跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器
某化学兴趣小组在跨学科实践课上制作了一台简易化学“制氧机”，如下图所示。该制氧机通过 A、B 两种物质反应产生氧气，其中 A 是白色固体过碳酸钠$(2\ce{Na_{2}CO_{3}} · 3\ce{H_{2}O_{2}})$，B 是黑色粉末二氧化锰，过碳酸钠加水溶解会分解生成$\ce{Na_{2}CO_{3}}$和$\ce{H_{2}O_{2}}$。
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。
（1）反应仓中$\ce{H_{2}O_{2}}$生成氧气的化学方程式是
$2\ce{H_{2}O_{2}}\xlongequal{MnO_2}2\ce{H_{2}O}+\ce{O_{2}}↑$
。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
（填序号）。
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
（2）验证过滤仓导出的气体是氧气的方法：
在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，证明为氧气
。
（3）如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，从下图中可选用的气体发生装置是
B
（填装置序号，下同），收集装置是
C或E
（写一种即可）。
答案：(1) $2\ce{H_{2}O_{2}}\xlongequal{MnO_2}2\ce{H_{2}O}+\ce{O_{2}}↑$ AB
(2) 在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，证明为氧气
(3) B C或E
解析：
【分析】
本题围绕简易制氧机考查氧气制取的相关知识，解题思路如下：
1. 第（1）问：①回忆过氧化氢在二氧化锰催化下分解的反应，书写对应化学方程式；②分析过滤仓中水的作用：气泡冒出速率可反映氧气生成快慢，反应放热时水可降低氧气温度，水无法加快氧气生成，据此选出正确选项。
2. 第（2）问：利用氧气的助燃性，采用带火星木条检验氧气的方法。
3. 第（3）问：根据反应物状态（固体+液体）和反应条件（常温）选择发生装置；根据氧气的密度和溶解性选择收集装置。
【解析】
（1）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$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}↑}$；过滤仓中的水，既可以通过气泡产生的快慢观察氧气生成速率，又能降低因反应放热而温度较高的氧气，故选AB。
（2）氧气具有助燃性，验证方法为：在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，证明导出的气体是氧气。
（3）实验室用过碳酸钠、二氧化锰和水制取氧气，反应物为固体和液体，反应不需要加热，故选用固液常温型气体发生装置B；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，也可用排水法（装置E）收集，故收集装置选C或E。
【答案】
(1) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}↑}$；AB
(2) 在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，证明为氧气
(3) B；C或E
【知识点】
氧气的实验室制法、氧气的检验、气体发生装置的选择
【点评】
本题结合跨学科实践场景，将化学知识应用于实际制氧问题，考查基础的氧气制取、检验及装置选择知识，注重理论联系实际，难度适中，适合学生巩固相关核心知识点。
【难度系数】
0.7
