氧气是空气中的一种重要成分,是生物体呼吸不可或缺的物质,也是工业生产必备的原料,供氧器在生产生活中扮演着重要的角色。在教师的指导下,同学们为设计和制作供氧器开展了下列活动。
活动 1 明确任务
【提出问题】
基于特定需求设计和制作简易供氧器需要考虑哪些方面的问题？设计思路是什么？
【问题讨论】
小明同学认为,制作简易供氧器需要考虑反应物的状态和反应条件。
小华认为,反应物的组成中必须含有氧元素。通过小组讨论,同学们一致认为制作简易供氧器还需要考虑物质变化、能量变化、反应速率、制得的氧气的纯度、制氧剂的用量和配比等。
活动 2 市场调研


(1) 图 1 为化学制氧器的原理图。小科通过阅读说明书,了解它的工作原理：将过碳酸钠固体($Na_{2}CO_{3}\cdot 3H_{2}O$)和二氧化锰粉末加入水中,过碳酸钠溶于水后发生反应($2Na_{2}CO_{3}\cdot 3H_{2}O\xrightarrow{MnO_{2}}Na_{2}CO_{3}+H_{2}O+O_{2}\uparrow$,且该反应放热)。加湿过滤仓利用氧气不易溶于水的原理,使氧气变得湿润；根据加湿过滤仓中产生气泡的多少,可以判断氧气排出的快慢；夏天鱼缸中水里溶解氧气的量下降,可用该仪器给鱼缸中的鱼供氧。
(2) 图 2 是某化学制氧自救器“初期生氧器”的示意图,该化学制氧自救器在工作初期,内部独立的“初期生氧器”首先启动,以解决初期供氧不足的问题。“初期生氧器”内有氯酸钾、二氧化锰、铁粉等成分。
活动 3 自制制氧装置
模拟用在实验室制取氧气的发生装置和收集装置,系统考虑氧气的产生、存储和供应等环节,想一想生活中有哪些常见的材料可以选择,设计简易供氧器的装置模型图。
简易供氧器的装置模型图

活动 1 明确任务
【问题讨论答案】制作简易供氧器需考虑：
反应物状态和反应条件。
反应物组成含氧元素。
物质变化、能量变化、反应速率、氧气纯度、制氧剂用量和配比等。
活动 2 市场调研
无问题作答。
活动 3 自制制氧装置
简易供氧器的装置模型图：可设计为用广口瓶作为反应容器，加入过氧化氢溶液和二氧化锰（生活中可用土豆等含过氧化氢酶的物质代替二氧化锰），用橡胶塞塞紧，插入导管连接到装有水的集气瓶（或水槽）进行排水法收集氧气，导管另一端连接湿化瓶（可用小瓶装水，导管插入水中）使氧气湿润后供使用。（图略，可根据描述绘制简单装置图，发生装置为固 - 液不加热型，收集装置为排水法收集，后面接湿化装置）