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

教学设计 课程基本信息 学科 高中化学 年级 高二 学期 秋季 课题 反应热的计算 教科书 书 名：高中化学选择性必修1化学反应原理 教学目标 1.通过奥运火炬“祥云”和“飞扬”燃料的比较，学会用热化学方程式来计算反应热，通过氢气制备方法不同，理解盖斯定律，通过虚拟路径的方法和加合法计算反应热，能从微观角度利用键能计算反应热 2.通过北京奥运会火炬燃料的发展，了解我国能源的发展，感受化学的价值，增强民族自信。 教学内容 教学重点： 反应的计算方法（利用热化学方程式、盖斯定律、键能）。 教学难点： 反应的计算方法（利用热化学方程式、盖斯定律、键能）。 教学过程 【情境引入】奥运火炬“祥云”和“飞扬”燃料是什么？C3H8(g)和H2(g)都作为北京奥运火炬的燃料，谁更有优势呢？今天我们就一起来探讨学习。 【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。 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。 学生：先写出热化学方程式 C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) ΔH＝-2219.9kJ·mol－1 H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) ΔH = -285.8kJ·mol－1 再根据热化学方程式完成计算： 每1g C3H8(g)燃烧产生的热量为：2219.9÷44 = 50.5 kJ 每1g H2(g)燃烧产生的热量为：285.8÷2 = 142.9 kJ 440g C3H8(g)的物质的量为： 440g H2(g)的物质的量为： 交流讨论：哪种燃料更有优势？请根据表格，分析说明理由 学生：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。 过渡：氢气作为最佳的火炬燃料，他是如何制备而来的呢？ 目前氢气的来源： 【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。 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 生：ΔH1 + ΔH ＝ΔH2 ΔH ＝ΔH2 - ΔH1 ＝205.9 kJ·mol-1- 131.5kJ·mol-1 ＝+74.4 kJ·mol-1 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 生：ΔH =-ΔH1-ΔH2+ΔH3 =+110.5 kJ·mol-1+241.8 kJ·mol-1-393.5kJ·mol-1 =-41.2kJ·mol-1 资料：我国“点燃”冬奥历史上首支绿氢火炬 【学习任务3】利用化学键键能计算反应热 H2O(g) = H2(g) + 1/2 O2(g) 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 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%。 学生：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 则每小时需要的电能为:284.95×75÷80%=26714.06 kJ 【我们的收获】 资料：氢能圣火 燎原低碳未来 2008年北京夏季奥运会上主火炬熊熊燃烧一个小时需要消耗大约5000m3丙烷，放出了大量的二氧化碳，为了给主火炬提供足够的能量，鸟巢特制了一个燃气站专门为其提供动力。如今2022年，北京冬奥会将主火炬改为“微火”，一小时仅需消耗大约1.68m3氢气，节省了99.9%的能量，二氧化碳的排放量大概是之前的五千分之一，最大限度的减少了碳的排放。飞扬火炬体现了奥林匹克精神与绿色环保的理念的进一步结合。 结束语：随着国内碳达峰碳中和政策的提出，我国正在绿色低碳的道路上不断前进，两届奥运会见证了这一历程。飞扬火炬的小火苗向全世界展示了我国绿色低碳的环保理念，然而，大规模的使用氢气还存在巨大的挑战，氢能源研究人才紧缺，希望同学们能不断努力学习，将来投身到氢能源的开发研究中，为祖国实现碳达峰碳中和贡献自己的力量。 课后作业：配套作业+实践性作业。 学科网（北京）股份有限公司 $$