1.2 反應熱的計算 課件 高二化學人教版（2019）選擇性必修1

冊別：選擇性必修1反應熱的計算學科：高中化學（人教版）C3H8(g)和H2(g)都作為北京奧運火炬的燃料，誰更有優(yōu)勢呢？情境思考2008年北京奧運會火炬“祥云”2022年北京冬奧會火炬“飛揚”以丙烷(C3H8)為燃料以氫氣(H2)為燃料熱值(q)：在101kPa下，1g物質(zhì)完全燃燒所放出的熱叫做該物質(zhì)的熱值。學習任務1：利用熱化學方程式計算反應熱C3H8(g)和H2(g)都作為北京奧運火炬的燃料，請根據(jù)它們的燃燒熱計算熱值，并完成下表。物質(zhì)C3H8(g)H2(g)燃燒熱ΔH(kJ·mol-1)-2219.9-285.8熱值q(kJ·g-1)相同質(zhì)量(如440g)氣體的物質(zhì)的量(影響燃燒時間)燃燒產(chǎn)物H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)ΔH＝

2219.9kJ·mol－1每1gH2燃燒產(chǎn)生的熱量為：285.8÷2=142.9kJ。每1gC3H8燃燒產(chǎn)生的熱量為：2219.9÷44=50.5

kJ學習任務1：利用熱化學方程式計算反應熱440gC3H8的物質(zhì)的量為：440gH2的物質(zhì)的量為：n==mM=

10mol440g44g·mol-1n==mM=

220mol440g2g·mol-1物質(zhì)C3H8(g)H2(g)燃燒熱ΔH(kJ·mol-1)-2219.9-285.8熱值q(kJ·g-1)50.5142.9相同質(zhì)量(如440g)氣體的物質(zhì)的量(影響燃燒時間)10220燃燒產(chǎn)物CO2、H2OH2O交流討論：哪種燃料更有優(yōu)勢？請根據(jù)表格，分析說明理由

與丙烷相比，氫氣熱值更大，相同質(zhì)量燃燒更持久，產(chǎn)物綠色低碳，是最佳的火炬燃料。學習任務1：利用熱化學方程式計算反應熱目前氫氣來源①C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH1=+131.5kJ·mol-1②CH4(g)＋H2O(g)=CO

(g)＋3H2(g)ΔH2=+205.9

kJ·mol-1試計算③CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH學習任務2：利用蓋斯定律計算反應熱

焦炭與水蒸氣反應、甲烷與水蒸氣反應均是工業(yè)上制取H2的重要方法。甲烷高溫分解也可以獲得H2，焦炭和甲烷與水蒸氣的反應熱可以直接測定，請借助能量變化示意圖，思考討論如何獲得甲烷分解的反應熱。學習任務2：利用蓋斯定律計算反應熱C(s)+H2O(g)+2H2(g)

CO

(g)＋3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔH1ΔH2能量反應過程ΔH

一步完成

多步完成反應熱相同ΔH1+ΔH＝ΔH2ΔH＝ΔH2-ΔH1

＝205.9

kJ·mol-1-131.5kJ·mol-1＝+74.4

kJ·mol-1蓋斯定律①C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH1=+131.5kJ·mol-1②CH4(g)＋H2O(g)=CO

(g)＋3H2(g)ΔH2=+205.9

kJ·mol-1③CH4(g)=C(s)＋2H2(g)ΔH學習任務2：利用蓋斯定律計算反應熱

在焦炭或甲烷與水蒸氣反應制氫的過程中還會發(fā)生反應：CO

(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)已知：①C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)ΔH1=-110.5kJ·mol-1②H2(s)＋1/2O2(g)=H2O(g)ΔH2=-241.8kJ·mol-1③C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH3=-393.5kJ·mol-1

請根據(jù)蓋斯定律，計算CO

(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)的ΔH學習任務2：利用蓋斯定律計算反應熱

①C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)ΔH1②H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g)ΔH2③C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH3

CO

(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)

④CO(g)=C(s)＋1/2O2(g)

ΔH4=-ΔH1=+110.5kJ·mol-1

⑤H2O(g)=H2(g)＋1/2O2(g)ΔH5=-ΔH2=+241.8kJ·mol-1③C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH3=-393.5kJ·mol-1CO

(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH=ΔH4+ΔH5+ΔH3

=-ΔH1-ΔH2+ΔH3

=+110.5kJ·mol-1+241.8kJ·mol-1-393.5kJ·mol-1

=-41.2kJ·mol-1+再生能源（太陽能、風能等）發(fā)電

H2O(g)

1/2O2(g)＋H2(g)

電解學習任務3：利用化學鍵鍵能計算反應熱

H2O(g)

1/2O2(g)＋H2(g)

電解已知：斷裂1mol相應化學鍵需要的能量如下:1molH2O(l)變?yōu)镠2O(g)需要吸收44.0kJ的能量

化學鍵H-OH-HO=O鍵能/(kJ·mol-1)462.8436.0497.3

冬奧會主火炬燃燒每小時消耗氫氣約1.68m3（已轉(zhuǎn)化為標準狀況），如果都由綠氫提供，需要多少電能？假設電解時能量的轉(zhuǎn)化率為80%。學習任務3：利用化學鍵鍵能計算反應熱

H2O(g)

1/2O2(g)＋H2(g)

電解化學鍵H-OH-HO=O鍵能/(kJ·mol-1)462.8436.0497.3根據(jù)鍵能計算反應熱：ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能

=

2×462.8-1/2×497.3-436

=

+240.95kJ·mol-1學習任務3：利用化學鍵鍵能計算反應熱

H2O(g)

1/2O2(g)＋H2(g)ΔH=

+240.95kJ·mol-1

電解

H2O(l)=H2O(g)ΔH=

+44.0kJ·mol-1+

H2O(l)

1/2O2(g)＋H2(g)ΔH=

+284.95kJ·mol-1電解n==VVm=75mol1.68m322.4L·mol-1則每小時需要的電能為:284.