1.2 反应热的计算 课件 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修1

册 别：选择性必修1 反应热的计算 学 科：高中化学（人教版） C3H8(g)和H2(g)都作为北京奥运火炬的燃料，谁更有优势呢？ 情境思考 2008年北京奥运会火炬“祥云” 2022年北京冬奥会火炬“飞扬” 以丙烷(C3H8) 为燃料 以氢气(H2) 为燃料 热值(q)：在101kPa下，1g物质完全燃烧所放出的热叫做该物质的热值。 学习任务1：利用热化学方程式计算反应热 C3H8(g)和H2(g)都作为北京奥运火炬的燃料，请根据它们的燃烧热计算热值，并完成下表。 物质 C3H8(g) H2(g) 燃烧热ΔH(kJ·mol-1) -2219.9 -285.8 热值q(kJ·g-1) 相同质量(如440g)气体的物质的量(影响燃烧时间) 燃烧产物 H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) ΔH = -285.8kJ·mol-1 C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) ΔH＝2219.9kJ·mol－1 每1g H2燃烧产生的热量为：285.8÷2 = 142.9 kJ。 每1g C3H8燃烧产生的热量为：2219.9÷44 = 50.5 kJ 学习任务1：利用热化学方程式计算反应热 440g C3H8的物质的量为： 440g H2的物质的量为： n= = m M = 10 mol 440g 44g·mol-1 n= = m M = 220 mol 440g 2g·mol-1 物质 C3H8(g) H2(g) 燃烧热ΔH(kJ·mol-1) -2219.9 -285.8 热值q(kJ·g-1) 50.5 142.9 相同质量(如440g)气体的物质的量(影响燃烧时间) 10 220 燃烧产物 CO2、H2O H2O 交流讨论：哪种燃料更有优势？请根据表格，分析说明理由 与丙烷相比，氢气热值更大，相同质量燃烧更持久，产物绿色低碳，是最佳的火炬燃料。 学习任务1：利用热化学方程式计算反应热 目前氢气来源 一是“灰氢”，化石燃料（例如石油、天然气、煤炭等）经过化学反应产生的氢气，在生产过程中会有二氧化碳等污染物排放，但也占据了主要市场。二是“蓝氢”，即生产“灰氢”的同时，使用碳捕捉、利用与储存（CCS）等先进技术捕获温室气体。三是“绿氢”，利用可再生能源发电进行电解水制氢，从源头上实现了二氧化碳零排放。 。 ①C(s)＋H2O(g) = CO(g)＋H2 (g) ΔH1=+131.5kJ·mol-1 ②CH4(g)＋H2O(g) = CO (g)＋3H2(g) ΔH2=+205.9 kJ·mol-1 试计算 ③ CH4 (g) = C(s)＋2H2(g) 的 ΔH 学习任务2：利用盖斯定律计算反应热 焦炭与水蒸气反应、甲烷与水蒸气反应均是工业上制取H2的重要方法。甲烷高温分解也可以获得H2，焦炭和甲烷与水蒸气的反应热可以直接测定，请借助能量变化示意图，思考讨论如何获得甲烷分解的反应热。 学习任务2：利用盖斯定律计算反应热 C(s)+H2O(g) +2H2 (g) CO (g)＋3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ΔH1 ΔH2 能量 反应过程 ΔH 一步完成 多步完成 反应热相同 ΔH1 + ΔH ＝ΔH2 ΔH ＝ΔH2 - ΔH1 ＝205.9 kJ·mol-1- 131.5kJ·mol-1 ＝+74.4 kJ·mol-1 盖斯定律 ①C(s)＋H2O(g) = CO(g)＋H2 (g) ΔH1=+131.5kJ·mol-1 ②CH4(g)＋H2O(g) = CO (g)＋3H2(g) ΔH2=+205.9 kJ·mol-1 ③CH4 (g) = C(s)＋2H2(g) ΔH 学习任务2：利用盖斯定律计算反应热 在焦炭或甲烷与水蒸气反应制氢的过程中还会发生反应： CO (g)＋H2O(g) =CO2 (g)＋H2(g) 已知： ①C(s)＋1/2O2(g) = CO(g) ΔH1=-110.5 kJ·mol-1 ②H2(s)＋1/2O2(g) = H2O(g) ΔH2=-241.8 kJ·mol-1 ③C(s)＋O2(g) = CO2(g) ΔH3=-393.5kJ·mol-1 请根据盖斯定律，计算CO (g)＋H2O(g) = CO2 (g)＋H2(g)的ΔH 学习任务2：利用盖斯定律计算反应热 ①C(s)＋1/2O2(g) = CO(g) ΔH1 ②H2(g)＋1/2O2(g) = H2O(g) ΔH2 ③C(s)＋O2(g) = CO2(g) ΔH3 CO (g)＋H2O(g) = CO2 (g)＋H2(g) ④CO(g) = C(s)＋1/2O2(g) ΔH4=-ΔH1=+110.5 kJ·mol-1 ⑤H2O(g) = H2(g)＋1/2O2(g) ΔH5=-ΔH2=+241.8 kJ·mol-1 ③C(s)＋O2(g) = CO2(g) ΔH3=-393.5kJ·mol-1 CO (g)＋H2O(g) = CO2 (g)＋H2(g) ΔH=ΔH4+ΔH5+ΔH3 =-ΔH1-ΔH2+ΔH3 =+110.5 kJ·mol-1+241.8 kJ·mol-1-393.5kJ·mol-1 =-41.2kJ·mol-1 + 再生能源（太阳能、风能等）发电 H2O(g) 1/2O2(g) ＋ H2(g) 电解 太阳能电水解催化制出“绿氢” 点燃张家口太子城火炬台 学习任务3：利用化学键键能计算反应热 H2O(g) 1/2O2(g) ＋ H2(g) 电解 已知：断裂1mol相应化学键需要的能量如下: 1mol H2O(l) 变为 H2O(g)需要吸收44.0kJ 的能量 化学键 H-O H-H O=O 键能/(kJ·mol-1) 462.8 436.0 497.3 冬奥会主火炬燃烧每小时消耗氢气约1.68m3（已转化为标准状况），如果都由绿氢提供，需要多少电能？假设电解时能量的转化率为80%。 学习任务3：利用化学键键能计算反应热 H2O(g) 1/2O2(g) ＋ H2(g) 电解 化学键 H-O H-H O=O 键能/(kJ·mol-1) 462.8 436.0 497.3 根据键能计算反应热： ΔH = 反应物的总键能-生成物的总键能 = 2×462.8-1/2×497.3-436 = +240.95kJ·mol-1 学习任务3：利用化学键键能计算反应热 H2O(g) 1/2O2(g) ＋ H2(g) ΔH = +240.95kJ·mol-1 电解 H2O(l) = H2O(g) ΔH = +44.0kJ·mol-1 + H2O(l) 1/2O2(g) ＋ H2(g) ΔH = +284.95kJ·mol-1 电解 n= = V Vm =75mol 1.68m3 22.4L·mol-1 则每小时需要的电能为:284.95×75÷80%=26714.06 kJ 我们的收获 反应热的计算 利用盖斯定律计算反应热 利用化学键键能计算反应热 利用热化学方程式计算反应热 （奥运火炬燃料） 2008年北京夏季奥运会主火炬，一小时需要消耗大约5000m3丙烷 2022年北京冬奥会的主火炬，一小时仅需消耗大约1.68m3氢气 氢能圣火 燎原低碳未来 氢能圣火 燎原低碳未来 同学们，再见 $$