跨学科实践活动2 基于特定需求设计和
制作简易供养器
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（$\ce{Na_{2}CO_{3}·3H_{2}O_{2}}$）和二氧化锰粉末加入水中，过碳酸钠溶于水后发生反应
（$\ce{2Na_{2}CO_{3}·3H_{2}O_{2} -＞[MnO_{2}] Na_{2}CO_{3} + H_{2}O + O_{2} ^}$，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。

解：
简易供氧器装置模型设计如下：
1. 选材：选用生活中常见的两个透明空塑料饮料瓶、塑料吸管、打孔橡胶塞、剪去底部的小塑料瓶作为制作材料。
2. 结构设计：
左侧塑料瓶作为反应仓：瓶内预先放入称量好的过碳酸钠固体和二氧化锰粉末，塞紧双孔橡胶塞，一孔插入剪去底部的小塑料瓶作为加液口，可向仓内添加水启动反应，另一孔插入塑料导管，导管末端刚露出橡胶塞。
右侧塑料瓶作为加湿过滤仓：瓶内加入约1/2体积的清水，塞紧双孔橡胶塞，左侧的长塑料导管从反应仓延伸至本瓶的液面以下，右侧的短塑料导管伸出瓶外作为出氧口，可连接呼吸口具。
3. 标注说明：在装置对应位置标注「反应仓（过碳酸钠+二氧化锰）」、「加湿过滤仓（水）」、「加液口」、「出氧口」。
该装置可通过控制加水量调节反应速率，通过加湿仓内气泡产生的快慢直观判断氧气生成速率，输出的氧气经过水润湿，符合供氧使用需求，所有材料均为生活常见物品，组装简便安全。