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核心内容·建构
化学方程式的书写
书写原则 以
遵守
书写步骤
配平方法 最小公倍数法、观察法等
实践应用(衔接本书跨学科实践活动4任务一、任务二)
1.如果需要你制作一个简易制氧机,你会从哪些方面考虑问题?
2.写出实验室里分解高锰酸钾和过氧化氢制取氧气的化学方程式,用这两种方法给登山运动员供氧是否可行,为什么?
化学方程式的书写
书写原则 以
客观事实
为基础遵守
质量守恒定律
书写步骤
配平方法 最小公倍数法、观察法等
实践应用(衔接本书跨学科实践活动4任务一、任务二)
1.如果需要你制作一个简易制氧机,你会从哪些方面考虑问题?
2.写出实验室里分解高锰酸钾和过氧化氢制取氧气的化学方程式,用这两种方法给登山运动员供氧是否可行,为什么?
答案
1. 制氧原理:了解制氧的基本原理,如分子筛吸附法、电解水法、化学法等,并选择适合家庭使用的制氧方法。
(2)材料选择:选择适合制作制氧机的材料,如容器、过滤器、管道等,确保材料的安全性和耐用性。
(3)结构设计:根据制氧原理和材料,设计合理的制氧机结构,确保氧气能够顺畅地产生和输出。
(4)安全性:制氧机在使用过程中需要保证安全,如防止氧气泄漏、防止电器短路等,确保使用者的安全。
(5)效率与稳定性:制氧机需要能够稳定地产生氧气,并保持一定的效率,以满足使用者的需求。
(6)噪声与能耗:考虑制氧机的噪声和能耗问题,选择低噪声、低能耗的设备,提高使用者的使用体验。
(7)成本:在考虑以上因素的同时,还需要考虑制氧机的成本问题,选择性价比高的材料和设计方案。
2. $2\ce{KMnO_{4}}\xlongequal{\Delta}\ce{K_{2}MnO_{4}}+\ce{MnO_{2}}+\ce{O_{2}}\uparrow$，$2\ce{H_{2}O_{2}}\xlongequal{\ce{MnO_{2}}}2\ce{H_{2}O}+\ce{O_{2}}\uparrow$。不可行。因为利用高锰酸钾制取氧气需要加热,进而需要很多设备;过氧化氢溶液是液体,运输不便。这两种方法既不利于简单、快速地制取氧气,又增加了负重,所以用这两种方法给登山运动员供氧是不可行的。
(2)材料选择:选择适合制作制氧机的材料,如容器、过滤器、管道等,确保材料的安全性和耐用性。
(3)结构设计:根据制氧原理和材料,设计合理的制氧机结构,确保氧气能够顺畅地产生和输出。
(4)安全性:制氧机在使用过程中需要保证安全,如防止氧气泄漏、防止电器短路等,确保使用者的安全。
(5)效率与稳定性:制氧机需要能够稳定地产生氧气,并保持一定的效率,以满足使用者的需求。
(6)噪声与能耗:考虑制氧机的噪声和能耗问题,选择低噪声、低能耗的设备,提高使用者的使用体验。
(7)成本:在考虑以上因素的同时,还需要考虑制氧机的成本问题,选择性价比高的材料和设计方案。
2. $2\ce{KMnO_{4}}\xlongequal{\Delta}\ce{K_{2}MnO_{4}}+\ce{MnO_{2}}+\ce{O_{2}}\uparrow$，$2\ce{H_{2}O_{2}}\xlongequal{\ce{MnO_{2}}}2\ce{H_{2}O}+\ce{O_{2}}\uparrow$。不可行。因为利用高锰酸钾制取氧气需要加热,进而需要很多设备;过氧化氢溶液是液体,运输不便。这两种方法既不利于简单、快速地制取氧气,又增加了负重,所以用这两种方法给登山运动员供氧是不可行的。
解析
【分析】
本题分为化学方程式书写的核心知识点填空和制氧机设计、实验室制氧方程式书写及可行性分析两部分。首先回忆化学方程式书写的两个核心原则：一是必须以客观事实为基础，不能臆造不存在的物质和反应；二是要遵守质量守恒定律，保证反应前后原子种类和数目不变。化学方程式的书写步骤为“写、配、注、等”，需明确每一步的操作要求。对于制氧机设计，要结合登山运动员“轻便、便携、安全”的需求，从原理、材料、结构等多方面考量；实验室制氧的化学方程式需注意配平、反应条件和气体符号，分析可行性时要结合两种方法的缺点，判断是否适配登山场景。
【解析】
1. 化学方程式书写原则：
第一个原则是以客观事实为基础，书写时必须依据实际存在的化学反应，不能凭空捏造不存在的物质或反应。
第二个原则是遵守质量守恒定律，反应前后各原子的种类和数目必须相等，因此需要对化学方程式进行配平。
2. 化学方程式书写步骤：
依次为“写、配、注、等”：
① 写：根据实验事实，写出反应物和生成物的化学式，反应物在左、生成物在右，中间用短线连接；
② 配：配平化学方程式，使反应前后各原子的种类和数目相等，将短线改为等号；
③ 注：注明反应条件（如加热、催化剂等）和生成物状态（气体用“↑”，沉淀用“↓”）；
④ 等：将短线改为等号，完成书写。
3. 制氧机设计考虑：
结合登山需求，需从以下方面考虑：
（1）制氧原理：选择便携易操作的原理，如分子筛吸附法；
（2）材料选择：用轻便、安全的材料减轻负重；
（3）结构设计：设计紧凑简单的结构，方便携带；
（4）安全性：防止氧气泄漏，避免危险装置；
（5）效率与稳定性：保证稳定产氧；
（6）噪声与能耗：选低能耗、低噪声方案；
（7）成本：控制成本，性价比高。
4. 实验室制氧方程式及可行性：
高锰酸钾分解：$2\ce{KMnO_{4}}\xlongequal{\Delta}\ce{K_{2}MnO_{4}}+\ce{MnO_{2}}+\ce{O_{2}}\uparrow$；
过氧化氢分解：$2\ce{H_{2}O_{2}}\xlongequal{\ce{MnO_{2}}}2\ce{H_{2}O}+\ce{O_{2}}\uparrow$；
不可行：高锰酸钾制氧需要加热，设备笨重；过氧化氢溶液是液体，运输不便，两种方法均不利于登山时简单快速制氧，增加负重，故不可行。
【答案】
化学方程式书写填空：客观事实；质量守恒定律；写、配、注、等。
实践应用：
1. 制氧机考虑方面：制氧原理、材料选择、结构设计、安全性、效率与稳定性、噪声与能耗、成本。
2. 化学方程式：$2\ce{KMnO_{4}}\xlongequal{\Delta}\ce{K_{2}MnO_{4}}+\ce{MnO_{2}}+\ce{O_{2}}\uparrow$，$2\ce{H_{2}O_{2}}\xlongequal{\ce{MnO_{2}}}2\ce{H_{2}O}+\ce{O_{2}}\uparrow$；不可行，原因：高锰酸钾制氧需加热，设备笨重；过氧化氢溶液运输不便，两种方法均不利于登山时简单快速制氧，增加负重，故不可行。
【知识点】
化学方程式书写原则、化学方程式书写步骤、氧气的实验室制取
【点评】
本题考查化学方程式书写的基础知识点，同时结合登山场景考查化学知识的实际应用，要求学生将理论与生活需求结合，难度适中，能检验学生对核心知识的掌握和应用能力。
【难度系数】
0.5
本题分为化学方程式书写的核心知识点填空和制氧机设计、实验室制氧方程式书写及可行性分析两部分。首先回忆化学方程式书写的两个核心原则：一是必须以客观事实为基础，不能臆造不存在的物质和反应；二是要遵守质量守恒定律，保证反应前后原子种类和数目不变。化学方程式的书写步骤为“写、配、注、等”，需明确每一步的操作要求。对于制氧机设计，要结合登山运动员“轻便、便携、安全”的需求，从原理、材料、结构等多方面考量；实验室制氧的化学方程式需注意配平、反应条件和气体符号，分析可行性时要结合两种方法的缺点，判断是否适配登山场景。
【解析】
1. 化学方程式书写原则：
第一个原则是以客观事实为基础，书写时必须依据实际存在的化学反应，不能凭空捏造不存在的物质或反应。
第二个原则是遵守质量守恒定律，反应前后各原子的种类和数目必须相等，因此需要对化学方程式进行配平。
2. 化学方程式书写步骤：
依次为“写、配、注、等”：
① 写：根据实验事实，写出反应物和生成物的化学式，反应物在左、生成物在右，中间用短线连接；
② 配：配平化学方程式，使反应前后各原子的种类和数目相等，将短线改为等号；
③ 注：注明反应条件（如加热、催化剂等）和生成物状态（气体用“↑”，沉淀用“↓”）；
④ 等：将短线改为等号，完成书写。
3. 制氧机设计考虑：
结合登山需求，需从以下方面考虑：
（1）制氧原理：选择便携易操作的原理，如分子筛吸附法；
（2）材料选择：用轻便、安全的材料减轻负重；
（3）结构设计：设计紧凑简单的结构，方便携带；
（4）安全性：防止氧气泄漏，避免危险装置；
（5）效率与稳定性：保证稳定产氧；
（6）噪声与能耗：选低能耗、低噪声方案；
（7）成本：控制成本，性价比高。
4. 实验室制氧方程式及可行性：
高锰酸钾分解：$2\ce{KMnO_{4}}\xlongequal{\Delta}\ce{K_{2}MnO_{4}}+\ce{MnO_{2}}+\ce{O_{2}}\uparrow$；
过氧化氢分解：$2\ce{H_{2}O_{2}}\xlongequal{\ce{MnO_{2}}}2\ce{H_{2}O}+\ce{O_{2}}\uparrow$；
不可行：高锰酸钾制氧需要加热，设备笨重；过氧化氢溶液是液体，运输不便，两种方法均不利于登山时简单快速制氧，增加负重，故不可行。
【答案】
化学方程式书写填空：客观事实；质量守恒定律；写、配、注、等。
实践应用：
1. 制氧机考虑方面：制氧原理、材料选择、结构设计、安全性、效率与稳定性、噪声与能耗、成本。
2. 化学方程式：$2\ce{KMnO_{4}}\xlongequal{\Delta}\ce{K_{2}MnO_{4}}+\ce{MnO_{2}}+\ce{O_{2}}\uparrow$，$2\ce{H_{2}O_{2}}\xlongequal{\ce{MnO_{2}}}2\ce{H_{2}O}+\ce{O_{2}}\uparrow$；不可行，原因：高锰酸钾制氧需加热，设备笨重；过氧化氢溶液运输不便，两种方法均不利于登山时简单快速制氧，增加负重，故不可行。
【知识点】
化学方程式书写原则、化学方程式书写步骤、氧气的实验室制取
【点评】
本题考查化学方程式书写的基础知识点，同时结合登山场景考查化学知识的实际应用，要求学生将理论与生活需求结合，难度适中，能检验学生对核心知识的掌握和应用能力。
【难度系数】
0.5
