第九单元跨学科实践活动揭秘“暖宝宝”导学案--2025-2026学年九年级化学鲁教版下册

跨学科探究活动·揭秘暖宝宝 【学习目标】——《金属及金属材料》主题复习 1．理解铁的吸氧腐蚀核心化学原理，能设计证明铁粉的实验方案；明晰技术迭代与学科知识应用的关联。 2．能结合暖宝宝成分与原理，提出合理的实验猜想并设计控制变量实验方案；能解决制作简易暖宝宝和金属材料回收利用的实际问题，具备初步的工程设计与实践能力。 3．体会化学、物理、历史、工程等学科知识的内在联系与实用价值，树立跨学科融合的认知；感受科技产品从需求到优化的迭代过程，激发科学探究兴趣与创新意识；认识资源回收利用的重要性。 【探究过程】资料卡① Fe3O4 为磁铁矿主要成分,具有磁性。 资料卡② 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某种黑色固体粉末、 活性炭粒、氯化钠、水、吸水树脂（具有很强的吸 水性）、和蛭石（一种硅酸盐矿物，是高效保温材 料，主要成分包括：硅酸盐、MgO、Fe2O3、Al2O3） 具体组成如图所示。 任务一：探究暖宝宝的成分 活动1：请利用提供的实验用品，小组讨论，并设计证明黑色固体粉末中有铁粉的方案。 （可选用的实验用品：黑色固体粉末样品、盛有氧气的集气瓶（底部留有细沙）、稀盐酸、稀硫酸、硫酸铜溶液、试管、燃烧匙、酒精灯、火柴。） 实验方案 现象 方程式 方案1 方案2 方案3 问题1：取一个磁铁靠近未使用的暖宝宝粉末中，发现黑色固体被吸引，得出结论：“暖宝宝”中含有铁粉。你认为该结论是否合理，为什么？ 问题2：还有哪些物质可以发生方案中的三类反应？ 任务二：探究暖宝宝的发热原理 活动2：暖宝宝发热的过程其实是一个持续缓慢氧化的过程，结合暖宝宝的成分及注意事项，推测暖宝宝发热的原理并探究影响因素。 问题3：（1）推测暖宝宝发热的原理是？ （2）为什么不使用产品时请勿拆开包装？ （3）发热时能量转化形式是？ 暖宝宝中氯化钠和活性炭对发热影响的探究 提出问题：暖宝宝成分中氯化钠、活性炭具有什么作用呢？ 实验假设：暖宝宝成分中氯化钠、活性炭可能加快铁锈蚀速率，使反应在短时间内放出大量的热。小组同学通过反应过程中温度的变化，探究氯化钠、活性炭及两者共同存在对铁锈蚀速率的影响，设计完成如下4组实验。(实验在密闭容器中进行)。 问题4：（1）请将方案表格中的空白位置填好。 （2） 综合以上4组实验得出怎样的结论？请说明依据。 任务三：自制简易暖宝宝 活动3：取7 g铁粉和2.5g活性炭于无纺布袋中，滴加15滴蒸馏水和10滴20%的 NaCl溶液，混合均匀得到自制暖宝宝。将温度传感器的探头分别置于自制暖宝宝和某市售暖宝宝的无纺布袋中，暖宝宝外侧用毛巾包裹，为验证效果，用分析仪器测得的发热情况如下图所示，回答下列问题。 问题5： （1）哪一种暖宝宝效果更好？理由是？ （2）产生该差异的原因可能是？ 任务四：废弃暖宝宝的回收利用 活动4：对发热后的“暖宝宝”粉末进行相关处理后，回收利用废弃暖宝宝中的铁资源，有如下的物质转化过程： 问题6： （1）任写一个过程Ⅰ中发生的化学方程式。 （2）滤液2的成分是？ （3）向滤渣2中加入一定量的 AgNO₃ 溶液，充分反应后过滤，将所得滤渣放入稀盐酸中有气泡产生，则滤液里一定含有 。 【拓展阅读】 暖宝宝：小暖片里的大科技​ 寒冬里，暖宝宝成了不少人的“御寒神器”。这个薄薄的暖片能持续发热8-12小时，背后藏着严谨的研发逻辑和化学原理，并非简单的“保暖贴”。 暖宝宝的研发核心是“可控氧化放热”技术。早在上世纪60年代，日本科研人员就开始探索利用铁的缓慢氧化反应供暖，经过多年迭代，形成了如今的核心配方：铁粉、活性炭、盐、蛭石和高分子吸水树脂。铁粉是发热主力，与空气中的氧气接触后发生氧化反应，释放热量；活性炭增大比表面积，吸附氧气和水分，加速反应；盐作为催化剂，降低反应门槛；蛭石和吸水树脂则能锁住热量和水分，让发热更持久平稳。 优质暖宝宝的研发重点的是“控温”。研发人员通过调整各成分比例，将发热温度控制在40-60℃，避免局部过热烫伤。同时，采用透气膜封装，精准控制氧气进入量，既保证反应持续，又防止热量骤散。 使用暖宝宝也有“科普门道”。首先，不可直接贴于皮肤，需隔衣物粘贴，避免低温烫伤；其次，禁止在睡眠时使用，长时间同一部位受热易损伤皮肤；孕妇、糖尿病患者、血液循环不佳者需谨慎使用。此外，暖宝宝属于一次性用品，不可重复使用，使用后需妥善处理，避免环境污染。 小小的暖宝宝，是材料科学与生活需求结合的产物。了解其研发原理和使用规范，才能让这抹“冬日暖意”既贴心又安全。 拓展问题1： “暖宝宝”中的活性炭和氯化钠会加快铁粉氧化的速度的原因是： 。 请写出一条“暖宝宝”在使用安全方面的注意事项。 拓展问题2：“暖宝宝”放热的反应可看作是铁粉与空气中水和氧气相互作用，产生氢氧化亚铁[Fe(OH)2]，最终转化为氢氧化铁[Fe(OH)3]。下列说法中不正确的是（ ） A．总反应为：2Fe+3H2O=2Fe(OH)3 B．Fe(OH)3中铁元素的化合价为+3 C．“暖宝宝”放出的热量是铁发生缓慢氧化反应时产生的 D．“暖宝宝”使用前要密封保存，使之与空气隔绝 评价量规 我的表现 1.能在规定时间内独立完成相关问题 2.能积极参与小组讨论，提出自己的意见 3.能代表小组进行展示交流 【当堂达标】——直击中考 1. 生活中除了暖宝宝，还有许多科技正改变我们生活，其中“中国芯”彰显出中国“智”造的魅力。芯片的基材主要是高纯硅（Si），如图是一种用石英砂（主要成分为SiO2）制备高纯硅的工艺流程图。 （1）工业上常将石灰砂粉碎，其目的是 。 反应Ⅰ的化学方程式为 。 （2）操作1的名称是 ，该操作中需要用到的玻璃仪器有：玻璃棒、 。 （3）反应Ⅲ要在无氧环境中进行，原因是 (写一条)。 （4）提纯 SiHCl₃时的原理与蒸馏相似是利用不同物质的 不同，这种提纯方法中的变化属于 (填“物理”或“化学”)变化。 （5）上述已知生产流程中，可以循环利用的物质有 (填化学式)。 学科网（北京）股份有限公司 $