高中化学选修4化学反应原理--绪言--精品

1、高高 中中 化化 学学选选 修修 4 化学反应原理化学反应原理绪绪 言言2015年年3月月1日日1.化学研究的核心问题是什么？化学研究的核心问题是什么？2.化学中最具创造性的工作是什么？化学中最具创造性的工作是什么？3.如何实现这个过程？如何实现这个过程？4.所以我们必须对什么要清楚才能做到？所以我们必须对什么要清楚才能做到？化学反应化学反应设计和创造新分子设计和创造新分子利用已发现的原理来进行并设计实现利用已发现的原理来进行并设计实现化学反应原理化学反应原理氢气与其他物质的氢气与其他物质的反应反应反应条件反应条件难易程度难易程度H2+O2点燃易H2+CuO加热易H2+N2高温、高压、催化剂难

2、Q：为何反应的难易程度不同？与什么因素有关？：为何反应的难易程度不同？与什么因素有关？反应物本身的性质反应物本身的性质（内因）（内因）H H2 2+O+O2 2混合，在室温条件下可稳定存在数百混合，在室温条件下可稳定存在数百年，但点燃后却发生剧烈爆炸反应，而且年，但点燃后却发生剧烈爆炸反应，而且只要配比适当，可以完全转化成生成物。只要配比适当，可以完全转化成生成物。这说明什么？这说明什么？ 对于一个确定的化学反应，外界条件的对于一个确定的化学反应，外界条件的变化往往能改变化学反应速率。变化往往能改变化学反应速率。（外因）（外因）H H2 2+N+N2 2即使在高温、高压、有催化剂存在的即使在高

3、温、高压、有催化剂存在的条件下反应，也不能完全转化成生成物，条件下反应，也不能完全转化成生成物，这说明什么问题？这说明什么问题？有些反应是有一定限度的。有些反应是有一定限度的。（化学平衡）（化学平衡）化学反应原理研究的内容化学反应原理研究的内容1、化学反应与能量的问题、化学反应与能量的问题（第一章）（第一章）2、化学反应的速率、方向及限度的问题、化学反应的速率、方向及限度的问题（第二章）（第二章）3、水溶液中的离子反应问题、水溶液中的离子反应问题（第三章）（第三章）4、电化学的基础知识、电化学的基础知识（第四章）（第四章） 气体分子之间通常存在着比气体分子本气体分子之间通常存在着比气体分子本身

4、的体积要大得多的空间，身的体积要大得多的空间，忽略了分子与分忽略了分子与分子之间的相互作用力，子之间的相互作用力，因此，在常温常压下，因此，在常温常压下，可以认为气体分子的可以认为气体分子的运动是自由的运动是自由的，因而，因而，它们之间的它们之间的碰撞可以视为是随机的碰撞可以视为是随机的。模型假设模型假设在洁净的容器中，混有物质的量比率为在洁净的容器中，混有物质的量比率为2 2：1 1的的H H2 2和和O O2 2，气体分子因自由运动而不断相互碰撞（发生化学反气体分子因自由运动而不断相互碰撞（发生化学反应的必要条件）。应的必要条件）。根据计算，常温常压下每个根据计算，常温常压下每个H H2

5、2、O O2 2自身或它们之间自身或它们之间的碰撞频率为的碰撞频率为2.3552.35510101010次次/s/s。假如每次碰撞都能。假如每次碰撞都能引发化学反应，则化学变化瞬间即可完成，但事实引发化学反应，则化学变化瞬间即可完成，但事实并非如此。并非如此。结论：并不是每次分子间的碰撞都会引起化学反结论：并不是每次分子间的碰撞都会引起化学反应，只有其中部分的气体分子碰撞是有效的，即应，只有其中部分的气体分子碰撞是有效的，即有效碰撞有效碰撞这是发生化学反应的充分条件。这是发生化学反应的充分条件。模型的基本构架模型的基本构架1 1、有效碰撞、有效碰撞 u分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件分子间

6、的碰撞是发生化学反应的必要条件u有效碰撞是发生化学反应的充分条件有效碰撞是发生化学反应的充分条件Q1Q1：从有效碰撞的角度来讲，化学反应的速率：从有效碰撞的角度来讲，化学反应的速率与什么有关？与什么有关？引起分子间化学反应的碰撞。引起分子间化学反应的碰撞。单位时间内有效碰撞的次数单位时间内有效碰撞的次数Q2Q2：为什么有的碰撞是有效的，而有的则是无：为什么有的碰撞是有效的，而有的则是无效的？有效碰撞与什么因素有关？效的？有效碰撞与什么因素有关？有效碰撞的条件有效碰撞的条件 u互相碰撞的反应物分子必须具有互相碰撞的反应物分子必须具有足够的能量足够的能量u互相碰撞的反应物分子应有合适的互相碰撞的反

7、应物分子应有合适的碰撞取向碰撞取向NO2和和CO的反应过程的反应过程 NO2+CO=NO+CO2 2 2、活化分子、活化分子l能够发生有效碰撞的分子能够发生有效碰撞的分子能发生有效碰撞的分子能发生有效碰撞的分子一定一定是活化分子，是活化分子，但活化分子的碰撞但活化分子的碰撞不一定不一定是有效碰撞，还与是有效碰撞，还与碰撞的取向有关。碰撞的取向有关。单位体积内反应物中活化分子数的多少单位体积内反应物中活化分子数的多少Q1Q1：有效碰撞次数的多少与什么有关？：有效碰撞次数的多少与什么有关？Q2Q2：活化分子的多少又与什么有关？：活化分子的多少又与什么有关？3 3、活化能、活化能l活化分子高出反应物

8、分子平均能量的部分活化分子高出反应物分子平均能量的部分l活化分子的多少与该反应活化能的大小有活化分子的多少与该反应活化能的大小有关，而活化能的大小是由反应物分子的性质关，而活化能的大小是由反应物分子的性质决定。决定。l活化能越小，活化能越小，一般分子成为活化分子越容一般分子成为活化分子越容易，则单位体积中易，则单位体积中活化分子数越多，单位时活化分子数越多，单位时间内的有效碰撞越多，反应速率越快。间内的有效碰撞越多，反应速率越快。能量能量反应过程反应过程E1E2反应物反应物生成物生成物活化分子活化分子活化能活化能活化分子活化分子变成生成变成生成物分子放物分子放出的能量出的能量该反应是该反应是吸

9、热反吸热反应应还是还是放热放热反应反应?活化能与反活化能与反应热有关吗应热有关吗?反应热反应热活化能的大小意味着一般分子成为活化分子的难易，活化能的大小意味着一般分子成为活化分子的难易，但是对化学反应前后的能量变化并不产生任何影响。但是对化学反应前后的能量变化并不产生任何影响。Q Q：活化能为：活化能为“0 0”的例子如何解释？（的例子如何解释？（P4P4）加热、光照、超声波、核辐射、外加热、光照、超声波、核辐射、外加磁场甚至摩擦等加磁场甚至摩擦等能够实现向体系提供能够实现向体系提供“活化能活化能”的方法很多：的方法很多：活化能的作用在于使反应物活化，活化能的作用在于使反应物活化，从而启动反应

10、或改变反应速率。从而启动反应或改变反应速率。一个反应要发生一般经历哪些过程？一个反应要发生一般经历哪些过程？普通普通分子分子活化能活化能活化活化分子分子合理取向合理取向的碰撞的碰撞有效有效碰撞碰撞新物质新物质能量能量4 4、催化剂、催化剂能量能量反应过程反应过程生成物生成物反应物反应物反应热反应热E E1 1E E2 2活化分子活化分子加了催化剂加了催化剂没加催化剂没加催化剂在化学反应中能改变其他物质的反应速率，而本身质在化学反应中能改变其他物质的反应速率，而本身质量和化学性质在反应前后不变的物质。量和化学性质在反应前后不变的物质。 催化剂与反应物结合为中间产物，降低催化剂与反应物结合为中间产

11、物，降低了反应的活化能，使活化分子百分数大大了反应的活化能，使活化分子百分数大大增加，反应速率大大加快。反应结束，中增加，反应速率大大加快。反应结束，中间产物消失，催化剂复原。间产物消失，催化剂复原。催化原理：中间产物理论催化原理：中间产物理论催化剂有正催化剂和负催化剂之分。催化剂有正催化剂和负催化剂之分。解释问题解释问题1、为什么为什么可燃物有氧气存在时，还必可燃物有氧气存在时，还必 须达到着火点须达到着火点才能燃烧才能燃烧？2、催化剂在我们提高生产效率和经、催化剂在我们提高生产效率和经济效益中起关键作用，它主要作用是济效益中起关键作用，它主要作用是提高化学反应速率，试想一下提高化学反应速率

12、，试想一下为什么为什么催化剂能提高反应速率？催化剂能提高反应速率？ 通过绪言的学习通过绪言的学习, ,初步了解初步了解“有效碰撞有效碰撞”、“活化分子与活化能活化分子与活化能”的的概念模型，概念模型，认识认识催化催化剂剂对于化学科学研究和化工生产的巨大作用，对于化学科学研究和化工生产的巨大作用，为其后的学习打下基础。为其后的学习打下基础。单位体积活化分子百分数单位体积活化分子百分数的反应物分子性质的反应物分子性质该反应活化能的大小该反应活化能的大小分子的内部结构分子的内部结构 还知道还知道: : 某一化学反应的速率大小与某一化学反应的速率大小与 有关有关; ;而有效碰撞次数的多少与而有效碰撞次

13、数的多少与 有关有关; ;活化分子的多少又与活化分子的多少又与 有关。活化能的大小是由有关。活化能的大小是由该反应该反应 决定的决定的, ,而反应物分子的性质又与而反应物分子的性质又与 密切相关。密切相关。内分子的有效碰撞次数内分子的有效碰撞次数单位时间单位时间随堂练习随堂练习1、下列说法错误的是、下列说法错误的是A.当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时,才能发生化才能发生化学反应学反应B.发生有效碰撞的分子一定是活化分子发生有效碰撞的分子一定是活化分子C.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞活化分子间的碰撞一定是有效碰撞D.活化分子间每次碰撞都发生化学反

14、应活化分子间每次碰撞都发生化学反应E.能发生有效碰撞的分子必须具有相当高的能量能发生有效碰撞的分子必须具有相当高的能量F.活化能指活化分子多出反应物分子平均能量的那部分能量活化能指活化分子多出反应物分子平均能量的那部分能量G.使用催化剂能改变分子的活化能使用催化剂能改变分子的活化能H.催化剂能使不起反应的物质间发生反应催化剂能使不起反应的物质间发生反应 2. 是发生化学反应的必要条件，是发生化学反应的必要条件， 是发生化学反应的充分条件。是发生化学反应的充分条件。 3.活化分子指的是能够活化分子指的是能够 。 4.活化能的大小意味着一般分子成为活化分活化能的大小意味着一般分子成为活化分子的子的 ，活化能的大小不影，活化能的大小不影响响 ，活化能的作用在于，活化能的作用在于 使使 。 5.常用的提供活化能的方法有常用的提供活化能的方法有 等。等。 碰撞碰撞有效碰撞有效碰撞发生有效碰撞的分子发生有效碰撞的分子难易难易反应前后的能量变化反应前后的能量变化反应物活化反应物活化加热加热、光照光照、超声波超声波、核辐射核辐射 、 外加磁场外加磁场随堂练习随堂练习6.实验室制氢气时，若向稀硫酸中加几滴硫实验室制氢气时，若向稀