第九单元跨学科实践活动7揭秘 “暖宝宝” 导学案--2025-2026学年九年级化学鲁教版下册

该初中化学导学案围绕“揭秘暖宝宝”跨学科实践活动展开，核心知识点为铁的缓慢氧化放热原理、四大成分（铁粉、活性炭、氯化钠、水）作用及化学能转化为热能，通过生活场景导入，课前梳理金属锈蚀等旧知，课中以控制变量法实验构建从旧知到新知的学习支架。 资料特色在于跨学科融合与核心素养培养，通过自制暖宝宝、对照实验提升科学探究与实践能力，结合物理能量转化、工程设计分析发展科学思维，环保回收环节强化科学态度与责任，习题覆盖预习、探究、巩固，助力学生学以致用，提升实践创新能力。

初中化学“导·学·练”课堂导学案 年级 九年级 科目 化学 周次 设计者 序号 班级 主题与课时 跨学科实践活动 7 揭秘 “暖宝宝” 课型 新授 审核人 学校审核 姓名 课标要求 依据2022版义务教育化学课标，结合鲁教版九年级下册金属单元内容，要求学生结合金属锈蚀条件，探究暖宝宝发热原理与核心成分作用，掌握缓慢氧化放热的能量转化规律。熟练运用控制变量法设计对照实验，融合物理、工程知识分析生活化学现象，提升跨学科探究与实践创新能力，树立化学服务生活、绿色环保的科学理念。 学习目标 宏观辨识与微观探析：从宏观现象感知发热变化，微观理解铁锈蚀的反应本质。 科学思维：通过对比实验推理成分作用，建立变量控制的探究思维。 科学探究与创新意识：自主设计实验、自制暖宝宝，优化实验方案。 科学态度与社会责任：体会化学的生活应用价值，关注暖宝宝废弃物回收，树立绿色化学与可持续发展观念。 重难点 重点：掌握暖宝宝核心发热原理为铁的缓慢氧化放热，明确铁粉、活性炭、氯化钠、水四大核心成分的作用，理解化学能转化为热能的过程，熟练运用控制变量法设计探究实验。 难点：精准理解活性炭的吸附储热作用、氯化钠加速铁锈蚀的原理，结合跨学科知识分析实验误差，优化自制暖宝宝的配比与工艺。 学习过程 （一）课前预习案 【预习目标】提前梳理金属锈蚀、缓慢氧化、能量转化等旧知，初步了解暖宝宝的外观、成分与使用特点，自主完成预习习题，为课中深度探究铺垫基础，培养自主预习、资料查阅、独立思考的学习能力。 【预习知识铺垫】结合鲁教版九年级下册金属的锈蚀与防护相关内容，完成知识梳理。铁在潮湿的空气中易发生锈蚀，铁锈蚀的必要条件是同时接触氧气（空气）和水。日常生活中铁的生锈属于缓慢氧化，该反应过程会持续放出热量，只是放热速率慢、热量分散，不易被察觉。化学变化伴随能量转化，铁缓慢氧化的过程中，物质内部的化学能会转化为热能，这也是暖宝宝能够持续发热的核心理论依据。 【预习自主习题】 1. 基础填空题 （1）铁锈蚀的两个必备条件是________和________，缺一不可。 （2）缓慢氧化是进行速率很慢的氧化反应，该反应________（填“会”或“不会”）放热。 （3）暖宝宝发热的本质是铁发生________（填“剧烈氧化”或“缓慢氧化”），实现________能转化为________能。 （4）生活中为防止铁制品生锈，常采用的措施有________、________（写出两条即可）。 2. 观察思考题 （1）观察市面上常见的暖宝宝，其外包装为不透气塑料膜，使用时需要撕开外包装，粘贴在内层透气无纺布袋一侧。请思考：为什么未撕开外包装的暖宝宝不会发热？撕开外包装后才能正常发热？ （2）结合生活体验，暖宝宝发热温度温和、持续时间长，区别于铁丝燃烧的剧烈放热，分析二者氧化反应的本质区别。 3. 资料查阅题 通过课本、网络查阅资料，初步写出暖宝宝的主要成分有哪些，并简单猜测每种成分可能起到的作用。 【预习疑惑记录】请将预习过程中无法解决的问题、产生的疑问逐条记录，便于课中重点探究、小组交流解决。 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ （二）课中探究案 【课堂导入】暖宝宝是冬季常用的取暖用品，无需充电、无需加热，撕开包装即可持续发热，广泛用于防寒保暖、理疗热敷等场景。看似简单的生活用品，背后蕴含丰富的化学原理与跨学科知识。本节课我们将以实验探究为核心，层层揭秘暖宝宝的发热奥秘，探究其成分作用、反应原理，动手制作简易暖宝宝并优化实验方案。 【探究任务一：探究暖宝宝的主要成分】 实验准备：取一袋未使用的全新暖宝宝，撕开外层包装，倒出内部黑色粉末状固体，观察固体状态、颜色、质感。结合课本知识与预习内容，完成实验猜想与验证。 猜想1：暖宝宝中含有铁粉，铁粉为黑色粉末，是发热的核心原料。 验证方案：取少量黑色粉末于试管中，加入适量稀盐酸，观察实验现象；另取少量粉末，用磁铁靠近，观察是否被吸引。 实验现象：磁铁可以吸引黑色粉末；加入稀盐酸后，粉末部分溶解，有少量气泡产生，溶液逐渐变为浅绿色。 猜想2：暖宝宝中含有活性炭，活性炭为黑色多孔固体，具有吸附性。 验证方案：将反应后剩余的不溶性黑色固体分离，观察固体疏松多孔的结构，结合活性炭的物理性质判断。 猜想3：暖宝宝中含有氯化钠、水等物质，辅助铁的氧化反应。 小组讨论：结合预习知识，总结暖宝宝四大核心成分：铁粉、活性炭、氯化钠、水，初步梳理各成分的基础作用。 【探究任务二：揭秘暖宝宝核心发热原理】 结合铁的锈蚀条件，开展对照实验，探究暖宝宝发热的本质原因，理解缓慢氧化放热的过程。本实验采用控制变量法，设置多组对照实验，单一改变变量，对比实验现象，推导实验结论。 实验组1：纯铁粉+干燥空气，密封放置，观察温度变化与锈蚀情况。 实验组2：纯铁粉+空气+少量蒸馏水，敞口放置，观察温度变化与锈蚀情况。 实验组3：铁粉+水+氯化钠+空气，敞口放置，观察温度变化与锈蚀情况。 实验组4：铁粉+水+氯化钠+活性炭+空气（完整暖宝宝配方），敞口放置，观察温度变化与锈蚀情况。 实验现象记录：实验组1无明显温度变化，铁粉几乎不生锈；实验组2铁粉缓慢生锈，温度轻微升高；实验组3铁粉生锈速率加快，温度明显上升；实验组4铁粉快速锈蚀，持续稳定放热，温度适宜且持久。 小组分析讨论：对比四组实验现象，分析水、氯化钠、活性炭对铁缓慢氧化的影响，总结发热原理。铁与空气中的氧气、水发生缓慢氧化反应，放出热量；氯化钠可以加快铁的锈蚀速率，活性炭凭借多孔结构吸附氧气和水分，聚集反应物，延长发热时间、稳定发热温度。 核心原理总结：暖宝宝发热本质是铁的吸氧缓慢氧化，化学变化中化学能持续转化为热能，实现长时间恒温发热。 【探究任务三：深度分析各成分的具体作用】 结合上述对照实验，精准梳理四大核心成分的功能，突破本节课重难点知识。 1. 铁粉：核心反应物，作为还原剂，与氧气、水发生氧化反应，是热量的唯一来源，粉末状铁粉增大接触面积，让氧化反应持续平稳进行。 2. 水：铁锈蚀的必要条件，参与氧化反应，为反应提供介质，没有水，铁的缓慢氧化无法正常进行。 3. 氯化钠：电解质，起到加速催化的作用，能够破坏铁表面的氧化膜，加快铁的锈蚀速率，让发热效果更明显，缩短启动发热的时间。 4. 活性炭：多孔疏松结构，具有极强的吸附性，可吸附空气中的氧气、水蒸气，储存反应介质，持续为铁的氧化反应提供原料，同时分散热量，避免局部过热，保证暖宝宝恒温、长效发热。 拓展思考：结合物理学科知识分析，暖宝宝外层不透气包装的作用是什么？透气无纺布袋的设计原理是什么？从工程应用角度分析工业生产暖宝宝的配比意义。 【探究任务四：自制简易暖宝宝并优化方案】 结合所学原理，利用实验室器材和药品，小组合作制作简易暖宝宝，并对比不同配比的发热效果，提升实践创新与跨学科应用能力。 实验药品：还原铁粉、活性炭粉末、氯化钠、蒸馏水、透气滤纸、密封袋。 实验步骤：1. 取适量铁粉、活性炭、氯化钠，按照不同比例混合均匀；2. 向混合物中滴加少量蒸馏水，充分搅拌；3. 将混合物装入透气滤纸袋中，密封整理，静置观察；4. 记录不同配比混合物的启动发热时间、最高温度、持续发热时长。 实验对比：小组之间对比实验成果，分析铁粉过少、活性炭过多、氯化钠过量等不合理配比带来的问题，如发热温度过低、发热时间过短、局部过热等，总结最优配比方案。 【探究任务五：拓展延伸与跨学科应用】 1. 学科融合：结合物理能量转化知识，再次巩固暖宝宝化学能转化为热能的过程；结合工程设计知识，分析产品包装结构、成分配比、透气设计对产品性能的影响。 2. 生活应用：分析暖宝宝可用于防寒、理疗、保鲜保温的原理，同时思考使用禁忌，如不可直接贴于皮肤、不可睡觉时使用等，树立安全使用意识。 3. 环保思考：暖宝宝使用后的废弃物主要为氧化铁、活性炭、氯化钠，无有毒有害物质，但随意丢弃会造成资源浪费，探究废弃物回收利用的简单方法，树立绿色化学理念。 【课堂当堂习题巩固】 1. 选择题 （1）暖宝宝发热的核心原理是（ ） A. 铁的剧烈燃烧 B. 铁的缓慢氧化 C. 活性炭燃烧 D. 氯化钠溶解放热 （2）下列不属于暖宝宝中活性炭作用的是（ ） A. 吸附氧气 B. 吸附水分 C. 催化放热 D. 稳定发热温度 2. 简答题 （1）为什么密封完好的暖宝宝可以长期保存，撕开包装后快速发热？ （2）简述氯化钠在暖宝宝发热过程中的作用。 3. 实验分析题 某同学设计对照实验探究暖宝宝原理，一组加入铁粉、水、氯化钠，一组额外加入活性炭，请分析两组实验的发热效果差异及原因。 【课堂小结】通过本节课的跨学科探究，我们掌握了暖宝宝的发热原理、核心成分作用，熟练运用控制变量法完成探究实验，亲手制作并优化了简易暖宝宝。深刻理解了铁缓慢氧化的生活应用，体会化学与生活、物理、工程技术的紧密联系，提升了科学探究与实践创新能力，树立了绿色环保、学以致用的科学观念。 板书设计 跨学科实践活动7 揭秘“暖宝宝” 1. 核心成分：铁粉、水、氯化钠、活性炭 2. 发热原理：铁 + 氧气 + 水 → 氢氧化铁/氧化铁（缓慢氧化） 能量转化：化学能 → 热能 3. 成分作用 铁粉：核心反应物（放热来源） 水：反应介质（必备条件） 氯化钠：加速锈蚀、缩短启动时间 活性炭：吸附储料、恒温长效发热 4. 探究方法：控制变量法、对照实验 5. 跨学科价值：化学+物理（能量转化）+工程（产品设计）+环保（绿色回收） 参考答案 （一）课前预习案答案 1. 基础填空题 （1）氧气（空气）、水 （2）会 （3）缓慢氧化、化学、热 （4）刷漆、涂油（合理即可） 2. 观察思考题 （1）未撕开外包装时，暖宝宝隔绝空气和水分，铁无法发生缓慢氧化，因此不发热；撕开外包装后，空气和水分进入，铁粉发生缓慢氧化持续放热。 （2）铁丝燃烧是剧烈氧化反应，反应速率快、放热集中、温度高；暖宝宝发热是缓慢氧化，反应速率慢、放热温和、持续时间长，二者本质均为氧化反应，只是反应剧烈程度不同。 3. 资料查阅题 主要成分：铁粉、活性炭、氯化钠、水。初步作用：铁粉用于放热，活性炭吸附气体和水分，氯化钠辅助反应，水为反应条件。 （二）课中当堂习题答案 1. 选择题 （1）B （2）C 2. 简答题 （1）密封包装隔绝了氧气和水蒸气，缺少铁锈蚀的反应条件，无法发生缓慢氧化放热，因此可长期保存；撕开包装后，铁粉接触空气和水，发生缓慢氧化持续放热。 （2）氯化钠作为电解质，能破坏铁粉表面的氧化保护膜，加快铁的锈蚀速率，缩短暖宝宝的启动发热时间，让发热效果更显著。 3. 实验分析题 加入活性炭的实验组，发热温度更稳定、持续时间更长；未加活性炭的实验组，发热时间短、温度波动大。原因是活性炭具有疏松多孔结构，可持续吸附氧气和水分，为反应源源不断提供原料，同时分散热量，实现恒温长效发热。 ( 1 / 3 ) 目标领航 任务驱动 评价镶嵌 赢在课堂 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $