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2024·东营 新考法·项目化 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】
（1）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】
老师提供了以下实验装置，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。
（2）仪器a的名称：
（3）加热高锰酸钾制取氧气应选择的制取装置是
【模仿改造】
图2化学制氧机的原理图 图3自制简易供氧器
化学制氧机（原理图见图2）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$\ce{(Na_{2}CO_{3}·3H_{2}O_{2})}$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，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。
（4）加湿过滤仓不仅可以过滤杂质，还可以利用氧气
（5）验证加湿过滤仓导出的气体是氧气的方法：
（6）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
（7）选择制作简易供氧器的反应原理时，不需要考虑的因素是
A. 原料是否价廉易得
B. 所制气体的性质
C. 反应速率是否适中
D. 制得气体是否纯净
E. 实验条件是否易于控制
F. 是否安全、环保
【评价反思】
展示环节，小英同学所在小组制作的简易供氧器（如图3所示）得到了大家的好评，并提出如下修改意见：在导管出口处加装一个带有调气阀的鼻氧管，以提高适用性。
【界定任务】
（1）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】
老师提供了以下实验装置，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。
（2）仪器a的名称：
锥形瓶
；仪器b的名称：水槽
。（3）加热高锰酸钾制取氧气应选择的制取装置是
A、C（或A、E）
（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】
图2化学制氧机的原理图 图3自制简易供氧器
化学制氧机（原理图见图2）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$\ce{(Na_{2}CO_{3}·3H_{2}O_{2})}$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，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。
（4）加湿过滤仓不仅可以过滤杂质，还可以利用氧气
不易
溶于水的性质，使氧气变得湿润；而且根据产生气泡的快慢
来判断产生氧气的速率。（5）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导管口，若木条复燃，则说明为氧气
。（6）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
更利于气体排出，有利于提纯氧气
。（7）选择制作简易供氧器的反应原理时，不需要考虑的因素是
B
（填字母）。A. 原料是否价廉易得
B. 所制气体的性质
C. 反应速率是否适中
D. 制得气体是否纯净
E. 实验条件是否易于控制
F. 是否安全、环保
【评价反思】
展示环节，小英同学所在小组制作的简易供氧器（如图3所示）得到了大家的好评，并提出如下修改意见：在导管出口处加装一个带有调气阀的鼻氧管，以提高适用性。
答案
（1）反应物状态和反应条件
（2）锥形瓶；水槽
（3）A、C（或A、E）；$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
（4）不易；产生气泡的快慢
（5）将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气
（6）更利于气体排出，有利于提纯氧气
（7）B
【点拨】（1）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。（2）由图可知，仪器a的名称是锥形瓶，仪器b的名称是水槽。（3）加热高锰酸钾制取氧气为固体加热型反应，发生装置选A；氧气密度比空气大，可用C向上排空气法收集，氧气不易溶于水，可用E排水法收集，则加热高锰酸钾制取氧气应选择的制取装置是A、C或A、E；过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，据此书写化学方程式。（4）加湿过滤仓可通过过滤除去不溶性杂质；利用氧气不易溶于水的性质，使氧气变得湿润，根据产生气泡的快慢可判断产生氧气的速率。（5）氧气具有助燃性，将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气。（6）制氧机内部气流采用高压进低压出的方式，有利于气体排出，更有利于提纯氧气。
（7）选择制作简易供氧器的反应原理时，需要考虑的因素是原料是否价廉易得，反应速率是否适中，制得气体是否纯净，实验条件是否易于控制，是否安全、环保，不需要考虑所制气体的性质。
（2）锥形瓶；水槽
（3）A、C（或A、E）；$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
（4）不易；产生气泡的快慢
（5）将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气
（6）更利于气体排出，有利于提纯氧气
（7）B
【点拨】（1）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。（2）由图可知，仪器a的名称是锥形瓶，仪器b的名称是水槽。（3）加热高锰酸钾制取氧气为固体加热型反应，发生装置选A；氧气密度比空气大，可用C向上排空气法收集，氧气不易溶于水，可用E排水法收集，则加热高锰酸钾制取氧气应选择的制取装置是A、C或A、E；过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，据此书写化学方程式。（4）加湿过滤仓可通过过滤除去不溶性杂质；利用氧气不易溶于水的性质，使氧气变得湿润，根据产生气泡的快慢可判断产生氧气的速率。（5）氧气具有助燃性，将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气。（6）制氧机内部气流采用高压进低压出的方式，有利于气体排出，更有利于提纯氧气。
（7）选择制作简易供氧器的反应原理时，需要考虑的因素是原料是否价廉易得，反应速率是否适中，制得气体是否纯净，实验条件是否易于控制，是否安全、环保，不需要考虑所制气体的性质。
解析
【分析】
本题围绕简易供氧器的设计，结合实验室制取氧气的相关知识展开，需逐一分析各问题的考查点：1. 第（1）问考查实验室制取气体发生装置的选择依据，需明确发生装置的决定因素；2. 第（2）问考查常见化学仪器的识别，需牢记初中常用仪器名称；3. 第（3）问考查氧气制取装置的选择及反应方程式书写，需结合反应类型和气体性质选装置，掌握过氧化氢分解的反应原理；4. 第（4）问考查氧气的性质及反应速率的判断，需结合氧气溶解性和反应现象分析；5. 第（5）问考查氧气的检验方法，利用氧气助燃性；6. 第（6）问考查装置设计的原理，分析气流方式的作用；7. 第（7）问考查实验方案评价，明确选择反应原理的考虑因素。
【解析】
（1）实验室制取气体时，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、溶解性等确定，故填：反应物状态和反应条件；
（2）由实验装置图可知，仪器a为锥形瓶，仪器b为水槽，故填：锥形瓶；水槽；
（3）加热高锰酸钾制取氧气，反应物为固体、反应需加热，属于固体加热型，发生装置选A；氧气密度比空气大，可用向上排空气法（装置C）收集，氧气不易溶于水，可用排水法（装置E）收集，故制取装置选A、C（或A、E）；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）氧气不易溶于水，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过滤仓中产生气泡的快慢判断，故填：不易；产生气泡的快慢；
（5）氧气具有助燃性，验证方法为：将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明导出的气体是氧气；
（6）高压进低压出的气流方式，更利于气体排出，同时能使气体充分经过过滤仓，有利于提纯氧气，故填：更利于气体排出，有利于提纯氧气；
（7）选择反应原理时，需考虑原料是否价廉易得、反应速率是否适中、制得气体是否纯净、实验条件是否易控制、是否安全环保；所制气体的性质是确定收集装置的依据，不是选择反应原理的因素，故选B。
【答案】
（1）反应物状态和反应条件
（2）锥形瓶；水槽
（3）A、C（或A、E）；$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
（4）不易；产生气泡的快慢
（5）将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气
（6）更利于气体排出，有利于提纯氧气
（7）B
【知识点】
气体制取装置选择；氧气的制取；实验方案评价
【点评】
本题为项目化新考法试题，将实验室制取氧气的核心知识与简易供氧器的实际设计结合，既考查基础知识点，又注重知识的迁移应用，符合初中化学核心素养的考查要求。
【难度系数】
0.6
本题围绕简易供氧器的设计，结合实验室制取氧气的相关知识展开，需逐一分析各问题的考查点：1. 第（1）问考查实验室制取气体发生装置的选择依据，需明确发生装置的决定因素；2. 第（2）问考查常见化学仪器的识别，需牢记初中常用仪器名称；3. 第（3）问考查氧气制取装置的选择及反应方程式书写，需结合反应类型和气体性质选装置，掌握过氧化氢分解的反应原理；4. 第（4）问考查氧气的性质及反应速率的判断，需结合氧气溶解性和反应现象分析；5. 第（5）问考查氧气的检验方法，利用氧气助燃性；6. 第（6）问考查装置设计的原理，分析气流方式的作用；7. 第（7）问考查实验方案评价，明确选择反应原理的考虑因素。
【解析】
（1）实验室制取气体时，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、溶解性等确定，故填：反应物状态和反应条件；
（2）由实验装置图可知，仪器a为锥形瓶，仪器b为水槽，故填：锥形瓶；水槽；
（3）加热高锰酸钾制取氧气，反应物为固体、反应需加热，属于固体加热型，发生装置选A；氧气密度比空气大，可用向上排空气法（装置C）收集，氧气不易溶于水，可用排水法（装置E）收集，故制取装置选A、C（或A、E）；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）氧气不易溶于水，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过滤仓中产生气泡的快慢判断，故填：不易；产生气泡的快慢；
（5）氧气具有助燃性，验证方法为：将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明导出的气体是氧气；
（6）高压进低压出的气流方式，更利于气体排出，同时能使气体充分经过过滤仓，有利于提纯氧气，故填：更利于气体排出，有利于提纯氧气；
（7）选择反应原理时，需考虑原料是否价廉易得、反应速率是否适中、制得气体是否纯净、实验条件是否易控制、是否安全环保；所制气体的性质是确定收集装置的依据，不是选择反应原理的因素，故选B。
【答案】
（1）反应物状态和反应条件
（2）锥形瓶；水槽
（3）A、C（或A、E）；$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
（4）不易；产生气泡的快慢
（5）将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气
（6）更利于气体排出，有利于提纯氧气
（7）B
【知识点】
气体制取装置选择；氧气的制取；实验方案评价
【点评】
本题为项目化新考法试题，将实验室制取氧气的核心知识与简易供氧器的实际设计结合，既考查基础知识点，又注重知识的迁移应用，符合初中化学核心素养的考查要求。
【难度系数】
0.6
