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1 学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。
【活动一】认识制氧机
Ⅰ.分子筛制氧机:以空气为原料,空气经过分子筛时氮气被吸附,氧气通过,获得高浓度的$\ce{O_{2}}$。其微观示意过程如图1所示,分离过程中的变化属于
Ⅱ.化学药剂制氧机:图2是某品牌制氧机及其原理图,其将过碳酸钠($\ce{2Na_{2}CO_{3}·3H_{2}O_{2}}$)和二氧化锰同时加入水中制取氧气。
(1)制氧机制氧原理分两步,第一步:过碳酸钠加水溶解生成碳酸钠和过氧化氢;第二步:过氧化氢在二氧化锰催化下生成氧气,写出该反应的化学方程式:
(2)制氧机制氧说明(部分)见表,其中A、B剂的成分分别是二氧化锰或过碳酸钠中之一。
①图2 a中观察孔的作用是
②A剂的成分是
③图2 b中“过滤仓”的原理与图3中的
④用该制氧机制氧时,反应仓内有黑色粉末翻腾,变得浑浊,仓壁变得温热,过滤仓底部导气管有气泡冒出。过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外,还可以起到的作用是
A.可以通过气泡观察氧气生成的速率
B.降低氧气温度
C.加快氧气的生成
【活动二】制作与优化供氧器
学习小组将自制的供氧器在1.0版基础上迭代优化为2.0版(如图4)。
(1)1.0版制氧机装入适量试剂后,盖紧瓶盖;当观察到
(2)2.0版相比1.0版的优点有
【活动一】认识制氧机
Ⅰ.分子筛制氧机:以空气为原料,空气经过分子筛时氮气被吸附,氧气通过,获得高浓度的$\ce{O_{2}}$。其微观示意过程如图1所示,分离过程中的变化属于
物理
(填“物理”或“化学”)变化。Ⅱ.化学药剂制氧机:图2是某品牌制氧机及其原理图,其将过碳酸钠($\ce{2Na_{2}CO_{3}·3H_{2}O_{2}}$)和二氧化锰同时加入水中制取氧气。
(1)制氧机制氧原理分两步,第一步:过碳酸钠加水溶解生成碳酸钠和过氧化氢;第二步:过氧化氢在二氧化锰催化下生成氧气,写出该反应的化学方程式:
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
。(2)制氧机制氧说明(部分)见表,其中A、B剂的成分分别是二氧化锰或过碳酸钠中之一。
①图2 a中观察孔的作用是
观察是否有气泡产生和产生气泡的快慢
。②A剂的成分是
过碳酸钠
。③图2 b中“过滤仓”的原理与图3中的
b
(填字母)装置类似。④用该制氧机制氧时,反应仓内有黑色粉末翻腾,变得浑浊,仓壁变得温热,过滤仓底部导气管有气泡冒出。过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外,还可以起到的作用是
AB
(填字母)。A.可以通过气泡观察氧气生成的速率
B.降低氧气温度
C.加快氧气的生成
【活动二】制作与优化供氧器
学习小组将自制的供氧器在1.0版基础上迭代优化为2.0版(如图4)。
(1)1.0版制氧机装入适量试剂后,盖紧瓶盖;当观察到
导管口有连续均匀的气泡冒出时
,再连通输液管可得到较纯净的氧气。(2)2.0版相比1.0版的优点有
方便携带(所占空间小或一体化或缩短出氧时间等,合理即可)
(写一点)。答案
【活动一】Ⅰ.物理
Ⅱ.(1)$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(2)①观察是否有气泡产生和产生气泡的快慢 ②过碳酸钠
③b ④AB
【活动二】(1)导管口有连续均匀的气泡冒出时
(2)方便携带(所占空间小或一体化或缩短出氧时间等,合理即可)
【解析】【活动一】Ⅱ.(2)②根据题表数据分析可知,A剂增加时,平均供氧量也在增加,根据题目提供的信息可知,产生氧气的是过碳酸钠,则A剂的成分是过碳酸钠。③氧气不易溶于水,图2 b中是将氧气从长管通入水中,然后再从短管排出,故原理与图3中的b装置类似。④在过滤仓中,氧气通入水中产生气泡,则可通过观察产生气泡的快慢判断氧气生成的速率,并且还能降低氧气温度,水不是催化剂,不能加快氧气的生成,故选AB。
Ⅱ.(1)$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(2)①观察是否有气泡产生和产生气泡的快慢 ②过碳酸钠
③b ④AB
【活动二】(1)导管口有连续均匀的气泡冒出时
(2)方便携带(所占空间小或一体化或缩短出氧时间等,合理即可)
【解析】【活动一】Ⅱ.(2)②根据题表数据分析可知,A剂增加时,平均供氧量也在增加,根据题目提供的信息可知,产生氧气的是过碳酸钠,则A剂的成分是过碳酸钠。③氧气不易溶于水,图2 b中是将氧气从长管通入水中,然后再从短管排出,故原理与图3中的b装置类似。④在过滤仓中,氧气通入水中产生气泡,则可通过观察产生气泡的快慢判断氧气生成的速率,并且还能降低氧气温度,水不是催化剂,不能加快氧气的生成,故选AB。
解析
【分析】
本题围绕简易供氧器的实践活动展开，需结合化学变化的本质、氧气制取的原理、实验装置的作用等知识点逐一分析：
1. 判断分离过程的变化类型，需依据是否有新物质生成；
2. 书写过氧化氢分解的化学方程式，要注意反应条件和配平；
3. 分析制氧机各部分作用时，结合实验现象和物质性质推导；
4. 收集氧气的时机需考虑排出气体的纯度，装置的优点从实用性角度分析。
【解析】
【活动一】
Ⅰ. 分子筛分离氮气和氧气的过程中，没有新物质生成，属于物理变化；
Ⅱ. (1) 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$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；
(2) ① 观察孔可用于观察是否有气泡产生及气泡产生的快慢；② 根据题表，A剂增加时平均供氧量增加，结合题目信息，过碳酸钠是制氧的原料，故A剂为过碳酸钠；③ 过滤仓中氧气从长管通入水中，再从短管排出，原理与图3的b装置类似；④ 过滤仓的水可通过气泡观察氧气生成速率，还能降低氧气温度，水不是催化剂，不能加快氧气生成，故选AB；
【活动二】
(1) 1.0版制氧机反应开始时排出的气体是装置内的空气，需观察到导管口有连续均匀的气泡冒出时，再连通输液管收集较纯净的氧气；
(2) 2.0版相比1.0版，优点有方便携带（或所占空间小、一体化、缩短出氧时间等，合理即可）。
【答案】
【活动一】Ⅰ.物理
Ⅱ.(1)$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(2)①观察是否有气泡产生和产生气泡的快慢 ②过碳酸钠
③b ④AB
【活动二】(1)导管口有连续均匀的气泡冒出时
(2)方便携带(所占空间小或一体化或缩短出氧时间等,合理即可)
【知识点】
化学变化与物理变化的判断、氧气的制取、实验装置的作用
【点评】
本题以“简易供氧器”实践活动为载体，将化学知识与实际应用结合，考查学生对基础化学概念和实验原理的理解，注重知识的迁移应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕简易供氧器的实践活动展开，需结合化学变化的本质、氧气制取的原理、实验装置的作用等知识点逐一分析：
1. 判断分离过程的变化类型，需依据是否有新物质生成；
2. 书写过氧化氢分解的化学方程式，要注意反应条件和配平；
3. 分析制氧机各部分作用时，结合实验现象和物质性质推导；
4. 收集氧气的时机需考虑排出气体的纯度，装置的优点从实用性角度分析。
【解析】
【活动一】
Ⅰ. 分子筛分离氮气和氧气的过程中，没有新物质生成，属于物理变化；
Ⅱ. (1) 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$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；
(2) ① 观察孔可用于观察是否有气泡产生及气泡产生的快慢；② 根据题表，A剂增加时平均供氧量增加，结合题目信息，过碳酸钠是制氧的原料，故A剂为过碳酸钠；③ 过滤仓中氧气从长管通入水中，再从短管排出，原理与图3的b装置类似；④ 过滤仓的水可通过气泡观察氧气生成速率，还能降低氧气温度，水不是催化剂，不能加快氧气生成，故选AB；
【活动二】
(1) 1.0版制氧机反应开始时排出的气体是装置内的空气，需观察到导管口有连续均匀的气泡冒出时，再连通输液管收集较纯净的氧气；
(2) 2.0版相比1.0版，优点有方便携带（或所占空间小、一体化、缩短出氧时间等，合理即可）。
【答案】
【活动一】Ⅰ.物理
Ⅱ.(1)$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(2)①观察是否有气泡产生和产生气泡的快慢 ②过碳酸钠
③b ④AB
【活动二】(1)导管口有连续均匀的气泡冒出时
(2)方便携带(所占空间小或一体化或缩短出氧时间等,合理即可)
【知识点】
化学变化与物理变化的判断、氧气的制取、实验装置的作用
【点评】
本题以“简易供氧器”实践活动为载体，将化学知识与实际应用结合，考查学生对基础化学概念和实验原理的理解，注重知识的迁移应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
