初中化学跨学科实践活动1 制作简易供氧器评优课教学ppt课件

这是一份初中化学跨学科实践活动1 制作简易供氧器评优课教学ppt课件，共37页。PPT课件主要包含了活动目标，任务引入，活动任务，便携式制氧机，氯酸钠等，～600℃，思考讨论，使用效果，耐用性，便携式制氧机优点等内容，欢迎下载使用。

1.进一步巩固对氧气性质和实验室制取氧气的原理与装置的认识。2.了解实现物质定量转化的方法。3.综合应用多学科知识和工程技术手段解决实际问题。
氧气与人体健康关系密切，在特定环境下，人们需要携带方便、操作简单、安全可靠，且成本较低的供氧器。
我们能不能利用生活中的材料和相关试剂，设计和制作一个简易供氧器呢?
一、了解制氧机的工作原理
市场上的制氧机主要有便携式制氧机和氧烛两类。
便携式制氧机是一种常见的家用制氧设备。
氧烛主要应用于军事和医疗急救。
氧烛是一种能够在特定条件下通过燃烧产生氧气的化学装置，它的主要成分是氯酸钠（NaClO3），并含有适当的催化添加剂和成型剂等 。当氧烛被点燃后，它能够持续燃烧并放出高纯度的氧气，这种放氧速度快且总放热量很小。一根氧烛大约可以供100个人呼吸1小时，主要用于医疗急救 。
为了解制氧机的工作原理，请先在老师指导下，通过查阅资料和市场调查分析这两类制氧机的特点。
压缩机、分子筛模块、出氧口
利用分子筛吸附空气中的氮气等气体，得到较纯净的氧气
只需开启电源，调节氧气流等即可
药柱、点火装置、集气结构
点燃后，氯酸钠分解产生氧气
点燃药柱，收集释放的氧气
便携式制氧机工作原理：分子筛原理
分子筛工作原理主要分为两个部分：分子筛的吸附和解吸过程。在加压时，氮气被吸附，氧气则被收集起来，经过净化处理后成为医用氧气。
氧烛工作原理：氯酸盐高温分解释放氧气
氧烛的工作原理基于氯酸盐高温分解释放氧气的化学反应。最常用的氯酸盐为氯酸钠。
1. 项目学习小组在学习了实验室制取氧气之后，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(如图所示)，其中试剂A是过碳酸钠和二氧化锰的混合物(过碳酸钠遇水会生成过氧化氢)。下列关于该实验的相关说法错误的是(　　)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
【点拨】注射器可控制水的滴加速度，相当于分液漏斗，C错误。
[2024·高邮期中]市场上的制氧机主要有便携式制氧机和氧烛两类。某便携式制氧机(图1)是利用过碳酸钠溶于水释放出过氧化氢,过氧化氢分解产生氧气；氧烛(图2)的产氧药块由氯酸钠、镁粉(燃烧时提供氯酸钠反应所需的热量)和少量催化剂组成,通过撞击火帽引发反应,持续放出高纯氧气，释放氧气的反应的文字表达式为氯酸钠======氯化钠＋氧气。回答2～3题。
1. 两类制氧机与实验室制氧气有何联系与区别？
联系：它们都是用来提供氧气的不同技术或方法。区别：它们的工作原理、使用场合、便携性以及操作的复杂性。①便携式制氧机和氧烛更侧重于在特定环境下的快速供氧能力，而实验室制氧气则侧重于通过化学反应在控制条件下产生氧气。②便携式制氧机和氧烛更适合于移动或无电源环境，而实验室制氧则多用于教育和科研环境。
2. 便携式制氧机是如何控制生成氧气的速率的？
(1)调节压缩和冷却过程：控制空气的压缩程度和冷却温度，从而影响空气液化的效率和速度，进而间接影响氧气的分离速率。(2)控制节流阀：通过调节节流阀的开度，改变液态空气的流量和压力，从而影响氧气的分离和产出速率。
3. 从使用效果、安全、经济、耐用性等角度简述两类制氧机的优缺点，并进行小组交流讨论。
能够提供稳定、连续的氧气供应，满足患者呼吸需求。
配备有多种安全功能，如低氧浓度、低电量等自动警示功能。
使用成本较低，不需要频繁更换氧气瓶，维护简单。
设备设计紧凑，使用高质量的材料和组件，耐用性强。
相对于氧烛等设备，便携式制氧机的体积和重量较大，携带不如氧烛方便
电池续航时间有限，需要定期充电或更换电池，可能在某些情况下影响使用
能够通过燃烧产生氧气，适合紧急情况下的快速供氧
反应相对稳定，只要正确使用，安全性较高
体积小、重量轻，便于携带
氧气供应量有限，不适合长时间或大量氧气需求的情况
使用过程中会产生热量，可能会对周围环境造成一定的安全隐患
单次成本低，但不适合频繁或长期使用
一次性使用设备，使用后即废弃，耐用性较低
4. 氧烛中分解产生氧气的物质类似于氯酸钾，分解过程中需要加热，你认为可能是哪些物质在反应过程中提供了热量？
金属粉末，如铁粉、镁粉、铝粉等。这些金属粉末在与氧化剂接触并点燃后，会释放出大量的热量。
二、设计并制作一款简易的供氧器
如何设计一款简易的供氧器呢？类比实验室制取氧气的思路，小组讨论制作简易供氧器的思路？
你会选择哪一种原理制作供氧器呢？小组讨论选择制氧原理时需考虑哪些因素呢？
反应条件加热，安全性不高
反应条件是常温、产物环保，但见光易分解，不易储存和取用
反应条件是通电，安全性不高
存储的稳定性，过碳酸钠和二氧化锰混合物加入水中可迅速产生氧气。
过碳酸钠→碳酸钠+过氧化氢
结合制氧机制作的实际工艺流程，利用身边的材料设计一款简易的供氧器，并在框中画出你设计的供氧器结构示意图。
请你从制氧效果、装置外观、材料成本、使用便捷等方面，对各小组所设计的简易供氧器进行评价，把评价结果填入下表中，并写出相应的改进建议。
表 2-7 简易供氧器装置的分析与评价
注：请用简洁的语言进行评价。
氧气产生的速率稳定且满足需求
所产生的氧气不纯，不符合预期
2. 依据便携式制氧机的原理分析，下列有关说法不正确的是(　　)A. 加湿仓的作用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. 根据加湿仓中气泡的多少，可以判断氧气排出的快慢D. 夏天使用时，反应仓内宜适当多加些水
3. 依据氧烛制氧的原理分析，下列有关说法不正确的是(　　)A. 氧烛中添加催化剂能增加生成氧气的量B. 氧烛制氧过程涉及分解反应C. 运输氧烛的过程中应避免受到撞击D. 镁粉过少会使反应无法持续进行，过多将减少产氧量
【点拨】氧烛中添加催化剂只能加快反应速率，不能增加生成氧气的量，故A错误；氧烛制取氧气的反应为氯酸钠=======氯化钠＋氧气，该反应符合“一变多”的特征，属于分解反应，故B正确；氧烛通过撞击火帽引发反应，持续放出高纯氧气，因此在运输氧烛的过程中应避免其受到撞击，故C正确；镁粉过少会导致镁粉燃烧产生的热量少，使氯酸钠无法持续分解产生氧气，而镁粉过多，燃烧时会消耗较多的氧气，从而减少产氧量，故D正确。
4. [2024·厦门三模]某学习小组开展了“设计和制作家庭供氧器”的实践活动。【活动一】 选择制氧剂查阅资料：①过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)制氧气的反应为过碳酸钠―――→碳酸钠＋水＋氧气，过氧化钠(Na2O2)制氧气的反应为过氧化钠＋水―→氢氧化钠＋氧气。②不同试剂制氧气的成本、反应条件及使用注意事项如下表所示：
(1)实验室用高锰酸钾制取氧气的文字表达式为______________________________________。根据上表信息，小组同学认为高锰酸钾不适合作“家庭供氧器”的制氧剂，除了安全问题，原因可能是______________________________(写一个)。
高锰酸钾――→锰酸钾＋氧气＋二氧化锰
需要加热，不方便(或试剂成本高)
过碳酸钠反应速率适中，且制氧气持续时间长
(2)10 g过氧化钠和10 g过碳酸钠生成氧气的质量与时间的关系如图1所示，根据图1分析“家庭供氧器”的制氧剂用过碳酸钠而不用过氧化钠的原因是________________________________________________。
【活动二】 制作供氧器学习小组利用身边的物品模拟市售制氧机，自制了如图2所示的简易供氧器。(3)在供给氧气的过程中，氧气能从A瓶中逸出，是因为氧气具有________________的物理性质。(4)验证A瓶导出的气体是氧气的方法是________________ ______________________________________________。
将带火星的木条放在A瓶导管口，若木条复燃，则证明是氧气
【活动三】 使用供氧器学习小组利用图2所示装置，设计实验方案，探究试剂的用量和温度对制氧速率的影响，结果如下表所示：
(5)由实验①和实验②可以得出的结论是________________________________________________________________________________________________。(6)若将实验③的温度升高至50 ℃，则收集100 mL氧气所用的时间______(填“＞”“＜”或“＝”)22 s。
其他条件相同时，过碳酸钠的质量越大，收集相同体积的氧气所用的时间越短
(7)实验④与实验③对比，探究的是催化剂用量对制氧速率的影响，应选择试剂的用量和温度是________________ ________________________________________________。(8)反思上述活动，提出一个关于不同条件下过碳酸钠制氧速率还可探究的问题：____________________________________________。
10 g过碳酸钠、0. 4 g二氧化锰、100 mL水、温度为41 ℃(合理即可)
水的体积对过碳酸钠制氧速率的影响
改进建议：__________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
优化催化剂的用量或种类，提高制氧效率和纯度。对装置进行合理布局，使其更规整寻找更经济实惠的替代材料。增加操作说明标识，使使用更清晰明了。增加提手或轮子，方便携带和移动。