高中化學選修4化學反應原理--緒言--精品

1、高高 中中 化化 學學選選 修修 4 化學反應原理化學反應原理緒緒 言言2015年年3月月1日日1.化學研究的核心問題是什么？化學研究的核心問題是什么？2.化學中最具創(chuàng)造性的工作是什么？化學中最具創(chuàng)造性的工作是什么？3.如何實現(xiàn)這個過程？如何實現(xiàn)這個過程？4.所以我們必須對什么要清楚才能做到？所以我們必須對什么要清楚才能做到？化學反應化學反應設計和創(chuàng)造新分子設計和創(chuàng)造新分子利用已發(fā)現(xiàn)的原理來進行并設計實現(xiàn)利用已發(fā)現(xiàn)的原理來進行并設計實現(xiàn)化學反應原理化學反應原理氫氣與其他物質(zhì)的氫氣與其他物質(zhì)的反應反應反應條件反應條件難易程度難易程度H2+O2點燃易H2+CuO加熱易H2+N2高溫、高壓、催化劑難

2、Q：為何反應的難易程度不同？與什么因素有關(guān)？：為何反應的難易程度不同？與什么因素有關(guān)？反應物本身的性質(zhì)反應物本身的性質(zhì)（內(nèi)因）（內(nèi)因）H H2 2+O+O2 2混合，在室溫條件下可穩(wěn)定存在數(shù)百混合，在室溫條件下可穩(wěn)定存在數(shù)百年，但點燃后卻發(fā)生劇烈爆炸反應，而且年，但點燃后卻發(fā)生劇烈爆炸反應，而且只要配比適當，可以完全轉(zhuǎn)化成生成物。只要配比適當，可以完全轉(zhuǎn)化成生成物。這說明什么？這說明什么？ 對于一個確定的化學反應，外界條件的對于一個確定的化學反應，外界條件的變化往往能改變化學反應速率。變化往往能改變化學反應速率。（外因）（外因）H H2 2+N+N2 2即使在高溫、高壓、有催化劑存在的即使在高

3、溫、高壓、有催化劑存在的條件下反應，也不能完全轉(zhuǎn)化成生成物，條件下反應，也不能完全轉(zhuǎn)化成生成物，這說明什么問題？這說明什么問題？有些反應是有一定限度的。有些反應是有一定限度的。（化學平衡）（化學平衡）化學反應原理研究的內(nèi)容化學反應原理研究的內(nèi)容1、化學反應與能量的問題、化學反應與能量的問題（第一章）（第一章）2、化學反應的速率、方向及限度的問題、化學反應的速率、方向及限度的問題（第二章）（第二章）3、水溶液中的離子反應問題、水溶液中的離子反應問題（第三章）（第三章）4、電化學的基礎知識、電化學的基礎知識（第四章）（第四章） 氣體分子之間通常存在著比氣體分子本氣體分子之間通常存在著比氣體分子本身

4、的體積要大得多的空間，身的體積要大得多的空間，忽略了分子與分忽略了分子與分子之間的相互作用力，子之間的相互作用力，因此，在常溫常壓下，因此，在常溫常壓下，可以認為氣體分子的可以認為氣體分子的運動是自由的運動是自由的，因而，因而，它們之間的它們之間的碰撞可以視為是隨機的碰撞可以視為是隨機的。模型假設模型假設在潔凈的容器中，混有物質(zhì)的量比率為在潔凈的容器中，混有物質(zhì)的量比率為2 2：1 1的的H H2 2和和O O2 2，氣體分子因自由運動而不斷相互碰撞（發(fā)生化學反氣體分子因自由運動而不斷相互碰撞（發(fā)生化學反應的必要條件）。應的必要條件）。根據(jù)計算，常溫常壓下每個根據(jù)計算，常溫常壓下每個H H2

5、2、O O2 2自身或它們之間自身或它們之間的碰撞頻率為的碰撞頻率為2.3552.35510101010次次/s/s。假如每次碰撞都能。假如每次碰撞都能引發(fā)化學反應，則化學變化瞬間即可完成，但事實引發(fā)化學反應，則化學變化瞬間即可完成，但事實并非如此。并非如此。結(jié)論：并不是每次分子間的碰撞都會引起化學反結(jié)論：并不是每次分子間的碰撞都會引起化學反應，只有其中部分的氣體分子碰撞是有效的，即應，只有其中部分的氣體分子碰撞是有效的，即有效碰撞有效碰撞這是發(fā)生化學反應的充分條件。這是發(fā)生化學反應的充分條件。模型的基本構(gòu)架模型的基本構(gòu)架1 1、有效碰撞、有效碰撞 u分子間的碰撞是發(fā)生化學反應的必要條件分子間

6、的碰撞是發(fā)生化學反應的必要條件u有效碰撞是發(fā)生化學反應的充分條件有效碰撞是發(fā)生化學反應的充分條件Q1Q1：從有效碰撞的角度來講，化學反應的速率：從有效碰撞的角度來講，化學反應的速率與什么有關(guān)？與什么有關(guān)？引起分子間化學反應的碰撞。引起分子間化學反應的碰撞。單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)Q2Q2：為什么有的碰撞是有效的，而有的則是無：為什么有的碰撞是有效的，而有的則是無效的？有效碰撞與什么因素有關(guān)？效的？有效碰撞與什么因素有關(guān)？有效碰撞的條件有效碰撞的條件 u互相碰撞的反應物分子必須具有互相碰撞的反應物分子必須具有足夠的能量足夠的能量u互相碰撞的反應物分子應有合適的互相碰撞的反

7、應物分子應有合適的碰撞取向碰撞取向NO2和和CO的反應過程的反應過程 NO2+CO=NO+CO2 2 2、活化分子、活化分子l能夠發(fā)生有效碰撞的分子能夠發(fā)生有效碰撞的分子能發(fā)生有效碰撞的分子能發(fā)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，還與是有效碰撞，還與碰撞的取向有關(guān)。碰撞的取向有關(guān)。單位體積內(nèi)反應物中活化分子數(shù)的多少單位體積內(nèi)反應物中活化分子數(shù)的多少Q(mào)1Q1：有效碰撞次數(shù)的多少與什么有關(guān)？：有效碰撞次數(shù)的多少與什么有關(guān)？Q2Q2：活化分子的多少又與什么有關(guān)？：活化分子的多少又與什么有關(guān)？3 3、活化能、活化能l活化分子高出反應物

8、分子平均能量的部分活化分子高出反應物分子平均能量的部分l活化分子的多少與該反應活化能的大小有活化分子的多少與該反應活化能的大小有關(guān)，而活化能的大小是由反應物分子的性質(zhì)關(guān)，而活化能的大小是由反應物分子的性質(zhì)決定。決定。l活化能越小，活化能越小，一般分子成為活化分子越容一般分子成為活化分子越容易，則單位體積中易，則單位體積中活化分子數(shù)越多，單位時活化分子數(shù)越多，單位時間內(nèi)的有效碰撞越多，反應速率越快。間內(nèi)的有效碰撞越多，反應速率越快。能量能量反應過程反應過程E1E2反應物反應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變成生成變成生成物分子放物分子放出的能量出的能量該反應是該反應是吸

9、熱反吸熱反應應還是還是放熱放熱反應反應?活化能與反活化能與反應熱有關(guān)嗎應熱有關(guān)嗎?反應熱反應熱活化能的大小意味著一般分子成為活化分子的難易，活化能的大小意味著一般分子成為活化分子的難易，但是對化學反應前后的能量變化并不產(chǎn)生任何影響。但是對化學反應前后的能量變化并不產(chǎn)生任何影響。Q Q：活化能為：活化能為“0 0”的例子如何解釋？（的例子如何解釋？（P4P4）加熱、光照、超聲波、核輻射、外加熱、光照、超聲波、核輻射、外加磁場甚至摩擦等加磁場甚至摩擦等能夠?qū)崿F(xiàn)向體系提供能夠?qū)崿F(xiàn)向體系提供“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應物活化，活化能的作用在于使反應物活化，從而啟動反應

10、或改變反應速率。從而啟動反應或改變反應速率。一個反應要發(fā)生一般經(jīng)歷哪些過程？一個反應要發(fā)生一般經(jīng)歷哪些過程？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質(zhì)新物質(zhì)能量能量4 4、催化劑、催化劑能量能量反應過程反應過程生成物生成物反應物反應物反應熱反應熱E E1 1E E2 2活化分子活化分子加了催化劑加了催化劑沒加催化劑沒加催化劑在化學反應中能改變其他物質(zhì)的反應速率，而本身質(zhì)在化學反應中能改變其他物質(zhì)的反應速率，而本身質(zhì)量和化學性質(zhì)在反應前后不變的物質(zhì)。量和化學性質(zhì)在反應前后不變的物質(zhì)。 催化劑與反應物結(jié)合為中間產(chǎn)物，降低催化劑與反應物結(jié)合為中間產(chǎn)

11、物，降低了反應的活化能，使活化分子百分數(shù)大大了反應的活化能，使活化分子百分數(shù)大大增加，反應速率大大加快。反應結(jié)束，中增加，反應速率大大加快。反應結(jié)束，中間產(chǎn)物消失，催化劑復原。間產(chǎn)物消失，催化劑復原。催化原理：中間產(chǎn)物理論催化原理：中間產(chǎn)物理論催化劑有正催化劑和負催化劑之分。催化劑有正催化劑和負催化劑之分。解釋問題解釋問題1、為什么為什么可燃物有氧氣存在時，還必可燃物有氧氣存在時，還必 須達到著火點須達到著火點才能燃燒才能燃燒？2、催化劑在我們提高生產(chǎn)效率和經(jīng)、催化劑在我們提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益中起關(guān)鍵作用，它主要作用是濟效益中起關(guān)鍵作用，它主要作用是提高化學反應速率，試想一下提高化學反應速率

12、，試想一下為什么為什么催化劑能提高反應速率？催化劑能提高反應速率？ 通過緒言的學習通過緒言的學習, ,初步了解初步了解“有效碰撞有效碰撞”、“活化分子與活化能活化分子與活化能”的的概念模型，概念模型，認識認識催化催化劑劑對于化學科學研究和化工生產(chǎn)的巨大作用，對于化學科學研究和化工生產(chǎn)的巨大作用，為其后的學習打下基礎。為其后的學習打下基礎。單位體積活化分子百分數(shù)單位體積活化分子百分數(shù)的反應物分子性質(zhì)的反應物分子性質(zhì)該反應活化能的大小該反應活化能的大小分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 還知道還知道: : 某一化學反應的速率大小與某一化學反應的速率大小與 有關(guān)有關(guān); ;而有效碰撞次數(shù)的多少與而有效碰撞次

13、數(shù)的多少與 有關(guān)有關(guān); ;活化分子的多少又與活化分子的多少又與 有關(guān)。活化能的大小是由有關(guān)。活化能的大小是由該反應該反應 決定的決定的, ,而反應物分子的性質(zhì)又與而反應物分子的性質(zhì)又與 密切相關(guān)。密切相關(guān)。內(nèi)分子的有效碰撞次數(shù)內(nèi)分子的有效碰撞次數(shù)單位時間單位時間隨堂練習隨堂練習1、下列說法錯誤的是、下列說法錯誤的是A.當碰撞的分子具有足夠的能量和適當?shù)娜∠驎r當碰撞的分子具有足夠的能量和適當?shù)娜∠驎r,才能發(fā)生化才能發(fā)生化學反應學反應B.發(fā)生有效碰撞的分子一定是活化分子發(fā)生有效碰撞的分子一定是活化分子C.活化分子間的碰撞一定是有效碰撞活化分子間的碰撞一定是有效碰撞D.活化分子間每次碰撞都發(fā)生化學反

14、應活化分子間每次碰撞都發(fā)生化學反應E.能發(fā)生有效碰撞的分子必須具有相當高的能量能發(fā)生有效碰撞的分子必須具有相當高的能量F.活化能指活化分子多出反應物分子平均能量的那部分能量活化能指活化分子多出反應物分子平均能量的那部分能量G.使用催化劑能改變分子的活化能使用催化劑能改變分子的活化能H.催化劑能使不起反應的物質(zhì)間發(fā)生反應催化劑能使不起反應的物質(zhì)間發(fā)生反應 2. 是發(fā)生化學反應的必要條件，是發(fā)生化學反應的必要條件， 是發(fā)生化學反應的充分條件。是發(fā)生化學反應的充分條件。 3.活化分子指的是能夠活化分子指的是能夠 。 4.活化能的大小意味著一般分子成為活化分活化能的大小意味著一般分子成為活化分子的子的 ，活化能的大小不影，活化能的大小不影響響 ，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發(fā)生有效碰撞的分子發(fā)生有效碰撞的分子難易難易反應前后的能量變化反應前后的能量變化反應物活化反應物活化加熱加熱、光照光照、超聲波超聲波、核輻射核輻射 、 外加磁場外加磁場隨堂練習隨堂練習6.實驗室制氫氣時，若向稀硫酸中加幾滴硫?qū)嶒炇抑茪錃鈺r，若向稀