登录
学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。
某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠(化学式$2Na_2CO_3 · 3H_2O_2$，相对分子质量为314，白色固体)和二氧化锰。制氧过程的反应为$2(2Na_2CO_3 · 3H_2O_2)\stackrel{MnO_2}{=\!=\!=}4Na_2CO_3 + 6H_2O + 3O_2\uparrow$，该反应为放热反应。
【活动一】认识制氧机
(1)观察窗的作用是
(2)加湿仓的作用是
【活动二】选择制氧剂
实验一:过氧化氢
小组设计了如图2所示实验装置，用表中所含$H_2O_2$质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水，锥形瓶中加入0.2 g $MnO_2$，注入溶液，记录并处理20 min内的数据如图3所示。
(3)检查图2装置气密性的操作是
(4)反应的化学方程式为
(5)④比③产氧量少，可能的原因是
实验二:过碳酸钠
在锥形瓶中加入$a$ g过碳酸钠、0.2 g $MnO_2$和9.11 mL水，待反应完全后收集到约159.1 mL水(产生氧气的量与上表中试剂得到氧气的最大量相等)。其他试剂质量不变，再分别用不同体积的水进行实验。记录并处理20 min内的数据如图4所示。
(6)$a =$
(7)由图4可得出的结论是
(8)综合分析，选用过碳酸钠作制氧剂的理由是
【活动三】制作供氧器
(9)学习小组利用身边物品自制了如图5所示的简易供氧器。与真实产品对比，形成的观点不正确的是
A.产氧和洗气装置组合不用一体化
B.特定需求是选择制氧方法的重要依据
C.制氧机要符合美学、工程、安全等标准
某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠(化学式$2Na_2CO_3 · 3H_2O_2$，相对分子质量为314，白色固体)和二氧化锰。制氧过程的反应为$2(2Na_2CO_3 · 3H_2O_2)\stackrel{MnO_2}{=\!=\!=}4Na_2CO_3 + 6H_2O + 3O_2\uparrow$，该反应为放热反应。
【活动一】认识制氧机
(1)观察窗的作用是
观察是否有气泡产生和产生气泡的快慢
。(2)加湿仓的作用是
洗气，使氧气具有一定的湿度
。【活动二】选择制氧剂
实验一:过氧化氢
小组设计了如图2所示实验装置，用表中所含$H_2O_2$质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水，锥形瓶中加入0.2 g $MnO_2$，注入溶液，记录并处理20 min内的数据如图3所示。
(3)检查图2装置气密性的操作是
堵住末端导管口，将注射器活塞拉动到一定位置，松开手后，活塞回到原位置，说明装置气密性良好(合理即可)
。(4)反应的化学方程式为
$2H_2O_2 \stackrel{MnO_2}{=\!=\!=}2H_2O+O_2\uparrow$
。(5)④比③产氧量少，可能的原因是
反应放出大量热，$H_2O_2$挥发，反应物减少
。实验二:过碳酸钠
在锥形瓶中加入$a$ g过碳酸钠、0.2 g $MnO_2$和9.11 mL水，待反应完全后收集到约159.1 mL水(产生氧气的量与上表中试剂得到氧气的最大量相等)。其他试剂质量不变，再分别用不同体积的水进行实验。记录并处理20 min内的数据如图4所示。
(6)$a =$
1.4
g。(此条件下氧气密度为1.43 g/L，忽略其他因素的影响)(7)由图4可得出的结论是
过碳酸钠的产氧速率随加水量的增加而增大
。(8)综合分析，选用过碳酸钠作制氧剂的理由是
便于携带，能持续平稳地提供氧气
。【活动三】制作供氧器
(9)学习小组利用身边物品自制了如图5所示的简易供氧器。与真实产品对比，形成的观点不正确的是
A
(填字母)。A.产氧和洗气装置组合不用一体化
B.特定需求是选择制氧方法的重要依据
C.制氧机要符合美学、工程、安全等标准
答案
(1)观察是否有气泡产生和产生气泡的快慢
(2)洗气，使氧气具有一定的湿度
(3)堵住末端导管口，将注射器活塞拉动到一定位置，松开手后，活塞回到原位置，说明装置气密性良好(合理即可)
(4)$2H_2O_2 \stackrel{MnO_2}{=\!=\!=}2H_2O+O_2\uparrow$
(5)反应放出大量热，$H_2O_2$挥发，反应物减少
(6)1.4
(7)过碳酸钠的产氧速率随加水量的增加而增大
(8)便于携带，能持续平稳地提供氧气
(9)A
(2)洗气，使氧气具有一定的湿度
(3)堵住末端导管口，将注射器活塞拉动到一定位置，松开手后，活塞回到原位置，说明装置气密性良好(合理即可)
(4)$2H_2O_2 \stackrel{MnO_2}{=\!=\!=}2H_2O+O_2\uparrow$
(5)反应放出大量热，$H_2O_2$挥发，反应物减少
(6)1.4
(7)过碳酸钠的产氧速率随加水量的增加而增大
(8)便于携带，能持续平稳地提供氧气
(9)A
解析
【分析】本题围绕“简易供氧器”的实践活动展开，分为认识制氧机、选择制氧剂、制作供氧器三个活动模块，需结合实验装置特点、反应原理、化学计算及数据分析逐一解答各小问。解题时要紧扣题目给出的制氧反应、实验现象、数据等信息，明确每个问题对应的化学知识，如装置作用、气密性检查方法、化学方程式书写、根据方程式计算、实验结论推导等，逐步分析得出答案。
【解析】
(1)制氧过程中会产生氧气气泡，观察窗可直观观察是否有气泡产生，同时能判断气泡产生的快慢，以此了解反应的进行情况和速率。
(2)加湿仓可让生成的氧气通过水，起到洗气作用，同时增加氧气的湿度，使氧气更适合呼吸使用。
(3)检查图2装置气密性时，堵住末端导管口，将注射器活塞拉动到一定位置，松开手后，若活塞回到原位置，说明装置气密性良好（合理即可）。
(4)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：$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$。
(5)题目中提到反应为放热反应，④组过氧化氢浓度较高，反应放出的热量更多，导致$\ce{H_{2}O_{2}}$挥发，反应物减少，因此产氧量比③组少。
(6)先计算生成氧气的质量：氧气体积为$159.1\ \mathrm{mL}=0.1591\ \mathrm{L}$，氧气质量为$0.1591\ \mathrm{L}×1.43\ \mathrm{g/L}≈0.2275\ \mathrm{g}$。根据过碳酸钠制氧的反应，2个过碳酸钠（相对分子质量总和为$2×314=628$）生成3个氧气分子（总相对分子质量为$3×32=96$）。设需要过碳酸钠质量为$a$，则$\frac{628}{96}=\frac{a}{0.2275\ \mathrm{g}}$，解得$a≈1.4\ \mathrm{g}$。
(7)由图4可知，随着加入水的体积增加，过碳酸钠的产氧速率逐渐增大，因此结论为：过碳酸钠的产氧速率随加水量的增加而增大。
(8)过碳酸钠是固体，便于携带，且反应能持续平稳地提供氧气，因此选用过碳酸钠作制氧剂。
(9)分析选项：A选项，真实制氧机的产氧和洗气装置是一体化设计，方便使用，因此“不用一体化”的观点错误；B选项，制氧方法的选择需结合特定需求，正确；C选项，制氧机要符合美学、工程、安全等标准，正确。故不正确的是A。
【答案】
(1)观察是否有气泡产生和产生气泡的快慢
(2)洗气，使氧气具有一定的湿度
(3)堵住末端导管口，将注射器活塞拉动到一定位置，松开手后，活塞回到原位置，说明装置气密性良好(合理即可)
(4)$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(5)反应放出大量热，$\ce{H_{2}O_{2}}$挥发，反应物减少
(6)1.4
(7)过碳酸钠的产氧速率随加水量的增加而增大
(8)便于携带，能持续平稳地提供氧气
(9)A
【知识点】
化学实验装置的作用、气密性检查、化学方程式书写、根据化学方程式计算、实验数据分析
【点评】
本题为化学实践活动题，紧密结合实际应用，考查学生对实验装置功能、反应原理、化学计算及数据分析的综合能力，需要学生将课本知识与实际问题结合，难度适中。
【难度系数】
0.6
【解析】
(1)制氧过程中会产生氧气气泡，观察窗可直观观察是否有气泡产生，同时能判断气泡产生的快慢，以此了解反应的进行情况和速率。
(2)加湿仓可让生成的氧气通过水，起到洗气作用，同时增加氧气的湿度，使氧气更适合呼吸使用。
(3)检查图2装置气密性时，堵住末端导管口，将注射器活塞拉动到一定位置，松开手后，若活塞回到原位置，说明装置气密性良好（合理即可）。
(4)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：$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$。
(5)题目中提到反应为放热反应，④组过氧化氢浓度较高，反应放出的热量更多，导致$\ce{H_{2}O_{2}}$挥发，反应物减少，因此产氧量比③组少。
(6)先计算生成氧气的质量：氧气体积为$159.1\ \mathrm{mL}=0.1591\ \mathrm{L}$，氧气质量为$0.1591\ \mathrm{L}×1.43\ \mathrm{g/L}≈0.2275\ \mathrm{g}$。根据过碳酸钠制氧的反应，2个过碳酸钠（相对分子质量总和为$2×314=628$）生成3个氧气分子（总相对分子质量为$3×32=96$）。设需要过碳酸钠质量为$a$，则$\frac{628}{96}=\frac{a}{0.2275\ \mathrm{g}}$，解得$a≈1.4\ \mathrm{g}$。
(7)由图4可知，随着加入水的体积增加，过碳酸钠的产氧速率逐渐增大，因此结论为：过碳酸钠的产氧速率随加水量的增加而增大。
(8)过碳酸钠是固体，便于携带，且反应能持续平稳地提供氧气，因此选用过碳酸钠作制氧剂。
(9)分析选项：A选项，真实制氧机的产氧和洗气装置是一体化设计，方便使用，因此“不用一体化”的观点错误；B选项，制氧方法的选择需结合特定需求，正确；C选项，制氧机要符合美学、工程、安全等标准，正确。故不正确的是A。
【答案】
(1)观察是否有气泡产生和产生气泡的快慢
(2)洗气，使氧气具有一定的湿度
(3)堵住末端导管口，将注射器活塞拉动到一定位置，松开手后，活塞回到原位置，说明装置气密性良好(合理即可)
(4)$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(5)反应放出大量热，$\ce{H_{2}O_{2}}$挥发，反应物减少
(6)1.4
(7)过碳酸钠的产氧速率随加水量的增加而增大
(8)便于携带，能持续平稳地提供氧气
(9)A
【知识点】
化学实验装置的作用、气密性检查、化学方程式书写、根据化学方程式计算、实验数据分析
【点评】
本题为化学实践活动题，紧密结合实际应用，考查学生对实验装置功能、反应原理、化学计算及数据分析的综合能力，需要学生将课本知识与实际问题结合，难度适中。
【难度系数】
0.6
