第九单元跨学科实践活动7 揭秘“暖宝宝”-2024-2025学年九年级化学鲁教版（2024）下册

配套中学鲁教版（2024年） 跨学科实践活动7 揭秘“暖宝宝” 一、教材分析 地位和作用：本实践活动处于九年级下册金属单元，是对金属化学性质等知识的综合应用与拓展。它将化学知识与生活实际紧密相连，让学生在熟悉的暖宝宝情境中，深入理解铁等金属的性质、化学反应中的能量变化等知识，体现了化学学科的实用性，有助于提升学生运用化学知识解决实际问题的能力。 内容结构：活动围绕揭秘暖宝宝展开，首先引导学生观察暖宝宝的外观和说明书，了解其基本信息，然后通过实验探究暖宝宝的成分和发热原理，涉及物理方法和化学方法对铁粉的检验，以及对活性炭、氯化钠等其他成分作用的探究，最后还可拓展到暖宝宝发热原理在生活中的其他应用及对环境的影响等。 二、教学目标 化学观念： 让学生建立 “性质决定用途” 的化学观念，通过探究暖宝宝中铁粉生锈放热的原理，理解铁的活泼性等性质使其在暖宝宝中发挥发热作用。 形成 “化学变化伴随能量变化” 的观念，认识到暖宝宝发热是铁生锈这一化学变化过程中伴随的能量释放现象，且能量变化在生活中具有重要应用。 科学思维： 通过对暖宝宝成分的猜想、实验方案的设计与实施、实验现象的观察与分析等过程，培养学生的逻辑思维和批判性思维能力。 在探究暖宝宝发热原理的过程中，引导学生运用类比、归纳等方法，从已知的铁生锈条件及化学反应能量变化等知识，推导出暖宝宝的发热原理，培养学生的科学推理能力。 科学探究： 让学生经历 “提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价” 等科学探究的全过程，提高学生的科学探究能力。 培养学生在科学探究中敢于质疑、勇于创新的精神，鼓励学生提出不同的实验方案和见解，发展学生的创新思维。 科学态度与责任： 激发学生对化学学习的兴趣和好奇心，让学生体会到化学在生活中的无处不在和重要作用，增强学生学习化学的积极性和主动性。 培养学生严谨认真、实事求是的科学态度，在实验探究过程中注重实验操作的规范性和实验数据的真实性。 引导学生关注化学产品对环境的影响，树立绿色化学的理念，培养学生的社会责任感。 三、教学重难点 教学重点： 成分探究：通过实验设计和实施，验证暖宝宝中主要成分如铁粉、活性炭、氯化钠等的存在，掌握常见物质的检验方法。 发热原理：理解暖宝宝的发热原理是基于铁粉的缓慢氧化生锈过程中放出热量，以及活性炭、氯化钠等物质在其中所起的作用。 教学难点： 能量变化的理解：学生对化学反应中的能量变化虽然有一定的认识，但对于暖宝宝中缓慢氧化反应所释放热量的具体过程和原理，以及如何通过实验来证明能量的变化，理解起来可能存在困难。 多因素影响的分析：暖宝宝的发热是多种因素共同作用的结果，需要学生综合考虑铁粉、氧气、水、活性炭、氯化钠等之间的相互关系和作用机制，这对于学生的综合分析能力是一个挑战。 四、教学过程 导入：同学们，在寒冷的冬天，很多人都喜欢使用 “暖宝宝” 来取暖。今天，我们就一起来揭秘 “暖宝宝” 的成分和发热原理。大家先看看老师手中的 “暖宝宝”，你们对它有多少了解呢？ 知识回顾与猜想： 同学们，我们已经学过了很多有发热现象的变化，比如燃烧、缓慢氧化等，那你们觉得 “暖宝宝” 的发热原理可能是什么呢？请以小组为单位讨论一下。 好，讨论结束。哪个小组愿意分享一下你们的想法？有同学说可能和铁粉生锈有关，因为铁生锈是缓慢氧化，会放热。非常好，那我们先来看看 “暖宝宝” 的成分有哪些。 成分分析： 老师给大家展示 “暖宝宝” 的成分信息，它的主要成分有铁粉、活性炭、水、食盐、蛭石、吸水性树脂。看到铁粉，大家是不是更觉得和铁生锈有关了呢？ 那除了铁粉，其他成分又有什么作用呢？我们先来说说活性炭，它有什么性质呀？对，活性炭有吸附性，它可以帮助铁粉快速吸收氧气。那食盐呢，食盐可以加速铁的生锈。蛭石是一种保温材料，而吸水性树脂可以储存水。 实验探究铁粉的存在： 既然我们猜想 “暖宝宝” 的发热和铁粉有关，那我们首先要验证 “暖宝宝” 中是否真的含有铁粉。请大家以小组为单位，利用所提供的仪器和药品，设计实验来验证，并将你们的设计方案和相关反应的方程式写在学案上。 好，实验结束了，请每个小组派两个代表，一个代表汇报你们的设计原理、方案和实验现象及结论，另一个来简单书写你们的原理和相关方程式。 一组代表说，他们用磁铁吸引 “暖宝宝” 的黑色粉末，发现黑色粉末能被磁铁吸引，说明可能含有铁粉。还有小组用酸和 “暖宝宝” 黑色粉末反应，产生了气泡，也证明有铁粉。另外，有的小组将 “暖宝宝” 黑色粉末与硫酸铜溶液反应，出现了红色固体，这也足以证明 “暖宝宝” 样品中确实含有铁粉。大家都做得非常棒！ 探究活性炭的存在： 接下来我们来验证 “暖宝宝” 中是否含有活性炭。小明设计了一个实验方案，我们一起来看看。 取三脚架，上面放一个石棉网；取两药匙 “暖宝宝” 黑色粉末放在石棉网边缘；取一烧杯，倒入少量澄清石灰水，转动烧杯，使澄清石灰水涂在烧杯内壁；点燃酒精灯，灼烧石棉网上的黑色粉末；将内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在灼烧的黑色粉末上方。大家按照这个方案进行实验，思考一下这个方案能否证明 “暖宝宝” 中含有活性炭呢？ 好，实验做完了，大家说说看。有同学说，澄清石灰水变浑浊不一定能证明 “暖宝宝” 中含有活性炭，因为可能空气中的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，也可能酒精灯中酒精燃烧产生的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，还可能是澄清石灰水中氢氧化钙受热，导致溶解度减小而析出。 那我们该如何改进实验呢？大家再讨论一下。有同学说，可以取适量 “暖宝宝” 黑色粉末放入燃烧匙中，在酒精灯上灼烧至红热后，缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中，集气瓶底部事先放少量澄清石灰水。非常好，大家按照这个改进方案再做一次实验。 这次实验现象很明显，澄清石灰水变浑浊了，说明 “暖宝宝” 中确实有活性炭。那集气瓶中的澄清石灰水还有什么作用呀？对，还可以在黑色粉末燃烧过程中防止固体溅落使集气瓶炸裂。 验证发热过程中消耗氧气： 我们已经验证了 “暖宝宝” 中含有铁粉和活性炭，而铁生锈要消耗氧气和水，那我们怎么验证 “暖宝宝” 发热过程中会消耗气体呢？请大家先自己设计实验方案，然后我们再一起讨论。 好，有同学说可以把 “暖宝宝” 放在一个密封的容器中，观察容器内气体的变化。还有同学说可以用排水法收集 “暖宝宝” 发热时产生的气体，看看是什么气体。大家的想法都很不错，我们选择一种方案来进行实验。 请同学们按照刚才的实验方案操作实验验证 “暖宝宝” 发热过程中会消耗气体，实验过程中认真观察现象，并解释。 实验做完了，哪位同学来说说实验现象和结论？有同学说，看到容器内的液面上升了，说明气体减少了，这就证明 “暖宝宝” 发热过程中消耗了气体。 那我们能不能有什么设备能够证明 “暖宝宝” 发热过程中消耗的气体是氧气呢？老师今天准备了一个氧气传感器，我们用它来测定一下目前锥形瓶中氧气的含量及其变化。 拔掉一组学生实验的橡皮塞，将氧气传感器探头放在锥形瓶口，观察实验数据。我们发现锥形瓶内的氧气含量在不断减少，这就证明 “暖宝宝” 发热过程中消耗的气体确实是氧气。 探究发热原理： 最后，我们从 “暖宝宝” 发热后的产物来验证一下 “暖宝宝” 发热的原理是铁生锈。在实验桌上的小药盒里，有刚分给大家的长久打开放置后的旧 “暖宝宝” 样品，大家认真观察新、旧两份 “暖宝宝” 样品，有什么不同？ 对，旧 “暖宝宝” 样品的颜色变成了铁锈色，这就进一步证明了 “暖宝宝” 发热的原理是铁生锈。在这个过程中，铁粉与氧气、水发生缓慢氧化，放出热量，而活性炭和食盐加速了铁的生锈。 五、板书设计 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$