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）（解析版）2025-2026学年人教版九年级化学上册

中小学教育资源及组卷应用平台 跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器 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。 ◆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.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 ①装置：主机(外桶+内桶)、密封圈、吸氧管。 ②试剂：A剂(过碳酸钠)、B剂(二氧化锰)。 ③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 ①工作原理示意图 ②工作原理 2Na2CO3·3H2O2===2Na2CO3+3H2O2 2H2O22H2O+O2↑ （3）操作流程图 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。 ◆任务三 设计制作 1.制作简易供氧器 （1）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）已知成年人平均需氧量为250 mL/min,标准状况下，氧气的密度是1.429 g/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： 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 ... ...