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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
【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：
(2) 加热高锰酸钾制取氧气应选择的装置是
【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
(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
【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
反应物状态和反应条件
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：
锥形瓶
；仪器b的名称：水槽
。(2) 加热高锰酸钾制取氧气应选择的装置是
AC(或 AE)
(填字母)，用过氧化氢制取氧气的化学方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
。【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
不易
溶于水的性质，还可使氧气变得湿润；而且可根据产生气泡的快慢
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：
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) 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
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】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
B
(不考虑生成氧气的流量问题)。答案
反应物状态和反应条件
锥形瓶
水槽
AC(或AE)
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
不易
产生气泡的快慢
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
利于得到平稳的氧气流，并充分润湿氧气(合理答案均可)
B
锥形瓶
水槽
AC(或AE)
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
不易
产生气泡的快慢
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
利于得到平稳的氧气流，并充分润湿氧气(合理答案均可)
B
解析
【分析】
本题围绕简易供氧器的设计展开，考查氧气制取的相关实验知识，解题思路如下：
1. 发生装置的选择依据为反应物状态和反应条件，收集装置依据气体密度和溶解性，据此填写界定任务的空缺；
2. 识别常见实验仪器，对应题目中仪器a、b的名称；
3. 根据反应物状态和反应条件选择加热高锰酸钾制氧气的发生装置，结合氧气的密度和溶解性选择收集装置；回忆过氧化氢分解制氧气的反应原理，书写化学方程式；
4. 结合氧气的溶解性分析加湿过滤仓的作用，通过气泡产生的快慢判断氧气生成速率；
5. 依据氧气的助燃性，明确检验氧气的方法；
6. 分析高压进低压出的气流方式对制氧的作用；
7. 结合装置的功能，判断自制简易供氧器的缺陷装置。
【解析】
1. 界定任务：发生装置由反应物状态和反应条件确定，收集装置由气体密度和溶解性确定，故第一空填反应物状态和反应条件；
2. 仪器名称：图中仪器a为锥形瓶，仪器b为水槽；
3. 加热高锰酸钾制取氧气，反应物为固体且反应需加热，发生装置选A；氧气不易溶于水、密度比空气大，收集装置选C（排水法）或E（向上排空气法），故装置为AC（或AE）；过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气，化学方程式为：$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；
4. 模仿改造(1)：氧气不易溶于水，加湿过滤仓可利用该性质湿润氧气；根据产生气泡的快慢判断氧气产生速率；
5. (2) 检验氧气的方法：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；
6. (3) 高压进低压出的原因：利于得到平稳的氧气流，并充分润湿氧气（合理即可）；
7. 自制简易供氧器：B装置中氧气通入右瓶的导管过短，无法将水压出，不能实现加湿等功能，故有缺陷的是B。
【答案】
反应物状态和反应条件；锥形瓶；水槽；AC(或AE)；$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；不易；产生气泡的快慢；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；利于得到平稳的氧气流，并充分润湿氧气(合理答案均可)；B
【知识点】
氧气的制取装置；氧气的性质；化学方程式书写
【点评】
本题结合简易供氧器的设计，综合考查氧气制取的装置选择、仪器识别、反应原理、气体检验等知识，注重实验应用能力的考查，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕简易供氧器的设计展开，考查氧气制取的相关实验知识，解题思路如下：
1. 发生装置的选择依据为反应物状态和反应条件，收集装置依据气体密度和溶解性，据此填写界定任务的空缺；
2. 识别常见实验仪器，对应题目中仪器a、b的名称；
3. 根据反应物状态和反应条件选择加热高锰酸钾制氧气的发生装置，结合氧气的密度和溶解性选择收集装置；回忆过氧化氢分解制氧气的反应原理，书写化学方程式；
4. 结合氧气的溶解性分析加湿过滤仓的作用，通过气泡产生的快慢判断氧气生成速率；
5. 依据氧气的助燃性，明确检验氧气的方法；
6. 分析高压进低压出的气流方式对制氧的作用；
7. 结合装置的功能，判断自制简易供氧器的缺陷装置。
【解析】
1. 界定任务：发生装置由反应物状态和反应条件确定，收集装置由气体密度和溶解性确定，故第一空填反应物状态和反应条件；
2. 仪器名称：图中仪器a为锥形瓶，仪器b为水槽；
3. 加热高锰酸钾制取氧气，反应物为固体且反应需加热，发生装置选A；氧气不易溶于水、密度比空气大，收集装置选C（排水法）或E（向上排空气法），故装置为AC（或AE）；过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气，化学方程式为：$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；
4. 模仿改造(1)：氧气不易溶于水，加湿过滤仓可利用该性质湿润氧气；根据产生气泡的快慢判断氧气产生速率；
5. (2) 检验氧气的方法：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；
6. (3) 高压进低压出的原因：利于得到平稳的氧气流，并充分润湿氧气（合理即可）；
7. 自制简易供氧器：B装置中氧气通入右瓶的导管过短，无法将水压出，不能实现加湿等功能，故有缺陷的是B。
【答案】
反应物状态和反应条件；锥形瓶；水槽；AC(或AE)；$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；不易；产生气泡的快慢；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；利于得到平稳的氧气流，并充分润湿氧气(合理答案均可)；B
【知识点】
氧气的制取装置；氧气的性质；化学方程式书写
【点评】
本题结合简易供氧器的设计，综合考查氧气制取的装置选择、仪器识别、反应原理、气体检验等知识，注重实验应用能力的考查，难度适中。
【难度系数】
0.6
