4 [2024 东营改编]特定人群、环境对氧气的需求不同。如何基于特定需求设计和制作简易供氧器呢？在老师的指导下，同学们开展了下列活动。
【界定任务】小英同学认为，首先了解制作简易供氧器的供氧原理再确定制取装置。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、制得氧气的纯度、制氧剂的用量和配比等。根据确定发生装置，根据氧气的密度和溶解性等确定收集装置。
【建构模型】老师提供了下列实验装置(如图甲)，同学们选择装置用过氧化氢分解和加热高锰酸钾的方法获得氧气。

第4题图甲
(1) 仪器a的名称：；仪器b的名称：。
(2) 加热高锰酸钾制取氧气应选择的装置是(填字母)，用过氧化氢制取氧气的化学方程式为。
【模仿改造】化学制氧机(原理如图乙)利用过碳酸钠白色固体、二氧化锰黑色粉末产生氧气。过碳酸钠$(2\ce{Na_{2}CO_{3}}· 3\ce{H_{2}O_{2}})$加水溶解会分解生成碳酸钠和过氧化氢。用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，加湿过滤仓底部导管口有气泡冒出。
(1) 加湿过滤仓不仅可以过滤杂质，利用氧气溶于水的性质，还可使氧气变得湿润；而且可根据来判断产生氧气的速率。
(2) 验证加湿过滤仓导出的气体是氧气的方法：。
(3) 制氧机内部气流采用高压进低压出(即产生的气体在高处聚集，经导管从低处进入加湿过滤仓)的方式，可能的原因有。

【自制简易供氧器】同学们利用饮料瓶、注射器、吸管、输液管等日常用品设计并制作了如图丙所示的三套装置。每套装置的右瓶中所装液体为水，向左瓶中加入制氧试剂后，发现装置有缺陷的是(不考虑生成氧气的流量问题)。

4.【界定任务】反应物状态和反应条件 【建构模型】（1）锥形瓶 水槽 （2）AC(或 AE) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$ 【模仿改造】（1）不易 产生气泡的快慢 （2）将带火星的木条放在加湿过滤仓顶部导管口,若木条复燃,则证明导出的气体为氧气 （3）利于得到平稳的氧气流,并充分润湿氧气(合理答案均可) 【自制简易供氧器】B

【分析】本题围绕简易供氧器的设计，结合氧气制取的相关知识点展开。解题时需回忆：①发生装置的选择依据是反应物状态和反应条件，收集装置依据气体密度和溶解性；②常见实验仪器的识别；③氧气制取的反应原理、装置选择；④氧气的性质、检验方法；⑤装置合理性的判断。具体思路：先明确各部分的知识点，再逐一对应题目中的问题，结合实验原理和装置特点分析作答。
【解析】【界定任务】发生装置的选择由反应物的状态和反应条件决定，故此处填反应物状态和反应条件。
【建构模型】（1）根据常见实验仪器，仪器a为锥形瓶，仪器b为水槽；（2）加热高锰酸钾制取氧气，反应物为固体，反应需要加热，发生装置选A；氧气密度比空气大且不易溶于水，收集装置可选向上排空气法（E）或排水法（C），故装置为AC或AE；过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$。
【模仿改造】（1）氧气不易溶于水，因此加湿过滤仓可利用该性质使氧气湿润；反应产生氧气的速率可通过观察气泡产生的快慢判断；（2）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，故验证方法为：将带火星的木条放在加湿过滤仓顶部导管口，若木条复燃，则证明导出的气体为氧气；（3）高压进低压出的设计，利于氧气平稳流动，充分润湿氧气，合理即可。
【自制简易供氧器】分析三套装置：A装置中左瓶出气导管较长，能将氧气导入右瓶水中；C装置同理；B装置左瓶出气导管过短，反应产生的氧气会直接从左瓶导管逸出，无法进入右瓶水中加湿，故有缺陷的是B。
【答案】4.【界定任务】反应物状态和反应条件 【建构模型】（1）锥形瓶 水槽 （2）AC(或 AE) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$ 【模仿改造】（1）不易 产生气泡的快慢 （2）将带火星的木条放在加湿过滤仓顶部导管口,若木条复燃,则证明导出的气体为氧气 （3）利于得到平稳的氧气流,并充分润湿氧气(合理答案均可) 【自制简易供氧器】B
【知识点】氧气的制取、发生装置与收集装置的选择、氧气的性质
【点评】本题以简易供氧器的设计为情境，综合考查氧气制取的核心知识点，注重知识的应用与迁移，难度适中，能有效考察学生的实验分析与应用能力。
【难度系数】0.6