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興趣小組開展“自制簡易家庭制氧機”的跨學(xué)科實踐活動。
活動一：探秘制氧原理
目前市場上常見的家用制氧機的工作原理有兩種：分子篩制氧法和化學(xué)試劑法。
（1）分子篩制氧法以空氣為原料，當(dāng)空氣經(jīng)過分子篩時，氮氣和氧氣分離，獲得高濃度的氧氣。其微觀示意圖如圖所示。則該制氧機制得的“氧氣”屬于
混合物
混合物
（選填“純凈物”或“混合物”）。
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（2）市場上銷售的家用化學(xué)試劑制氧機的主要原料一般是過氧化氫溶液或過碳酸鈉固體（化學(xué)式為2Na2CO3?3H2O2。溶于水后能發(fā)生反應(yīng)：2Na2CO3?3H2O2
M
n
O
2
Na2CO3+H2O+O2，（且該反應(yīng)放熱）。不采用高錳酸鉀分解制氧氣的原因可能是
反應(yīng)需要加熱
反應(yīng)需要加熱
。
活動二：選擇制氧試劑
【查閱資料】常溫常壓下產(chǎn)生150mL的氧氣，以5%的過氧化氫溶液為制氧劑需要9.1mL；以過碳酸鈉為制氧劑需要1.41g。
【實驗方案】利用如圖裝置設(shè)計如下表實驗并記錄0～20min量筒中水的體積。
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錐形瓶中藥品 注射器中藥品
實驗1 0.2g二氧化錳 9.1mL5%過氧化氫溶液
實驗2 1.41g過碳酸鈉和0.2g二氧化錳 一定體積的水
（1）檢查如圖裝置氣密性時，先堵住末端導(dǎo)管口，將注射器活塞拉動到一定位置，松開手后，活塞回到原位置，說明裝置
不漏氣
不漏氣
（選填“漏氣”或“不漏氣”）。
（2）實驗1中反應(yīng)的符號表達(dá)式為
H2O2
M
n
O
2
H2O+O2
H2O2
M
n
O
2
H2O+O2
。
（3）實驗2中水的體積較合適的是
9.1
9.1
mL。（選填“1.41”或“9.1”）
（4）依據(jù)如圖所示實驗結(jié)果，小組同學(xué)決定選用過碳酸鈉固體作為便攜式制氧機的制氧劑，理由是：
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①過碳酸鈉是固體，比過氧化氫溶液便于攜帶；
②
過碳酸鈉制取氧氣的速率更快
過碳酸鈉制取氧氣的速率更快
。
活動三：自制制氧裝置
小組同學(xué)利用飲料瓶、吸管等廢舊物品設(shè)計并制作了如圖裝置。洗氣裝置中的水除了有過濾雜質(zhì)提純氧氣的作用外，還可以起到的作用是
AB
AB
（填序號）。
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A.觀察氧氣生成速率
B.降低吸入氧氣溫度
C.加快氧氣生成速率
活動四：成果交流展示
小組同學(xué)將自制簡易家用制氧機在原版本的基礎(chǔ)上經(jīng)歷了如圖所示的迭代優(yōu)化，請寫出改進(jìn)后裝置的一個優(yōu)點
節(jié)省材料（合理即可）
節(jié)省材料（合理即可）
。
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裝置進(jìn)行展示后得到了師生的好評。在跨學(xué)科實踐活動中，同學(xué)們也學(xué)到了將化學(xué)、技術(shù)、工程融合解決實際問題的思路與方法。

【答案】混合物；反應(yīng)需要加熱；不漏氣；H2O2
M
n
O
2
H2O+O2；9.1；過碳酸鈉制取氧氣的速率更快；AB；節(jié)省材料（合理即可）
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/10/13 3:0:1組卷：120引用：1難度：0.5
相似題

  • 1．“化學(xué)氧自救器”是一種安全防護(hù)裝置，其有效供氧來自于生氧劑?；瘜W(xué)小組以“化學(xué)氧自救器”為主題展開項目式探究。
    Ⅰ.探究“生氧劑”
    查閱資料：
    ①超氧化鉀（KO2）是一種黃色固體。
    ②超氧化鉀能分別與水、二氧化碳反應(yīng)，與水反應(yīng)生成白色固體氫氧化鉀和氧氣，與二氧化碳反應(yīng)生成白色固體碳酸鉀和氧氣。
    （1）寫出上述兩個反應(yīng)中，其中一個反應(yīng)的文字表達(dá)式
     
    。
    （2）“化學(xué)氧自救器”工作時，反應(yīng)物水、二氧化碳來源于
     
    ，工作一段時間后，觀察到生氧劑由
     
    （填顏色變化），說明生氧劑基本失效。
    （3）為減小呼氣、吸氣阻力，生氧罐的氣體通道不宜太小，則生氧罐內(nèi)使用
     
    （填“粉末狀”或“片狀”）的超氧化鉀作生氧劑更好。
    （4）請設(shè)計實驗方案，驗證超氧化鉀能與水發(fā)生反應(yīng)
     
    （簡述實驗操作、現(xiàn)象）。
    Ⅱ.探究“裝置設(shè)計原理”
    （5）常見的化學(xué)氧自救器的氣路結(jié)構(gòu)有往復(fù)式和循環(huán)式兩種，在相同條件下，以等量超氧化鉀作生氧劑，測得2種不同氣路結(jié)構(gòu)的吸氣溫度變化如圖1，氧氣體積分?jǐn)?shù)變化如圖2所示。
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    ①化學(xué)氧自救器工作中，吸氣溫度升高的原因是
     
    。
    ②結(jié)合圖1、圖2分析，選擇循環(huán)式氣路結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是
     
    。

    發(fā)布：2024/10/14 17:0:4組卷：40引用：1難度：0.4

  • 2．“制氧機”在市場上應(yīng)用廣泛，某興趣小組對制氧機開展研究。
    【活動一】物理制氧
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    （1）分離液態(tài)空氣法：通過將空氣加壓、降溫、蒸發(fā)可以制得大量氧氣。該過程主要利用氮氣和氧氣的
     
    不同。
    （2）膜分離法：在一定壓力下，讓空氣通過具有富集氧氣功能的薄膜（分子篩），可得到富氧空氣。下列說法中錯誤的是
     
    （填序號）。
    A．該過程中氧分子停止了運動
    B．該過程中氧分子濃度增大
    C．該過程中氧分子化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變
    【活動二】化學(xué)制氧——認(rèn)識家用“便攜式制氧機”
    某品牌制氧機通過A、B兩種制氧劑產(chǎn)生氧氣，其中A劑為白色顆粒（過碳酸鈉），B劑為黑色粉末（MnO2）。
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    （3）制氧時，在反應(yīng)倉中加入適量水，分別加入A劑、B劑。過濾倉中的水可以起到的作用
     
    （填序號）。
    A.可以通過氣泡觀察氧氣生成的速率
    B.降低氧氣溫度
    C.加快氧氣的生成
    D.過濾雜質(zhì)提純氧氣
    （4）通過對比實驗，利用數(shù)字化傳感器測出5%過氧化氫和過碳酸鈉分別產(chǎn)生氧氣的曲線如圖，結(jié)合圖像及藥品狀態(tài)分析，家用制氧機的制氧劑選擇過碳酸鈉而不選擇5%過氧化氫的理由是
     
    和
     
    。
    （5）驗證過濾倉導(dǎo)出的氣體是氧氣的方法：
     
    （請寫出操作、現(xiàn)象、結(jié)論）。
    【活動三】興趣小組同學(xué)還設(shè)計了如圖2所示裝置來測定圖1制氧機制得的氣體中氧氣的含量。
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    請將下列實驗步驟補充完整：
    ①連接裝置，
     
    。
    ②加入藥品，將裝置連接固定。
    ③打開止水夾a和b,向A中緩慢鼓入一定量氣體，關(guān)閉止水夾a和b,此時，A中水進(jìn)入到B中，測得B中水的體積為V1mL。
    ④用凸透鏡聚光引燃白磷，觀察到
     
    。
    ⑤待白磷熄滅并冷卻到室溫，
     
    （填操作）。B中水倒吸進(jìn)入到A中，測得量筒中的體積變?yōu)閂2mL。
    ⑥經(jīng)測定V1=210mL；V2=50mL，則小組同學(xué)所帶氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為
     
    %（精確到0.1%）。

    發(fā)布：2024/10/13 7:0:2組卷：48引用：1難度：0.5

  • 3．氧氣在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用非常廣泛，如保健、急救、大型化工生產(chǎn)等都需要制氧。某?；瘜W(xué)小組對市售制氧機進(jìn)行了研究性學(xué)習(xí)。
    已知資料：過碳酸鈉（xNa2CO3?yH2O2），具有Na2CO3和H2O2的雙重性質(zhì)
    【了解原理】
    ?（1）如圖所示裝置中使用的甲劑為白色固體過碳酸鈉，乙劑為黑色固體二氧化錳，該制氧機的制氧原理有兩步：
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    第一步：甲劑溶于水生成過氧化氫溶液。
    第二步：過氧化氫溶液在乙劑的催化作用下生成氧氣。
    （2）該制氧機的制氧劑選擇過碳酸鈉固體而不直接選擇過氧化氫溶液的原因是
     
    （填序號）。
    A.產(chǎn)物無污染
    B.制取成本更低
    C.儲存和運輸更方便
    （3）根據(jù)以上原理分析，向飽和碳酸鈉溶液中加入過氧化氫溶液，自制制氧劑過碳酸鈉。已知過碳酸鈉的產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如下表：
    溫度范圍℃ 5-10 10-15 15-20 20-25
    過碳酸鈉的產(chǎn)率/% 84.49 85.78 88.38 83.01
    分析數(shù)據(jù)，制備過碳酸鈉的最佳溫度范圍是
     
    ℃。溫度過高，產(chǎn)率反而降低，從制備過碳酸鈉原料的性質(zhì)分析產(chǎn)率降低的原因可能是
     
    。
    【制取氧氣】
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    （1）裝置A可用于實驗室制取氧氣，反應(yīng)的文字表達(dá)式為
     
    ，若用裝置C收集氧氣，驗滿的方法是
     
    。
    （2）利用如圖實驗室儀器模擬組裝該制氧機時，裝置B相當(dāng)于制氧機中的
     
    （填“反應(yīng)倉”或“加濕過濾倉”）。
    （3）“市售制氧機”反應(yīng)艙內(nèi)產(chǎn)生的氧氣經(jīng)過加濕過濾艙后變得更濕潤。利用裝置C和D，也可收集到濕潤的氧氣，其連接順序是氧氣發(fā)生裝置→
     
    （填序號）。
    A.a→b→c→d
    B.b→a→c→d
    C.c→d→a→b
    D.d→c→a→b
    （4）制氧時，加濕過濾倉中的水可以起到濕潤氧氣和
     
    的作用。
    【健康吸氧】已知：肺部氧濃度大于70%對人體有害。到達(dá)肺部氧濃度=21%+4×氧流（L/min）%，公式中的“21%”指的是病患吸氧時同時吸入的空氣中氧氣的濃度，某重病患者應(yīng)使用5L/min的氧流量，到達(dá)肺部的氧濃度是
     
    。

    發(fā)布：2024/10/25 5:0:2組卷：43引用：1難度：0.5
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