跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器（同步讲义）-2024人教版九年级化学上册（解析版）

第五章化学反应的定量关系

跨学科实践活动4基于特定需求设计和制作简易供氧器

A教学目标

1.巩固对氧气性质和实验室制取氧气的原理与装置的认识，设计制作符合特殊需求的简易

教学目标供氧器。

2.了解实现物质定量转化的方法，综合应用多学科知识和工程技术手段解决实际问题。

重点和难点重点：制作简易供氧器。

探新知教材知识解读

二任务一了解需求

1.哪此特殊人群在哪些场景或地域会用到供氧器，相应的供氧器应具备怎样的特点？

（1）需要供氧器的特殊人群：患呼吸系统疾病缺氧的人、患心血管疾病的人等；体弱、年老、用脑过多的

缺氧人：处于环境缺氧的人群，如处于高原、高山缺氧，矿井、钢厂、化工厂等特定工作场所的人……

（2）患病缺氧、体弱缺氧等需要吸氧保健的人，可以使用家用制氧机吸氧，家用制氧机的特点是使用方便、

随用随制，便于携带，适用于广大保健者。

（3）重症病人在医用中心吸氧，供氧站内的供氧方式可选用医用制氧机、液氧储罐及汇流排供氧三种方式

之一或其中两种方式组合。一般护理站都安装了病房监测仪，自动监测每个病房中的氧气供应压力和氧气

消耗。医用中心供氧器特点：操作更安全，输氧管路更环保，设备输送氧气含量纯正且持续输选时间长，

自动监测供氧压力和氧气消耗量等。

2.确定简易供氧器的设计和制作目标

（1）制作简易供氧器时，可从以下几方面进行考虑：制氧方法、供氧方式、氧气浓度、流速和湿度等，同

时还要考虑简易供氧器的材料等。

（2）制作的简易供氧器可用于家中、急救、旅行等多种场景。通常可采用双鼻管方式吸氧，通过加湿处理，

吸氧更舒适；通过调节流量大小来控制氧浓度。

□任务二获取信息

1.目前商品化供氧器的类型

目前，市场上的制氧机按制氧原理主要分三类：空气分离制氧、电解水制氧和化学试剂制氧。

2.垢合本组的目标，阅读有参考价值的供氧器的说明书，尝试进行实物演示与拆解，了解其组成、结构、工

作原理和操作方法。

化学药剂制氧机：采用合理的药剂配方，通过化学反应制氧，具有供氧快，易操作的特点，能满足部分消

费者之急用。

（1）组成、结构等

□装置：主机(外桶+内桶)、密封圈、吸氧管。

口试剂:A剂(过碳酸钠)、B剂(二氧化铳)。

□用法用量

适用情况A剂B剂平均供氧量(mL/min)供氧时间(min)

保健吸氧1袋1袋>320>15

一般缺氧2袋1袋>500>25

【思考】为什么A剂袋数不同，产生氧气的量不同呢?

【提示】反应物和生成物的质量之间有一定的比值关系。

(2)工作原理

□工作原理示意图

02密封盖

加湿

过滤.仓■

A剂

B剂

□工作原理

2Na2co3・3H2O2==2Na2co3+3H2O2

2HQ22H2O+O2T

（3）操作流程图

③盖好上盖，插

②向反应仓内

①内桶加清好吸氧管等，现

先加制氧剂A

水生对应水察窗内有连续

剂，再加制氧

位线均匀气泡冒出

剂B剂

时，开始吸氧

3.总结供氧器的工作原理和组成特点

（1）化学药剂制氧机制氧原理与实验室分解过氧化氢制氧气的原理基本相同，反应都是在常温下进行。

（2）产品装置与实验室分解过氧化氢制氧气的类似，均包括气体发生装置和收集装置，反应仓相当于气体

发生装置，加湿仓相当于多功能瓶，“长进短出”可以加湿或洗气；不同的是制氧机增加了加湿过滤净化装置。

C任务三设计制作

1.制作简易供氧器

（1）设计的供乳器要有制取装置和净化装置。可以用塑料瓶可以作发生仓和加湿仓；导管用来连接两个装

置；超轻黏土可以作为黏合剂，保证装置的气密性良好……

（2）已知成年人平均需氧量为250mL/min,标准状况下，氧气的密度是1.429g/L,依据吸氧时间，确定吸氧

量，利用相关化学方程式可计算需要化学试剂的量。

2.成果总结

对产品进行试验，了解其供氧效果，并对试验结果进行分析，从工程技术角度进一步优化产品，编写自制

供氧器的使用说明书。

某小组的装置优化：

反应洗气反应洗气

装置装置装置装置

1.0版2.0版3.0版

从使用角度考虑，优化后供氧器的优点：能使氧气更顺畅地进入洗气装置等。

【展示与交流】

1.展示自制的供氧器，介绍产品的工作原理、制作方法和供氧效果等。

2.在“设计和制作简易供氧器”过程中，与同学交流工作原理、制氧方法是否合适，供氧效果如何，吸氧舒适

度及所用材料是否环保安全、装置的密封性等，取长补短，不断完善自己的设备。

即学即练

1.基于特定需求设计和制作简易供氧器。

（I）图I加湿仓中水的作用是

（2）反应仓中A剂MnO:可以重复使用，理由是。

（3）图1中“O?通道”相当于下图装置中的_____（填字母）。

帮解题方法能力构建

考点一制作简易供氧器

【例1】项目小组用矿泉水瓶、吸管、30%的H/）2溶液。MnO：等制作简易供氧器（如下图）。回答问题。

1.有关该供氧器制氧原理的说法正确的是

A.反应方程式为Hq=2Hq+o2T

B.加入MnO?越多，产生氧气越多

C.用KMnO」替代H2?溶液更适合

D.使用30%的H?O?溶液可能导致反应过于剧烈

2.使用该供氧器的说法错误的是

A.使用前检查装置气密性

B.控制注射器中液体流速能调节产生氧气速率

C.右瓶产生气泡速度可判断生成氧气纯度

D.若右瓶不装水，得到的氧气更干燥

【变式1・1】图所示为兴趣小组同学利用矿泉水瓶、胶带、铜丝等材料自制的简易供氧器。下列说法错误的

是

可推拉_

的铜丝

纱包裹的

块状MnO；

ILO

溶液2水

A.通过推拉铜丝可调控反应的进行

B.在b口用带火星的木条检验氧气

C.二氧化镭能增加生成氧气的质量

D.通过a口的气泡判断氧气的流速

【变式1・2】制作简易供氧器

活动1：认识供氧器卜.图1为某款家用制氧机结构示意图。

可上下抽

拉的线绳

L空饮料瓶

纱布包的

二氧化钵一1建

固定胶带

过氧化

氢溶液「水

AB

图2

（1）加湿仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是.

活动2：自制供氧器学习小组利住身边物品模仿市售制氧机，自制如图2的简易供氧器。

（2）利用可以抽拉的线缆，可使二氧化镭与过氧化氢溶液的接触，产生大量气泡，过氧化氢制氧气的化学

方程式为—，此时二氧化镒的借用是—。

（3）若想利用B装置监测产生氧气的气流速度，B图中有一处不足之处，你的改进措施是—o

（4）验证B瓶导出的气体是氧气的方法是—o

（5）制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑的因素有（不定项）。

A.原料是否廉价易得

B.反应速率是否适中

C.制得气体是否纯净

D.是否安全、环保

刷好题同步分层测评

Ill基础达标

1.如图是某班级项FI学习小组同学利用塑料瓶、吸管等生活用品设计出的简易供氧器。下列说法正确的是

反应仓加湿仓

A.可以通过观察加湿仓中气泡情况判断氧气的流速

B.反应仓的药品可以是高镒酸钾

C.加湿仓类似于排水集气装置

D.加湿仓利用了氧气易溶于水的物理性质

对于缺氧环境或者处于缺氧状态的人群往往需要使用供氧设备补充氧气。学习小组参考某供氧器原理(如下

图所示)，开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。完成下面小题。

密封盖

2.从元素守恒角度看，下列物质不能用于制取氧气的是

A.NaClB.H2O2C.H20D.KMnO4

3.下列关于供氧器说法不正确的是

A.供氧器原料的选择应考虑是否价廉易得

B.过滤仓导出的气体可用带火星的木条检验

C.供氧器内部气流采用低压进高压出的方式

D.过滤仓不仅可以过滤杂质还能使氧气变得湿润

4.化学学习小组开展学科实践活动，利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器，A是

过碳酸钠(2Na2cO3SH2O2),它是一种白色固体，遇水会分解出H2O2,B是催化剂。下列说法不正确的是

A.甲装置中的B在反应前后质量和性质不变

B.乙装置中水有降温、判断氧气速率等作用

C.甲装置中注射器可控制反应速率

D.设计供氧装置需要综合考虑便捷、安全、环保等因素

5.如图所示是某兴趣小组设计的简易供氧器，下列有关说法不巧砸的是

反应仓加湿过滤仓

A.反应仓相当于实验室制取氧气的发生装置

B.过滤仓中气泡的多少可以判断氧气排出的快慢

C,输出的氧气可作为燃料

D.该装置可以给鱼缸中的鱼供氧气

6.下列跨学科实践活动涉及的化学知识正确的是

选项实践活动化学知识

A微型空气质量检测仪测co?含量co?属于空气污染物

B设计和制作简易供氧器制氧剂必须含有氧元素

C用橡皮泥制作水分子的结构模型水由氢原子和氧原子构成

D用自制简易净水器净化雨水净化后得到纯水

7.工业上利用膜分离技术，在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的分子筛薄膜，可得到含氧量较

岛的富氧空气。部分过程的示意图如下：

一分子筛（吸附氮气）

二氧化铝（除去水蒸气

和二氧化碳）

氮气

减压过程

（1）分子筛中发生的变化是（填“物理变化''或"化学变化。

（2）某同学查阅资料知道，家用简易供氧器中的固体药剂是A和B,A是过碳酸钠（2Na2co3.3HQ2），

它是一种白色固体，遇水会分解出H2O2,B是一种黑色粉木状催化剂。该同学利用塑料瓶、注射器、吸管、

输液管等设计并制作简易供氧器，如图所示：

I水

甲乙

匚B可能是，写出用B制取气气的化学方程式

:氧气通过乙塑料瓶中水的主要目的是。

8.小华以爆炸盐（遇水会产生Na2cO3和Hq?）和MnO?为原料设计了如图所示简易制氧机。

出气口

（1）加料后，左舱内发生反应的化学方程式为

（2）右舱中的水不仅可以过滤杂责，利用氧气不易溶于水的性质，使氧气变得湿润，还可以根据来判

断产生氧气的速率。

（3）验证出气口导出的气体是氧气的方法是，则证明是氧气。

（4）选择制作简易供氧器的反应原理时，不需要考虑的因素是（填字母）。

A.原料是否价廉易得

B,所制取气体的化学性质

C.反应速率是否适中

D.制得的气体是否纯净

E.实验条件是否易于控制

F.是否安全、环保

in综合应用

9.兴趣小组开展“自制简易家庭供氧器”跨学科实践活动。

资料：家庭供氧器常用过碳酸钠（2Na2cO/3H2（%）作为制氧剂，使用时加入水和二氧化锌，可快速获得

氧气。

活动一用过碳酸钠模拟实验室制取氧气

（!）仪器a的名称：。

（2）过碳酸钠制取氧气的原理：

第一步：2Na2coqSHq?=2Na2co3+3%。2

第二步：（用化学方程式表示）。

（3）发生装置应选择（填标号）。

（4）欲收集一瓶氧气用作铁丝燃烧实验，宜选择装置E的理由是

活动二自制家庭供氧器

（5）自制家庭供氧器的示意图如图2,请将该供氧器的说明书补充完整。

说明书

■使用方法

在左舱中加入适量冷水、过碳酸钠和二氧化钵，当右舱导管口时，即可接面罩使用。

■注意事项

禁止加入热水使用；若气体不再产生，可向进料口补充（选填"过碳酸钠''或"二氧化锌.

（6）图I中F的功能与图2装置中（选填“左舱”或“右舱”）相似。

（7）左舱禁止加入热水的原因是。

10.基本的化学实验操作和实验设计是初中化学核心知识之一，结合以下实验装置图回答问题：

（1）图1中仪器a的名称是,图1中仪器b的名称是。

（2）实验室用图1中的A装置制取氧气，反应的化学方程式是<.

（3）若装置F中装满水，为了收集体积分数为60%的氧气，气体应从（选填"b”或"c”）导管通入,

通人空气的体积和纯氧的体积比约为（空气中氧气的体积分数按1/5计）。

（4）登山运动员登山时常用氢化钙作为供氢剂，用来提供能源。某兴趣小组同学用氢化钙（CaH》这种固态

储氢物质制取氢气，氢化钙与水剧烈反应生成氢氧化钙并释放出氢气，反应的化学方程式为,请

从图1中选出利用该原理制取较纯净氢气的装置为（从A-E中选择）。

（5）图2是学生制作的简易供氧器。请回答下列问题：

□在供氧使用时，左瓶中可放置的药品是o

A.高锌酸钾B.氯酸钾和二氧化锌

C.碳酸钠和稀盐酸D.过氧化氢溶液和二氧化锌

口简易供氧器的右瓶中需加入适量的水，水的作用是。

A.可通过气泡观察氧气生成速率B.提高氧气浓度

C.加快氧气的生成D.增加氧气的湿度

11.某校化学兴趣小组围绕“氧气的制备”为主题开展/学习。

【基础实验】实验室制取氧气

（2）实验室以高锌酸钾为原料制取氧气，选用的发生装置为一（填序号）该装置需补充的实验用品是.

（3）向组装好的装置中加入高钵酸钾前，应该进行的操作是一，写出反应化学方程式—c

（4）收集较干燥的氧气选择的收集装置为一（填序号），验满的方法是—o

（5）用装置E收集氧气，发现氧气不纯，原因可能是一（写一条）。

【跨学科实践】自制简易制氧机。

（6）同学们利用塑料瓶、注射器等材料制作了简易供氧器（如图所示），每套装置在左瓶中加入制氧齐IJ,

右瓶中装入水。请你利用所学知识选择适合的试剂，写出反应化学方程式—。交流展示中发现有缺陷的

装置是（选填“甲”“乙”或"两,）。

甲乙丙

12.科技社团的同学们在开展“基于特定需求设计和制作简易供箱器”的跨学科实践活动中设计和制作简易供

氧器（如图1）。为了解决鱼塘中氧气不足的问题，养鱼师傅向鱼塘中撒一种微黄色的固体，咨询得知，这种

固体的主要成分是过氧化钙（CaO»,同学们查阅资料发现过氧化钙、过氧化钠均能与水反应放出氧气（已知：

2CaO2+2H2O=2Ca（OH）2+O2t）（＞12gNa2O2固体样品和12gCaO2位体样品与水作用生成氧气（假设样品中其他

成分与水不反应）的质量与时间的关系如图2所示。请根据上述信息回答下列问题：

A。2出口

02。2反应仓

加湿仓通

道A剂:MnOz

B剂:H2O2溶液

图1

（1）图1加湿仓中水的作用是o

（2）若给鱼池持续增氧，应选的试剂为。

（3）请计算该样品中CaCh的质量分数o（写出计算过程，结果保留至（）.01%）

13.氧气是一种重要的气体。

I.根据卜.列实验装置图，回答有关问题。

（1）仪器口的名称是0

（2）实验室用高镭酸钾制取并收集较干燥的氧气，应选择的装置是（填字母），反应的化学方程式

是。该原理用排水法收集氧气时，当气泡时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶；停止加

热时，先把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，防止，

II.学习氧气制取后,学习小绢开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动c化学小知制作了一台简易“制

氧机”如图所示。用A剂、B剂产生氧气，其中A剂为白色颗粒（2Na2c0丁3%02）,B剂为MnCh用该装

置制取氧气时，在反应仓中加入适量的水，再依次加入A和B即可持续、平稳地产生氧气。

过滤仓反应仓

(3)第一步：2Na,CO3-3H2O;=2Na2CO3+3H2O2

第二步：产生氧气的化学方程式为。

（4）验证过漉仓导出的气体是氧气的方法。

（5）过滤仓中的水起到的作用是（填字母）。

A.可以通过气泡观察氧气生成的速率B.降低氧气温度

C.加快氧气的生成D.洗气，使氧气具有一定的湿度

（6）另一小组同学用过氧化氢溶液和二氧化锦制取1.6g氧气,理论上至少需要过氧化氢的质量是多少？（根

据化学方程式计算，写出计算过程）

|麟展培优

14.某学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。已知某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠和二氧

化镉，是过氧化氢与碳酸钠的加合物，遇水后能产生氧气，放出热量。

【活动一】认识制氧机

如图I,某简易制氧机通过A、B两种物质产生氧气，其中A足过碳酸钠白色固体，B是二氧化镒黑色粉末。

过碳酸钠（化学式为2Na2co/3HO）加水溶解会分解生成Na2coMH。。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镒，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物o

（1）反应仓中过氧化氢生成氧气的化学方程式是,加湿过滤仓中的水除了有过滤杂质、提纯氧气的

作用外，还可以起到的作用是（填一点即可）。

【活动二】选择制氧剂

过氧化氢也可以快速产生氧气，图1制氧机中的制氧剂为什么不选择过氧化氢？过碳酸钠是碳酸钠和过氧

化氢的加成化合物，它的制氧效率是否优于过氧化氢？于是该兴趣小组对两者的制氧效率进行探究，并筛

选合适的制氧剂。

密封盖

实验一：过氧化氢作制氧剂

小组设计了图2实验装置，用溶质质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水，锥形瓶中

加入0.2g二氧化锌，注入溶液，记录并分析20min内的数据，如图3。

气

体

-•25%H,O,

体«*

积

.V30%H2O2

/mL

JI5%H,O,

5%H,O,

02468)01214161820时间/min

图3

（2）高浓度过氧化氢溶液易挥发且腐蚀性强。30%比25%产氧量少，可能的原因是。因此过氧化氢

作制氧剂时，浓度为5%的过氧化氢溶液较合适。

实验二：过碳酸钠作制氧剂

往如图2的锥形瓶中加入L4g过碳酸钠.0.2g二氧化镒和9.11mL水，待反应完全后收集到约159.1mL水（产

生氧气的量与表中药品得到氧气的最大量相等）。其他药品质量不变，再分别用不同体积的水进行实验，记

录并分析20min内的数据，如图4。

气

体

体

积9.11mL水

/mL2.89mL水

1.66mL水

1.37mL水

02468101214161820时间/min

图4

（3）由图4可得出的结论是。

【讨论分析】

（4）结合图3、图4中数据分析，前2min过碳酸钠与过氧化氢的制氧效率相当，分析图3、图4中2min后

的数据,应选择作制氧剂，依据是0

（5）小组同学利用身边物品自制了如图5的简易供氧器。与真实产品对比中，不正确的观点是（填

序号）。

图5

A.产氧和洗气装置组合小用一体化

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

15.简易供氧器制氧气的不同方式的探究

（■）某同学以过碳酸钠、二氧化锌为药品，用两个塑料瓶分别作为反应仓和加湿仓，设计制作简易“制氧

机”，如图1所示。

图1

【资料】过碳酸钠（ZNazCOsSH?。？）为白色固体，加水溶解分解生成碳酸钠和过氧化氢。

（1）制氧气时，在反应仓中加入适量水，再依次加入过碳酸钠和二氧化钵。反应仓中过氧化氢生成氧气的

化学表达式为，二氧化镒反应前后不变的是v

（2）加湿仓为图中瓶（填“左''或"右"），将产生的氧气通过加湿仓的目的是o

（二）工业制氧气

膜分离法制氧气是在一定压力下，将空气透过分离膜，渗透速率较快的氧气在膜的渗透侧富集（提高浓度）,

渗透速率慢的氮气被截留，流程如图2所示。

121416182022242628303234363840

图3膜进口温度（℃）

（3）从微观角度分析，一定量的空气经过压缩机时发生改变的是

（4）据图3分析，当膜进口温度171压强0.78MPA时，富集得到的氧气体积分数为,渗透物的

主要成分是o

（5）膜进口温度对•膜分离效果有一定影响。为证实这一观点，某研究团队在膜进口温度40=］以下进行了实

验（防止温度过高降低膜的寿命），得到氧气体积分数与膜进口温度的关系如图3所示，根据图像可得出

的结论是o

16.某校化学兴趣小组同学利用塑料瓶模拟制作简易供氧器。回答下列问题。

过氧化①

氢溶液飞

水沱负载——'

Mn6小球、口^排气口

排液口声因■网状塑料板

利用化学方程式计算。制取3.2g氧气至少需要过氧化氢的质量是多少？

第五章化学反应的定量关系

跨学科实践活动4基于特定需求设计和制作简易供氧器

A教学目标

1巩.固对氧气性质和实验室制取氧气的原理与装置的认识，设计制作符合特殊需求的简易

教学目标供氧器。

2.了解实现物质定量转化的方法，综合应用多学科知识和工程技术手段解决实际问题。

重点和难点重点：制作简易使氧器。

探新知教材知识解读

□任务一了解需求

1.哪些特殊人群在哪些场景或地域会用到供氧器，相应的供氧器应具备怎样的特点？

（1）需要供氧器的特殊人群：患呼吸系统疾病缺氧的人、患心血管疾病的人等；体弱、年老、用脑过多的

缺氧人；处于环境缺氧的人群，如处于高原、高山缺氧，矿井、钢厂、化工厂等特定工作场所的人……

（2）患病缺氧、体弱缺氧等需要吸氧保健的人，可以使用家用制氧机吸铤，家用制氧机的特点是使用方便、

随用随制，便于携带，适用于广大保健者。

（3）重症病人在医用中心吸氧，供氧站内的供氧方式可选用医用制氧机、液氧储罐及汇流排供氧三种方式

之一或其中两种方式组合。一般护理站都安装了病房监测仪，自动监测每个病房中的氧气供应压力和氧气

消耗。医用中心供氧器特点：操径更安全，输氧管路更环保，设备输送氧气含量纯正同持续输选时间长，

自动监测供氧压力和氧气消耗量等。

2.确定简易供氧器的设计和制作目标

（1）制作简易供氧器时，可从以下几方面进行考虑：制氧方法、供氧方式、氧气浓度、流速和湿度等，同

时还要考虑简易供氧器的材料等。

（2）制作的简易供氧器可用于家中、急救、旅行等多种场景。通常可采用双鼻管方式吸氧，通过加湿处理，

吸氧更舒适；通过调节流量大小来控制氧浓度。

□任务二获取信息

1.目前商品化供氧器的类型

目前，市场上的制氧机按制氧原理主要分三类：空气分离制氧、电解水制氧和化学试剂制氧。

2.结合本组的目标，阅读有参考价值的供氧器的说明书，尝试进行实物演示与拆解，了解其组成、结构、工

作原理和操作方法。

化学药剂制氧机：采用合理的药剂配方，通过化学反应制氧，具有供氧快，易操作的特点，能满足部分消

费者之急用。

（1）组成、结构等

□装置：主机（外桶+内桶）、密封圈、吸氧管。

口试剂:A剂（过碳酸钠）、B剂（二氧化钵）。

】用法用量

适用情况A剂B剂平均供氧量（mL/min）供氧时间（min）

保健吸氧1袋1袋>320>15

一般缺氧2袋1袋>500>25

【思考】为什么A剂袋数不同，产生氧气的量不同呢?

【提示】反应物和生成物的质量之间有一定的比值关系。

（2）工作原理

工作原理示意图

02密封盖

工作原理

2Na2cO3・3H2O2=2Na2co3+3H2O2

2H2O2MnO-2H2O+O2T

（3）操作流程图

③盖好上盖，插

②向反应仓内

①内桶加清好吸氧管等，现

先加制氧剂A

水生对应水察窗内有连续

剂，再加制氧

位线均匀气泡冒出

剂B剂

时，开始吸氧

3.总结供氧器的工作原理和组成特点

（I）化学药剂制氧机制氧原理与实验室分解过氧化氢制氧气的原理基本相同，反应都是在常温下进行。

（2）产品装置与实验室分解过氧化氢制氧气的类似，均包括气体发生装置和收集装置，反应仓相当于气体

发生装置，加湿仓相当于多功能瓶，“长进短出”可以加湿或洗气;不同的是制氧机增加了加湿过滤净化装置。

［任务三设计制作

1.制作简易供氧器

（I）设计的供氧器要有制取装置和净化装置。可以用塑料瓶可以作发生仓和加湿仓；导管用来连接两个装

置；超轻黏土可以作为黏合剂，保证装置的气密性良好……

（2）己知成年人平均需氧量为250mL/min,标准状况下，氧气的密度是1.429g/L,依据吸氧时间，确定吸氧

量，利用相关化学方程式可计算需要化学试剂的量。

2.成果总结

对产品进行试验，了解其供氧效果，并对试验结果进行分析，从工程技术角度进一步优化产品，编写自制

供氧器的使用说明书。

某小组的装置优化:

反应洗气反应洗气

装置装置装置装置

2.0版3.0版

从使用角度考虑，优化后供氧器的优点：能使氧气更顺畅地进入洗气装置等。

【展示与交流】

1.展示自制的供氧器，介绍产品的工作原理、制作方法和供氧效果等。

2.在“设计和制作简易供氧器”过程中，与同学交流工作原理、制氧方法是否合适，供氧效果如何，吸氧舒适

度及所用材料是否环保安全、装置的密封性等，取长补短，不断完善自己的设备。

即学即练

1.基于特定需求设计和制作简易供氧器。

（1）图1加湿仓中水的作用是o

【答案】（1）湿润氧气等

（2）化学反应前后二氧化钵的质量和化学性质没有改变

（3）B

【解析】（1）氧气不易溶于水，氧气从加湿仓中的水中经过后，会带出一定量的水蒸气，使氧气湿润，还

可以通过产生气泡的快慢观察产生氧气的速率（合理即可）；

（2）二氧化钵是过氧化氢分解的催化剂，反应前后质量和化学性质不变。所以可以重复使用；

（3）图1中“02通道”是将反应仓中产生的02通入水中，由于氧气不易溶于水，密度比水小，从左上方“02

出口”逸出。相当于图2装置中的B装置。

故填B。

帮解题方法能力构建

考点一制作简易供氧器

【例1】项目小组用矿泉水瓶、吸管、30%的H/)2溶液。MnO?等制作简易供氧器(如下图)。回答问题。

I.有关该供氧器制氧原理的说法正确的是

A.反应方程式为&02=2也0+。2个

B.加入MnO?越多，产生氧气越多

C.用KMnO4替代H2C)2溶液更适合

D.使用30%的H2。?溶液可能导致反应过于剧烈

2.使用该供氧器的说法错误的是

A.使用前检查装置气密性

B.控制注射器中液体流速能调节产生氧气速率

C.右瓶产生气泡速度可判断生成氧气纯度

D.若右瓶不装水，得到的氧气更干燥

【答案】1.D2.C

【解析】I.A、过氧化氢在二氧化镒的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为:

MnO,

2H2O2==2H2O+O2T,故选项说法错误；

B、二氧化钵在反应中作催化剂，能加快反应速率，不影响生成氧气的质量，并不是加入MnCh越多、产生

氧气越多，故选项说法错误；

C、高橘酸钾在加热条件下生成镭酸钾、二氧化镒和氧气，属于固体加热型，装置复杂、操作不简便，不能

用KMn()4替代H2O2溶液，故选项说法错误；

D、使用30%的H2O2溶液浓度较大，可能导致反应过于剧烈，故选项说法正确；

故选D：

2.A、组装好装置后，向容器中装入试剂前应先检查装置的气智性，然后再装入试剂，以避免装入试剂后

发现装置气密性不好，更换部分仪器而浪费试剂，故选项说法正确：

B、控制注射器中液体流速，能控制试剂的接触，能调节产生氧气速率，故选项说法正确;

C、右瓶产生气泡速度，能判断生成氧气的速率，不能判断生成氧气纯度，故选项说法错误;

D、右瓶装水，能判断生成氧气的速率，能使得到的氧气更湿润；若右瓶不装水，得到的氧气更干燥，故选

项说法正确;

故选Co

【变式图所示为兴趣小组同学利用矿泉水瓶、胶带、铜丝等材料自制的简易供氧器。下列说法错误的

B.在b口用带火星的木条检验氧气

C.二氧化锦能增加生成氧气的质量

D.通过a口的气泡判断氧气的流速

【答案】C

【解析】A、通过推拉铜丝，可以实现固液的接触和分离，从而控制反应的发生和停止，不符合题意:

B、氧气具有助燃性，可在b口用带火星的木条检验氧气，带火星的木条复燃，说明是氧气，不符合题意;

C、过氧化氢在二氧化钵的催化下分解生成水和氧气，在该反应中，二氧化钵是催化剂，催化剂只能改变化

学反应速率，不能增加生成氧气的质量，符合题意:

D、该实验中，可通过aII产生气泡的速率观测生成氧气的速率，不符合题意。

故选C。

【变式1・2】制作简易供氧器

活动1：认识供氧器卜.图1为某款家用制氧机结构示意图。

可上下抽

拉的线绳

L空饮料瓶

纱布包的

二氧化钵一1建

固定胶带

过氧化

氢溶液「水

AB

图2

（1）加湿仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是.

活动2：自制供氧器学习小组利用身边物品模仿市售制氧机」自制如图2的简易供氧器.

（2）利用可以抽拉的线缆，可使二氧化钵与过氧化氢溶液的接触，产生大量气泡，过氧化氢制氧气的化学

方程式为—，此时二氧化锌的价用是一。

（3）若想利用B装置监测产生氧气的气流速度，B图中有一处不足之处，你的改进措施是,

（4）验证B瓶导出的气体是氧气的方法是一。

（5）制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑的因素有（不定项）。

A.原料是否廉价易得B.反应速率是否适中

C.制得气体是否纯净D.是否安全、环架

【答案】（I）湿润氧气

（2）2H2O2^=2H2O+O2T催化作用（加快过氧化氢分解速率）

（3）将a导管延长并伸入到水面以下

（4）将带火星的木条放在B瓶b导管口处，若带火星的木条复燃，说明该气体为氧气

（5）ABCD

【解析】（1）氧气不易溶于水，因此加湿仓中的水除了有过淀杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用

是湿润氧气的作用；（合理即可）

MnO、

（2）过氧化氢在二氧化镒作催化剂的条件下生成水和氧气，方程式为：2H2O2^=2H2O+O2T：

二氧化锌是过氧化氢分解的催化剂，在此反应中起到催化作用；

（3）氧气不易溶于水，因此若想利用B装置监测产生氧气的气流速度，应将a导管延长并伸入到水面以下，

这样才可通过产生气泡的速率观测生成氧气的速率；

（4）氯气具有助燃性，则验证B版导出的气体是氧气的方法是：将带火星的木条放在B瓶b导管口处，若

带火星的木条复燃，说明该气体为氧气；

（5）A、制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑原料是否廉价易得，应选择成本低、容易获取的原

料，以确保可行性和经济性，符合题意;

B、制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑反应速率是否适中，反应速率应适中，过快可能导致氧气

释放失控，过慢则无法满足需求，符合题意；

C、制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑制得气体是否炖净，这样才能收集到所需的气体，符合题

意；

D、制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑是否安全、环保，避免产生有毒或易燃易爆物质，确保操

作过程安全，减少意外风险，符合题意。

故选：ABCDo

刷好题同步分层测评

IM基础达标

i.如图是某班级项目学习小组同学利用塑料瓶、吸管等生活用品设计出的简易供氧器。下列说法正确的是

反应仓加湿仓

A.可以通过观察加湿仓中气泡情况判断氧气的流速

B.反应仓的药品可以是高镭酸钾

C.加湿仓类似于排水集气装置

D.加湿仓利用了氧气易溶于水的物理性质

【答案】A

【解析】A.氧气不易溶于水，从反应仓中导出进入加湿仓后，可以通过观察加湿仓中气泡情况判断氧气的

流速。A正确；

B.高钵酸钾需要在加热条件下反应产生氧气，此装置不能进行加热。B不正确；

C.加湿仓的作用不是收集氧气，而是对氧气进行加湿，并且可以类似于排水集气装置通过观察加湿仓中气

泡恃况判断氧气的流速。C不正确：

D.加湿仓利用了氧气不易溶于水的物理性质。D不正确。

故选Ao

对于缺氧环境或者处于缺氧状态的人群往往需要使用供氧设备补充氧气。学习小组参考某供氧器原理（如下

图所示），开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。完成下面小题。

2.从元素守恒角度看，下列物质不能用于制取氧气的是

A.NaClB.H2O2C.H2OD.KMnO4

3.下列关于供氧器说法不正确的是

A.供氧器原料的选择应考虑是否价廉易得

B.过滤仓导出的气体可用带火星的木条检验

C.供氧器内部气流采用低压进高压出的方式

D,过滤仓不仅可以过滤杂质还能使氧气变得湿润

【答案】2.A3.C

【解析】2.要制取氧气，原料本身必须含有氧元素；

A、NaCl中含有钠元素和氯元素，不能制取氧气，故选项正确:

B、H2O2含有氢元素和氧元素，能制取氧气，故选项错误；

C、比。含有氢元素和氧元素，能制取氧气，故选项错误；

D、KMnO,含有钾元素、铺元素和氧元素，能制取氧气，故选项错误，故选：A；

3.A、选择制作简易供氧器的反应原理时，需要考虑的因素有原料是否价廉易得，故选项正确;

R、过滤仓导出的气体是氧气,可用带火星木条检验氧气.故选项正确：

C、制氧机内部气流采用高压进低压出的方式，可能的原因为有利于气体排出，更有利于提纯氧气，故选项

错误;

D、过滤仓能过滤杂质并使氧气变得湿润，故选项正确，故选：Co

4.化学学习小组开展学科实践活动，利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器，A是

过碳酸钠(2Na2cCMH2O2),它是一种白色固体，遇水会分解出H2O2,B是催化剂。下列说法不正确的是

A,甲装置中的B在反应前后质量和性质不变

B.乙装置中水有降温、判断氧气速率等作用

C.甲装置中注射器可控制反应速率

D.设计供氧装置需要综合考虑便捷、安全、环保等因素

【答案】A

【解析】A、甲装置中的B是催化剂，在反应前后质量和化学性质不变，说法错误，符合题意；

B、氧气不易溶于水，则乙装置中水可以降低氧气的温度，同时通过观察气泡冒出的速率判断氧气产生的速

率，说法正确，不符合题意；

C、甲装置中通过推动注射器的活塞，可以控制水的滴加速率，从而控制反应速率，说法正确，不符合题意；

D、设计供氧装置时需要综合考虑便捷、安仝、环保等因素，以满足实际使用的需求，说法正确，不符合

题意。

故选：Ao

5.如图所示是某兴趣小组设计的简易供氧器，下列有关说法不下砸的是

反应仓加湿过滤仓

A.反应仓相当十实验室制取氧气的发生装置

B.过滤仓中气泡的多少可以判断氧气排出的快慢

C.输出的氧气可作为燃料

D.该装置可以给鱼缸中的鱼供氧气

【答案】C

【解析】A、反应仓中发生产生氧气的反应，相当于实验室制取氧气的发生装置，故选项说法正确；

B、氯气通过过漉仓中的水时会产生气泡，气泡的多少可以反映氧气排出的快慢，故选项说法正确;

C、氧气具有助燃性，不具有可燃性，不能作为燃料，故选项说法错误；

D、该装置产生的氧气可以通入鱼缸中，给鱼缸中的鱼供氧气，故选项说法正确；

故选:C.

6.下列跨学科实践活动涉及的化学知识正确的是

选项实践活动化学知识

A微型空气质量检测仪测C02含量C0?属于空气污染物

B设计和制作简易供氧器制氧剂必须含有氧元素

C用橡皮泥制作水分子的结构模型水由氢原子和氧原子构成

D用自制简易净水器净化雨水净化后得到纯水

【答案】B

【解析】A、二氧化碳为空气中的成分，不属于空气污染物，该选项不正确；

B、反应前后元索种类不变，则制氧剂中一定含有氧元素，该选项正确；

C、水是由水分子构成，水分子是由氢、氧原子构成，该选项不正确；

D、简易净水器只能除去水中难溶性杂质、色素和异味等，但得到的水中仍含有可溶性杂质，不属于纯水，

该选项不正确。

故选B。

7.工业上利用膜分离技术，在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的分子筛薄膜，可得到含氧量较

高的富氧空气。部分过程的示意图如卜.：

一分子筛（吸附氮气）

1=1氧化铝（除去水蒸气

IHOI和二氧化碳）

空气氮气

增压过程减压过程

（1）分子筛中发生的变化是（填“物理变化”或“化学变化。

（2）某同学查阅资料知道，家用简易供氧器中的固体药剂是A和B,A是过碳酸钠（2Na2co,0也。?），

它是一种白色固体，遇水会分解出H2O2,B是一种黑色粉末状催化剂。该同学利用塑料瓶、注射器、吸管、

输液管等设计并制作简易供氧器，如图所示:

耳

由水

・供给呼吸

水

甲乙

匚B可能是,写出用B制取氧气的化学方程式.

□氧气通过乙塑料瓶中水的主要目的是

【答案】（1）物理变化

MnO、人

（2）二氧化钵（合理即可）2H2O2------=2H2O+O21（合理即可）湿润氧气（合理即可）

【解析】（1）空气通过具有富集氧气功能的分子筛薄膜过程中没有新物质生成，属于物理变化；

（2）1A是过碳酸钠，它是一种白色固体，遇水会分解出过氧化氢，而B是一种黑色粉末状催化剂，即B

是能加快过氧化氢分解的固体，则B剂可能是二氧化钵；过碳酸钠（2Na2co3・3见。2）,遇水会分解出H2O2,

MnO,

过氧化氢在二氧化锦催化作用生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H2O<-------2H2O+O2T；

氧气不易溶于水，氧气通过乙塑料瓶中水的主要目的是湿润氧气，也可以通过观察气泡产生的速度判断产

生氧气的速率。

8.小华以爆炸盐（遇水会产生Na2c0|和HQ?）和MnO?为原料设计了如图所示简易制氧机。

出气口

（1）加料后，左舱内发生反应的化学方程式为O

（2）右舱中的水不仅可以过滤杂质，利用氧气不易溶于水的性质，使氧气变得湿润，还可以根据来判

断产生氧气的速率。

（3）验证出气口导出的气体是氧气的方法是,则证明是氧气。

（4）选择制作简易供氧器的反应原理时，不需要考虑的因素是（填字母）。

A.原料是否价廉易得

B.所制取气体的化学性质

C.反应速率是否适中

D.制得的气体是否纯净

E.实验条件是否易于控制

F.是否安全、环保

【答案】（1）2H2O2^^2H2O+O2T

（2）产生气泡的速率

（3）将带火星的木条放在出气口，木条复燃

（4）B

【解析】（1）加料后，左舱内发生反应为过氧化氢在二氧化钵的催化下分解生成水和氧气，该反应的化学

MQ

方程式为：2H2O2^^2H2O+O2T：

（2）右舱中的水不仅可以过滤杂质，利用氧气不易溶于水的性质，使氧气变得湿润，还可以根据产生气泡

的速率观测生成氧气的速率；

（3）氧气具有助燃性，验证出气口导出的气体是氧气的方法是：将带火星的木条放在出气口，带火星的木

条复燃，说明是氧气；

（4）A、原料是否价廉易得，会影响成本，需要考虑，不符合题意；

B、所制气体的化学性质与反应原理并无直接关联，不需要考虑，符合题意：

c、反应速率是否适中，关系到能否稳定供氧，需要考虑，不符合题意；

D、反应物不同，可能生成物不同，从而影响气体纯度，而制得气体是否纯净，影响氧气的质量，需要考

虑，不符合题意；

E、实验条件是否易于控制，关系到制氧过程能否顺利进行，需要考虑，不符合题意；

F、是否安全、环保，关乎使用的安全性和对环境的影响，需要考虑，不符合题意。

故选Bo

in综合应用

9.兴趣小组开展“自制简易家庭供氧器”跨学科实践活动。

资料：家庭供氧器常用过碳酸钠（2Na2CO33H2O2）作为制氧剂，使用时加入水和二氧化镉，可快速获得

氧气。

图1

（1）仪器a的名称:

（2）过碳酸钠制取氧气的原理:

第一步：2Na2co33Hgi=2Na2CO3+3H:O2

第二步：（用化学方程式表示）。

（3）发生装置应选择（填标号）。

（4）欲收集一瓶氧气用作铁丝燃烧实验，宜选择装置E的理由是

活动二自制家庭供氧器

（5）自制家庭供氧器的示意图如图2,请将该供氧器的说明书补充完整。

图2

说明书

■使用方法

在左舱中加入适量冷水、过碳酸钠和二氧化锦，当右舱导管口