氧气，请你根据所学知识回答下列问题。（1）写出编号所指仪器的名称：①____________；②_________。长颈漏斗水槽（2）实验室用过氧化氢溶液制取氧气，可用的发生装置是_______（填字母），其中二氧化锰起____________作用，若用装置D收集氧气，当收集氧气已满的现象是________________________________。若实验要收集较干燥的氧气时，应选用的收集装置为_______（填字母），则反应的化学方程式为____________________________，该反应的基本反应类型是____________。B催化

有气泡从集气瓶口冒出C2H2O2====O2↑＋2H2OMnO2

分解反应（3）实验室用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取并用排水法收集氧气，停止加热时，应先将导管移出水面，然后再____________。（4）请通过了解月球制氧机，结合实验室制备氧气的方法，除了考虑到药品的价格、制氧气反应的难易与安全性等因素，你认为应考虑的其他因素有_________________________________________________________________________（至少两点）。熄灭酒精灯

实验过程对环境的影响，实验所需仪器的规格、性能，实验试剂的浓度、用量等5.“富氧空气”是指氧气含量高于普通空气的气体，可用于航天、医疗、炼钢等。在2019年年末出现的新冠肺炎重症患者的治疗上有一个重要环节为“高流氧呼吸”，其本质和“富氧空气”相似，化学兴趣小组欲混制“富氧空气”并开展相关探究，进行以下实验（如图H2-5）。实验一：制取氧气(1)仪器a的名称是____________。分液漏斗(2)选择用高锰酸钾来制取氧气，反应的化学方程式是_________________________________；若选择装置D作为发生装置，需要对装置进行的改进是_____________________；导管口略向下倾斜的原因是_______________________________；若需制取一瓶氧气做铁丝燃烧的实验，收集装置最好选择_____(填字母)。2KMnO4====K2MnO4+MnO2＋O2↑△在试管口加一团棉花防止冷凝水倒流导致试管炸裂G(3)实验室在常温下用块状电石(主要成分为CaC2)与水反应制取不易溶于水的乙炔(C2H2)气体，该反应必须严格控制加水速度，以免剧烈反应放热