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

第九单元 金 属 跨学科实践活动 7 揭秘“暖宝宝” 1.探究暖宝宝中各成分的作用，加深对金属锈蚀原理的认识; 2.动手制作暖宝宝并与市售产品对比，感受工艺技术对提升产品性能的重要意义； 3.体验运用所学知识探究事物原理的乐趣，增强好奇心和求知欲。 1 情景导入 你使用过“暖宝宝”吗？它是一种方便的贴片，使用时只需撕开外包装，将内袋贴在身体相关部位的衣服外侧，它很快就会发热。而且发热温度能维持在 50 ℃左右，持续时间可达数小时。 暖宝宝的工厂制造 暖宝宝里面有什么物质？各物质又起着什么作用？为什么撕开暖宝宝的外包装，里面这个小小的“布袋子”就可以持续地发热呢? 无机盐 铁粉 蛭石 水 木炭 暖宝宝的主要成分包括： 无机盐：促进铁粉的反应效率。 铁粉：与氧气、水反应产生热量。 蛭石：用于保温，延长热量释放时间。 活性炭：吸收空气中的水分，帮助均匀分配热量。 水：加速反应并保持湿度。 2 新课讲授 暖宝宝里的各成分是如何相互作用并起到长时间发热效果的？ 暖宝宝由外包装、内袋和内部发热物质三部分组成。其中外包装袋为不透气的塑料，内袋为微孔透气无纺布袋，内部发热物质主要有铁粉、活性炭、食盐、水和蛭石（一种硅酸盐矿物，化学性质不活泼，具有耐高温的特点，通常作为保温材料）等，具体组成如图9-19 所示。 我们知道，通常情况下铁不能与活性炭、水、食盐等物质发生化学反应，而铁、氧气和水虽然可以发生锈蚀反应，但反应速度非常慢。为什么撕开外包装袋后，暖宝宝可以快速且持续地放出热量呢？哪种物质使得铁的锈蚀反应速度加快了呢？提出你的猜想和假设，并设计实验方案，通过实验来验证你的假设。 该过程缓慢氧化，放热过程。 猜想和假设 铁的锈蚀，除了本身反应所必须得水和氧气之外，其能快速发生反应和活性炭和食盐密切相关。 可选用的实验用品 铁粉、蒸馏水、活性炭、食盐粉末、蛭石颗粒、烧杯、锥形瓶、药匙、玻璃棒、镊子、滴管、无纺布、温度计、温度传感器、秒表、隔热手套等。 实验方案： 实验步骤：取四个烧杯，在4个烧杯中分别加入同质量的铁粉和蒸馏水，在其中3个烧杯中分别加入同质量的活性炭、食盐和活性炭和食盐的混合物， 用温度计检测其温度的变化，并记录。 烧杯1：铁粉、活性炭和蒸馏水 烧杯2：铁粉、食盐和蒸馏水 烧杯3：铁粉、活性炭、食盐和蒸馏水 烧杯4：铁粉、蒸馏水 时间/min 烧杯1 烧杯2 烧杯3 烧杯4 1 33 28 38 27 2 40 29 45 27 3 49 29 51 27 4 55 30 60 27 5 63 30 65 27 实验效果：食盐和活性炭的混合物＞活性炭＞食盐 通过上述实验，我们可以发现食盐和活性炭对反应进行都有加速效果，且实验效果：食盐和活性炭的混合物＞活性炭＞食盐，其中无机盐（食盐）的具有催化作用，使铁粉迅速氧化，同时放出热量。根据查阅资料活性炭、可与铁粉、水、食盐组成原电池，进而加速反应。 选择一个与市售暖宝宝外部材质相似的无纺布袋，取 3.0 g 铁粉、2.0 g 活性炭粉混合均匀，加入 1.0 g 食盐粉末和 1.0 g 蛭石颗粒再次混合；将混合物倒入无纺布袋中，戴好隔热手套，向混合物中逐滴滴入约 2.0 mL蒸馏水，用透明胶将无纺布袋开口密封。一个简单的暖宝宝就制作完成了。 将无纺布袋折叠，完全包裹住温度计或温度传感器的测试点，记录温度的变化，并绘制折线图（如果使用温度传感器，则可使用计算机绘制连续的温度变化曲线） 选择超市购买的暖宝宝，撕开外包装，按照上述同样的方式包裹相同的温度计或温度传感器，记录温度的变化，并绘制折线图。 反应过程会放出热量，请不要直接接触反应物，避免烫伤，务必戴好隔热手套。 1.自制暖宝宝和市售暖宝宝发热过程中温度变化有什么不同？导致差异的原因可能是什么？对你有什么启示？ 市售暖宝宝发热更持久，更稳定。自制暖宝宝与市售暖宝宝性能不同的原因是：制作材料不同，制作环境不同。自制暖宝宝用了这几种材料：铁粉、炭粉、水、食盐、蛭石。而市面上卖的暖宝宝多了一种成分“吸水性树脂”。加入吸水性树脂，是为了储存足够水分，让化学反应更持久，也就是让暖宝宝持续发热的时间更长。 2.使用过的暖宝宝如果随意丢弃不仅会对环境造成一定的污染，还会浪费宝贵的金属资源。请查阅资料，从环保和经济的角度，谈谈应该如何处理使用过的暖宝宝。 1．冷却后分类丢弃：暖宝宝使用后需先放置至完全冷却，避免发热状态下与易燃物接触引发火灾，冷却后，根据垃圾分类标准，其外层无纺布和内容物（铁粉、活性炭等）通常属于“其他垃圾”，但需结合当地分类政策调整部分城市可能要求拆解后分别投放，如无纺布归为可回收物，铁粉等归为其他垃圾。 环保处理措施 2．避免直接填埋或焚烧：暖宝宝中的铁粉、无机盐等成分可能渗入土壤或水源，长期积累会破坏生态平衡，焚烧则可能产生有害气体，需通过正规垃圾处理渠道处置。 1.铁粉回收与农业应用： （1）改良土壤：暖宝宝中的铁粉可混入土壤，改善缺铁性贫瘠，尤其适合喜铁植物（如杜鹃、栀子花)，但需控制用量以避免盐分过高。 （2）堆肥辅助：活性炭和蛭石能吸附异味并调节堆肥透气性，提升有机肥质量。 资源化利用方案 2．活性炭的二次利用： 拆解后的活性炭可用于家居除臭（如放入鞋柜、冰箱)，但其吸附能力有限，需定期更换。 1．手工制作与创意产业过期的暖宝宝可改造为装饰画、拼贴材料等手工艺品，通过DIY赋予废弃资源新价值，但需注意安全防护 (如佩戴手套)。 经济价值挖掘 2．工业回收铁粉集中收集暖宝宝残渣可提取铁粉，用于钢铁冶炼或化工原料。日本已有企业尝试此类回收项目，但需配套分拣技术和政策支持。 1．“暖宝宝”常用于贴近皮肤的取暖，它的发热剂中含有铁粉、氯化钠、炭粉，该产品使用时能快速发热。下列有关分析错误的是( A )。 A．炭粉逐渐燃烧放热 B．使用后粉末会变色 C.氯化钠能促进反应 D．粉末状产品有利于发热 2．铁生锈的原理能用于制作“暖宝宝”。某“暖宝宝”的成分为铁粉、蛭石(保温作用)和吸水性树脂、食盐、活性炭。探究小组利用如图装置进行探究，实验结果如图。下列说法错误的是（ C ） A．“暖宝宝"发热原理是Fe粉与H2O、O2反应 B．由O2浓度变化推测，Fe粉可用作食品脱氧剂 C.封装“暖宝宝”的外包装袋应选透水、透气的材料。 D．“暖宝宝”能快速放热，铁钉生锈需较长时间，说明反应物状态是影响反应速率的因素之一 3.一种“贴身暖宝宝”贴的标签如下所示，下列说法错误的是( A ）。 A.铁粉和活性炭都属于单质 B.暖宝宝中加入稀硫酸会产生气泡 C.暖宝宝发热的原理主要是利用铁生锈放热 D.内袋使用透气材料的原因是使袋内的物质与氧气接触 EVCapture4.2.2软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.2.2软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $