“暖宝宝”探秘教案

“暖宝宝”探秘一、教学目标1.知识与技能：（1）通过对“暖宝宝”的探究，复习巩固相关知识；认识“暖宝宝”能够发热的原理，认识物质性质与物质用途之间的密切关系，学会自制“暖宝宝”；（2）在探究过程中，巩固一些基本的实验操作，初步学会设计实验的方案，并完成方案中的实验。2.过程与方法：（1）在“暖宝宝”的探究过程中，增进对科学探究的体验，学会在研究过程中获取信息，学会加工信息；（2）在“暖宝宝”的探究过程中，学会与他人合作、主动交流和讨论、清楚地表达自己的观点。3.情感态度与价值观：（1）通过对“暖宝宝”的探究，保持和增强探究欲望，发展学习化学的兴趣；（2）从“暖宝宝”发热原理，认识物质都是有两面性的；（3）初步养成善于合作、勇于创新、敢于质疑、乐于实践的科学品质；（4）增强化学探究过程中的安全意识，形成珍惜资源、爱护环境的观念，知道化学实验绿色优化设计的重要性。二、教学重难点对“暖宝宝”成分和发热原理的验证探究三、教学方法实验探究学习四、教学过程【引入】同学们，你们知道老师手上拿的是什么吗？【学生】“暖宝宝”【图片】展示“暖宝宝”图片【教师】“暖宝宝”在我们生活中是非常实用的物品，在刚过去的寒冷冬天里，“暖宝宝”给我们带来了丝丝温暖。这节课，我们将一起进入“暖宝宝”内部去一探究竟，去验证“暖宝宝”的主要成分，去研究它发热的原理【教师】同学们，初三的化学课本我们基本上都学完了，那我们所学过的有发热现象的变化有哪些？请以小组为单位讨论，在学案上总结归纳，并派代表交流。【学生】燃烧、缓慢氧化、双氧水分解、生石灰和水反应、中和反应、…………【教师】我们已经学过的有发热现象的变化已经很多，如：燃烧、缓慢氧化…………。那“暖宝宝”的发热原理是什么呢？是上述罗列的一种吗？为此，我们先来研究一下这种“暖宝宝”说明书上的成分信息。【图片】展示“暖宝宝”成分信息图片【教师】这种“暖宝宝”的产品成分为：铁粉、活性炭、水、食盐、蛭石、吸水性树脂。蛭石是保温材料，一种天然、无毒的硅酸盐类矿物质（种多肉等绿植时土壤里就要参入一些蛭石粉）。吸水性树脂是一种新型高分子材料，吸水能力特强，保水能力特高，并且可反复吸水、释水（吸水性树脂还被用作灭火材料，因为在受热条件下会释放出大量水蒸气）。【教师】看到成分中有铁粉，我想你肯定会猜想，“暖宝宝”发热可能和铁粉有关？【板书】铁【教师】铁粉在什么情况下会发热？【学生】铁生锈时会放热【板书】生锈（放热）【教师】铁生锈属于刚才罗列的哪一种发热类型？【学生】缓慢氧化【教师】铁生锈的条件是什么？【学生】铁与氧气和水共同作用【板书】铁生锈条件为铁与氧气、水共同作用【教师】铁生锈要与氧气、水共同作用。水，“暖宝宝”成分中有，应该是储存于吸水性树脂中，氧气成分中没有，应该要从空气中吸收，而活性炭正好可以帮助铁粉快速吸收氧气，因为活性炭有什么性质？【学生】活性炭有吸附性【教师】我们在水的净化过程中就学到了有关活性炭的吸附性。食盐在这儿可以起到什么作用？【学生】食盐可以加速铁的生锈。【教师】所以，由“暖宝宝”成分信息可知，“暖宝宝”发热的原理都指向了铁粉生锈这种缓慢氧化放热，【板书】暖宝宝发热原理是铁生锈吗？【教师】这一切都是根据成分信息作出的猜测。因此，问题的关键在于“暖宝宝”中是否真的含有铁粉。下面，请以小组为单位讨论，并利用所提供的仪器和药品，设计实验，完成实验，验证出“暖宝宝”中确实含有铁粉。友情提示：请思考你所用的原理，如何设计并操作实验，根据什么现象能够证明铁的存在。请将你的设计方案和相关反应的方程式写在学案上。【学生】（学生实验，教师巡视，并给予一定的指导）【教师】好，实验结束，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。请问哪个小组愿意来作汇报。还有哪个小组有不同的方案，也可来汇报一下。【教师】通过同学们的努力，“暖宝宝”黑色粉末分别能被磁铁吸引、与酸反应产生气泡、与硫酸铜溶液反应出现红色固体，这些现象足以证明“暖宝宝”样品中确实含有铁粉。【教师】为了验证“暖宝宝”中含有活性炭实验。小明设计了如下实验方案：1、取三脚架，上面放一个石棉网；2、取两药匙“暖宝宝”黑色粉末放在石棉网边缘；3、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；4、点燃酒精灯，灼烧石棉网上的黑色粉末；5、将内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在灼烧的黑色粉末上方。注意观察。请以小组为单位，亲自体验该实验操作过程，并思考小明利用的原理和相关反应方程式。另外再讨论一下该实验方案能否证明“暖宝宝”中含有活性炭？为什么？如果不能证明，如何改进实验？【学生】（学生实验，教师巡视，并给予一定的指导）【教师】澄清石灰水变浑浊能否证明“暖宝宝”中含有活性炭？为什么？如果不能证明，如何改进实验？【学生】可能空气中的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊；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；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；【教师】如何改进？【学生】讨论实验改进方案，并进行合理的实验验证操作。实验改进方案：1、取适量“暖宝宝”黑色粉末放入燃烧匙中；2、在酒精灯上灼烧至红热后，缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中；3、集气瓶底部事先放少量澄清石灰水观察实验现象为，得出结论：“暖宝宝”中有活性炭实验。【教师】该实验方案中集气瓶中的澄清石灰水有哪些作用？【学生】1、验证“暖宝宝”黑色粉末燃烧产物中含有二氧化碳，进一步证明“暖宝宝”样品中含有活性炭；2、在黑色粉末燃烧过程中防止固体溅落是集气瓶炸裂。【教师】我们通过实验已验证出“暖宝宝”中含有铁粉和活性炭，而铁生锈要消耗氧气和水，那接下来我们也来验证一下“暖宝宝”发热过程中也会消耗氧气。请问我们可以如何设计实验方案验证“暖宝宝”发热过程中会气体减少？【学生】讲述自己的实验方案，教师做指导修改【教师】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。【学生】（学生实验，教师巡视，并给予一定的指导）【教师】实验现象是什么？说明什么？【学生】作出解释【教师】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？今天，老师准备了一个很高端的仪器，信息化数字实验设备中的氧气传感器，我们就用它来测定一下目前我们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。【教师】干燥空气中氧气体积分数约为多少？【学生】21%【教师】由于空气中水蒸气的影响，目前空气中氧气的体积分数不到21%，而锥形瓶内的氧气含量更低，且不断减少。由上述实验现象可以证明，“暖宝宝”发热过程中消耗的气体确实是氧气。下面，我们再从“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，认真观察新、旧两份“暖宝宝”样品有何不同？【学生】两份样品颜色不同，旧样品偏红褐色【教师】请设计并操作实验证明旧“暖宝宝”样品中已有铁锈。（将实验方案和相关反应的方程式写在学案上）【学生】（学生实验，教师巡视，并给予一定的指导）【教师】旧样品与酸反应的现象如何？【学生】溶液偏黄色【教师】综上实验可以证实，“暖宝宝”发热的原理就是铁粉生锈这种缓慢氧化放热。生活中能够利用铁生锈的不仅仅只有“暖宝宝”，在食品包装内，通常有一小袋铁粉，你知道它的作用是什么吗？【学生】利用铁粉生锈，消耗氧气和水【教师】这也是利用了铁生锈这一原理，消耗氧气和水，从而起到保鲜和干燥作用。由于铁粉既能吸收氧气，又能吸收水，所以我们把铁粉称为“双吸剂”。可见，事物都是有两面性的，用不好，影响生活，甚至带来灾难，但用好了，生活也可以变得更加精彩。如在生活中，铁生锈不但造成资源浪费，甚至可能引发危险事故；但是我们也可以利用铁生锈来保鲜事物，还可以取暖。【教师】我们平时用完“暖宝宝”之后，经常是直接将其扔进垃圾桶，你对此有何看法？如何更合理的处理用完后的“暖宝宝”？【学生】分类回收，循环利用【教师】通过这节课的学习，我们了解了“暖宝宝”的成分，分别为：铁粉、活性炭、蛭石、吸水性树脂、水、食盐。其原理是利用铁生锈。接下来我们就学以致用，来一场自制“暖宝宝”大赛，所需的原料老师都帮你们准备好了，但是有关“暖宝宝”的配方（即每种原料的量的比），老师在网上查不到，估计属于厂家机密，所以今天我们以小组为单位，以小药盒为量器，自行设计配方（即每种原料的量的比），自制“暖宝宝”，看哪个小组的“暖宝宝”发热的时间长，温度高。请记下你们组的配方，课后我们综合每个组的结果，调整配方，争取制作出最好的“暖宝宝”。【学生】自制“暖宝宝”，教师巡视，并给予一定的指导【教师】同学们，今天这节课就到这里，希望同学们在以后的学习中坚持思考、踊跃实践，你一定会有更多更多的收获。【教师】课后请思考下面的《拓展练习》【课后拓展】1、利用我们所学的知识，设计实验证明“暖宝宝”成分中确实含有食盐？（请你的实验方案写在下方，并写出相关方程式）暖宝宝样品稀硫酸2、为了更好的了解“暖宝宝”配方，某化学兴趣小组设计了相关实验定量测定“暖宝宝”中铁粉的含量。首先准确称取2g“暖宝宝”样品，若要使样品中的铁粉全部反应完，最少要量取mL质量分数为20%的稀硫酸（密度为1.25g/mL暖宝宝样品稀硫酸【方案一】收集氢气法测定铁粉含量（1）按右图组装仪器，检查装置气密性；（2）称取2g暖宝宝样品放入锥形瓶中，分液漏斗中加入14mL，20%的稀硫酸，足够大的广口瓶中加满水，最右端用足够大的量筒收集水；（3）打开活塞，将稀硫酸全部加入锥形瓶中，关闭活塞；（4）等不在产生气泡后，再加入一定量的稀硫酸；（5）冷却到室温后，再讲导管中的水也加到量筒中，读数为398.5mL；请根据实验过程回答下列问题：①不再产生气泡后为何还要再加入一定量的稀硫酸：；②根据上述实验数据，计算暖宝宝样品中铁粉的质量分数：；（氢气的密度为0.9g/L）③小组经过讨论，通过此方案得出的铁粉含量不准确，往往会偏大，原因是：。稀硫酸暖宝宝样品稀硫酸暖宝宝样品氯化钙干燥剂（1）按右图组装仪器，检查装置气密性；（2）称取10g暖宝宝样品放入锥形瓶中，量取100mL，20%的稀硫酸加到分液漏斗中（装不下可分次加入）；（3）右端干燥管中加入氯化钙干燥剂。（4）将整套装置（包括烧杯和烧杯中未加完的稀硫酸）放在电子天平上称量，读数为605.85g；（5）打开活塞，将稀硫酸逐次加入锥形瓶中，直至全部加完，关闭活塞；（6）从第一时间记录天平数据，如下表所示时间5分钟10分钟20分钟30分钟45分钟1小时2小时3小时4小时5小时天平示数605.63605.46605.36605.29605.43605.52605.60605.69605.73605.73请根据实验过程回答下列问题：①实验装置右端的氯化钙干燥剂的作用：；②请计算暖宝宝样品中铁