活动1 讨论哪些人群在哪些场景或地域会用到供氧器,相应的供氧器应具有怎样的特点。选择其中一种情况,通过讨论确定简易供氧器的设计和制作目标。
提示:(1)通过走访调查、网络查询等途径获取信息。
①医疗领域:主要用于医疗治疗,如心脑血管疾病,气体中毒等严重缺氧症状的治疗,缓解高原反应的症状。应用于中小型医院、诊所、卫生站等地方,要求供氧量大、气源稳定、浓度高、供氧快。
②保健领域:用于补氧,保护健康,适合于中老年人、体质差的人、孕妇、高考学生等轻度缺氧的人群,主要应用于疗养院、部分家庭、运动训练中心等使用氧气的场所。供氧量需求不大,浓度较低,连续供氧时间短,使用方便,成本低。
③特定环境下的需求:供氧器可以用于通风不良的公共场所,如封闭严密的汽车、空调房、地下商场、防空设施、高原军事站等场所,以及在某些特殊条件下(如高原地区)对氧气有特别需求的场所。主要为弥漫式供氧,需求量大,浓度较低。
(2)请根据身边的材料进行简易供氧器的设计。综合考虑使用人群、材料易得、便于组装、经济成本低等因素。

解：
选定适用场景与人群：面向家庭场景中需要日常轻度补氧的中老年人群，制作保健类简易供氧器。
设计和制作目标如下：
1. 性能目标：以过碳酸钠为制氧原料、二氧化锰为催化剂，可平稳释放氧气，供氧量适中，单次添加试剂可连续供氧10~15分钟，产出的氧气经过清水润湿过滤，氧气浓度符合日常保健补氧的要求，无杂质、无刺激性。
2. 成本与材料目标：全部组装材料选用生活中易得的空矿泉水瓶、塑料吸管、带盖小药瓶等废旧物品，仅需额外采购少量制氧试剂，整体总成本不超过10元，材料获取方便。
3. 使用与便携目标：装置组装步骤简单，普通人5分钟内即可完成组装，操作便捷，仅需按顺序加入清水和固体试剂即可启动供氧，整体体积小巧，可放置在桌面随手取用，便于移动。
4. 安全目标：装置预留泄压小孔，可避免反应时内部压强过大引发危险，全程不会出现液体漏出的问题，使用安全可靠。

活动3 根据使用要求和已有条件，选择合适的制氧原理，设计供氧器的组成和结构，绘制设计图，通过计算确定相关试剂的用量，制作简易供氧器。

解：
1. 选择制氧原理：选用过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解制取氧气，反应的化学方程式为：
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
该反应无需加热，条件温和，试剂安全便携，适配简易供氧器的使用需求。
2. 供氧器组成与结构设计：
选用两个洁净塑料饮料瓶作为装置主体：
① 反应仓：第一个塑料瓶作为反应仓，瓶塞开设3个孔，分别插入带流速控制阀的过氧化氢添加漏斗、氧气导出导管、泄压孔，仓内预先放置少量二氧化锰固体。
② 加湿仓：第二个塑料瓶作为加湿仓，瓶内加入约半瓶蒸馏水，反应仓的氧气导出导管伸入加湿仓的水面以下，加湿仓瓶塞额外开设一个孔，将末端接吸氧管的出气管置于水面上方，可在加湿仓瓶身标注刻度，通过观察气泡速率判断供氧速度。
3. 试剂用量计算（以制取1.6g氧气为例）：
设需要过氧化氢的质量为x
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
$\begin{aligned}68&\phantom{=======}32\\x&\phantom{=======}1.6\ \mathrm{g}\end{aligned}$
$\frac{68}{32}=\frac{x}{1.6\ \mathrm{g}}$
解得：$x=3.4\ \mathrm{g}$
若使用溶质质量分数为10%的过氧化氢溶液，所需该溶液的质量为：$\frac{3.4\ \mathrm{g}}{10\%}=34\ \mathrm{g}$
4. 制作流程：组装装置后先检查装置气密性，向反应仓中加入称量好的二氧化锰，通过添加漏斗缓慢滴加过氧化氢溶液，通过控制阀调节滴加速率即可控制供氧速度，完成简易供氧器制作。