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

金属及金属材料复习 跨学科实践活动 揭秘“暖宝宝” 九年级化学 探·知识奥秘 暖宝宝的发展历史 暖宝宝的雏形源于20世纪70年代的日本，当时有研究者基于化学氧化发热原理，发明了无需火、电、水等能源的“暖身宝”（又称便利怀炉） 起源探索期（20世纪70年代，日本) 20世纪90年代，暖宝宝通过日本贸易商进口进入中国市场，初期仍以工业用保暖贴为主，仅在户外作业、医疗热敷等小众场景应用。 引入与萌芽期 （20世纪90年代，我国） 2006 年起，国内暖宝宝市场潜力释放，大量企业涌入，民用款逐步替代工业款，向小巧贴合转型。但技术门槛不一、企业逐利导致质量乱象频发，落后企业被淘汰。日化企业借渠道优势布局，推动暖宝宝从小众工具转变为日常用品。 快速发展与乱象期（2006年前后，我国） 2008 年中国暖宝宝市场进入繁荣期，呈现技术优化、功能多元特征，解决了早期产品问题，拓展了理疗等功能。近年来行业向高端、智能、环保转型，新技术新材料应用广泛，线上渠道普及，暖宝宝成冬季刚需，市场规模持续扩大。 成熟繁荣期 （2008年至今，我国） 2 引·新课导入 它发热靠什么化学变化？热量怎么传到身上？为啥能从用 1-2 小时升级到持续发热 5-8 小时？用完的暖宝宝能不能回收再利用？今天，咱们就从拆解、实验、制作、回收，全方位探秘暖宝宝。 明·学习目标 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。 4 探·知识奥秘 暖宝宝资料阅读 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。 5 探·知识奥秘 黑色固体粉末的成分猜想 猜想一： Fe3O4 猜想二： 铁粉 猜想三：CuO 猜想四：碳粉 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。 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。 物理方法鉴别：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。 问题1：你认为该结论是否合理，为什么？ 一、探究暖宝宝的成分 6 探·知识奥秘 实验方案与现象 实验方案 现象 方程式 方案1 方案2 方案3 问题2：还有哪些物质可以发生方案中的三类反应？ 一、探究暖宝宝的成分 取少量粉末与燃烧匙中，使用酒精灯加热后伸入盛有氧气的集气瓶中 取少量粉末与试管，加入适量稀盐酸或稀硫酸 取少量粉末与试管，加入适量硫酸铜溶液 粉末剧烈燃烧，火星四射放出大量热，生成黑色固体 产生气泡，溶液变为浅绿色 溶液由蓝色变为浅绿色，有红色固体生成。 3Fe+2O2=Fe3O4 Fe+2HCl=FeCl2+H2 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 7 探·知识奥秘 二、探究暖宝宝的发热原理 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：推测暖宝宝发热的原理是？为什么不使用产品时请勿拆开包装？发热时能量转化形式是？ 8 探·知识奥秘 二、探究暖宝宝的发热原理 影响因素探究实验 1、提出问题：暖宝宝成分中氯化钠、活性炭具有什么作用呢？ 2、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)。 实验组 铁粉（g） 活性炭（g） 食盐（g） 水（mL） 观测指标（10分钟内最高温度） 1组 2 0 0 5 0.1  2组 2 0.1 5 3.1 3组 2 0.2 0 5 22.0 4组 2 0.2 5 56.3 0.1 0 9 探·知识奥秘 二、探究暖宝宝的发热原理 暖宝宝的发热原理 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。 暖宝宝的发热利用了铁锈蚀的原理，金属生锈在生活中给我们带来了许多不利的影响，所以我们可以通过哪些方法保护金属资源？ 10 探·知识奥秘 三、自制简易暖宝宝 方案设计 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？ 11 探·知识奥秘 三、自制简易暖宝宝 方案设计 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。 问题5： (2)产生该差异的原因可能是？ 12 探·知识奥秘 四、废弃暖宝宝的回收利用 回收流程 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： 13 探·知识奥秘 四、废弃暖宝宝的回收利用 回收流程 问题6：（1）过程Ⅰ发生的化学方程式是？若在实验室中进行，为何需要先通一段时间CO？ 14 探·知识奥秘 四、废弃暖宝宝的回收利用 回收流程 问题6：（2）滤液2的成分是？ 15 探·知识奥秘 四、废弃暖宝宝的回收利用 回收流程 问题6：（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 。 16 探·知识奥秘 二、自制简易暖宝宝 反思与交流 废弃暖宝宝的处理核心是 “先再利用、后规模化回收”，既通过家庭小妙招实现环保减废，又通过工业回收挖掘金属资源价值，真正践行 “绿色发展、资源循环” 的理念，也呼应了暖宝宝从 “实用” 到 “环保高端” 的研发升级方向。 工业层面（规模化回收，创造经济价值）铁粉回收再利用： 回收流程：通过磁选、筛选等物理方法，分离废弃暖宝宝中的氧化铁粉，经干燥、净化处理后，可重新用于生产暖宝宝、钢铁冶炼或铁合金制造； 经济效益：还原铁粉市场价格约 9800 元 / 吨，规模化回收可降低企业原材料成本，同时减少原生铁矿石开采，节约资源。 资源化深加工：利用废弃暖宝宝制备铁系着色剂（济南大学科研成果），经焙烧、酸浸、干燥等工艺，可用于建材、涂料行业，实现 “废弃物→工业原料” 的转化，提升经济附加值。 环保效益：工业回收可减少每年超百亿片废弃暖宝宝的填埋量，降低土壤盐分污染风险，契合暖宝宝 “绿色化” 研发趋势，推动循环经济发展。 17 探·知识奥秘 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。 18 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。 析·典型范例 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 析·典型范例 A THANKS! 谢谢观看 九年级化学 $