化学选修4-化学反应原理《绪言》.ppt

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1、第一课时第一课时 绪言绪言化学反应化学反应设计和创造新的分子造福人类设计和创造新的分子造福人类 利用已发现的原理、理论来进行设利用已发现的原理、理论来进行设计并实现这个过程计并实现这个过程思考问题思考问题 打开思路打开思路 （一）请同学们仔细阅读以下几句话，了解一下学习化学（一）请同学们仔细阅读以下几句话，了解一下学习化学反应原理的必要性。反应原理的必要性。化学反应的原理的理解化学反应的原理的理解必须知道：必须知道：化学反应是化学反应是怎样发生的怎样发生的，经经历的过程历的过程，遵循的规律遵循的规律，只有解决好这些，只有解决好这些，才能使化学研究和化学工业生产获得最高才能使化学研究和化学工业生

2、产获得最高的效益！的效益！氢气与其他物质的反应氢气与其他物质的反应反应条件反应条件难易程度难易程度H2 + O2H2 + CuOH2 + N21、为什么难易程度不同，与什么有关系？、为什么难易程度不同，与什么有关系？结论结论1：影响化学反应速率根本原因是反应物本身性质。：影响化学反应速率根本原因是反应物本身性质。点燃点燃加热加热高温、高压、高温、高压、催化剂催化剂易易易易难难 （二）请同学们仔细思考以下几个问题（二）请同学们仔细思考以下几个问题2、将、将H2 +O2混合，在室温条件下可以稳定。存在数百年，混合，在室温条件下可以稳定。存在数百年，但点燃后却会发生剧烈的爆炸反应，而且只要配比相当，

3、但点燃后却会发生剧烈的爆炸反应，而且只要配比相当，可以完全转化成生成物。这说明了什么？可以完全转化成生成物。这说明了什么？结论结论2：不同的外界条件都能够改变化学反应的：不同的外界条件都能够改变化学反应的速率。速率。3、H2+N2即使在高温、高压、催化剂的条件下反应也不即使在高温、高压、催化剂的条件下反应也不能完全转化为生成物，这又说明了什么？能完全转化为生成物，这又说明了什么？结论结论3：有些反应是有一定限度的。：有些反应是有一定限度的。化学反应与能量化学反应速率和化学平衡水溶液中的离子平衡 电化学基础1 1、有效碰撞、有效碰撞2 2、活化分子、活化分子3 3、活化能、活化能4 4、催化剂、

4、催化剂理解概念理解概念 深入探究深入探究 （一）如何来研究一个反应，研究化学反（一）如何来研究一个反应，研究化学反应原理的基本方法和思路是怎样？即我们从哪应原理的基本方法和思路是怎样？即我们从哪些方面来认识一个反应些方面来认识一个反应 概念模型法概念模型法，简化后的有效碰撞模型 气体分子之间通常存在着比气体分子气体分子之间通常存在着比气体分子本身的体积要大得多的空间，本身的体积要大得多的空间，忽略了分子忽略了分子与分子之间的相互作用力，分子之间不存与分子之间的相互作用力，分子之间不存在牵制关系，在牵制关系，因此，在常温常压下，可以因此，在常温常压下，可以认为气体分子的认为气体分子的运动是运动是

5、自由的自由的，因而，它，因而，它们之间的们之间的碰撞可以视为是碰撞可以视为是随机的随机的。1、设想 在一个洁净的容器中，使在一个洁净的容器中，使H H2 2和和O O2 2按体积按体积比比2 2：1 1的比例混合，气体分子的比例混合，气体分子因因自由运动自由运动而而不断相互碰撞不断相互碰撞( (互相接触互相接触) )这是发生化学这是发生化学反应的反应的必要条件必要条件。2、模型的基本构架假设与事实：假设与事实：研究结果表明，从分子的热运动看，分子研究结果表明，从分子的热运动看，分子发生碰撞的机会很多。如在常温常压下每个发生碰撞的机会很多。如在常温常压下每个H H2 2、O O2 2自身自身或它

6、们之间的碰撞频率为或它们之间的碰撞频率为2.3552.35510101010次次/s/s。假如每次碰。假如每次碰撞都能发生化学反应，则化学变化瞬间即可完成，但事撞都能发生化学反应，则化学变化瞬间即可完成，但事实并非如此。实并非如此。 结论：结论：并不是每次分子间的并不是每次分子间的碰撞都会引起化学反应，碰撞都会引起化学反应，只有只有其中其中部分的气体分子碰撞是有部分的气体分子碰撞是有效的效的，即，即有效碰撞有效碰撞一、有效碰撞一、有效碰撞 有效碰撞有效碰撞能够导致分子中化学键断能够导致分子中化学键断裂，引起化学反应的碰撞。裂，引起化学反应的碰撞。分子间的分子间的碰撞碰撞是发生化学反应的是发生化

7、学反应的必要条件必要条件有效碰撞有效碰撞是发生化学反应的是发生化学反应的充分必要条件充分必要条件推论：推论：某一个化学反应的速率大小与某一个化学反应的速率大小与 c 有关有关 与与单单位时间内分子位时间内分子有效碰撞的次数有效碰撞的次数 为什么有的碰撞可以发生反为什么有的碰撞可以发生反应，而有的不能发生反应应，而有的不能发生反应?问题：问题：一、发生碰撞的分子必须有一、发生碰撞的分子必须有足够高的能量足够高的能量二、分子发生碰撞时必须有二、分子发生碰撞时必须有合理的取向合理的取向问题：问题：为什么有的碰撞可以发生反应为什么有的碰撞可以发生反应( (有效有效碰撞碰撞) )，而有的不能发生反应，而

8、有的不能发生反应( (无效碰撞无效碰撞)?)?结结论论 能发生有效碰撞的分子能发生有效碰撞的分子一定是一定是活化分子活化分子 但活化分子的碰撞但活化分子的碰撞不一定是不一定是有效碰撞，还有效碰撞，还与与 碰撞的角度有关碰撞的角度有关。化学反应是活化分子间的有效碰撞引化学反应是活化分子间的有效碰撞引起起 （活化分子间的碰撞只有（活化分子间的碰撞只有取取向正确向正确的才是有效碰撞，才能引起化学变化）的才是有效碰撞，才能引起化学变化）有效碰撞一定能引起化学变化有效碰撞一定能引起化学变化化学变化一定是有效碰撞引起的化学变化一定是有效碰撞引起的有效碰撞：能引起化学变化的碰有效碰撞：能引起化学变化的碰撞撞

9、理解：理解：推推论论有效碰撞次数的有效碰撞次数的多少多少与与 单位体积内单位体积内反应物中反应物中活化分子的多少活化分子的多少有关。有关。三、活化能三、活化能什么是活化能？什么是活化能？活化分子高出活化分子高出反应物分子平均能量反应物分子平均能量的部分的部分看图：看图：能能量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反应热反应热该反应是该反应是吸吸热热反应还是反应还是放热放热反应反应?活化能活化能活化分子平均能量高出活化分子平均能量高出反应物分反应物分子平均能量子平均能量的部分。的部分。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反应热反

10、应热 = E2 - E1结论：结论：活化分子的活化分子的多少多少与该反应的与该反应的活化能的活化能的大小大小有关，有关，活化能的活化能的大小大小是由反应物分子的是由反应物分子的性质决定性质决定。内内因因推论推论1:活化能活化能越小，越小，则一般分子成为活化分子则一般分子成为活化分子越容易越容易，则活化分子则活化分子越多越多，则单位时间内有效碰撞则单位时间内有效碰撞越多越多，则反应速率则反应速率越快。越快。推论推论2: 活化能越小，一般分子成为活化分子活化能越小，一般分子成为活化分子越容易越容易，则反应条件，则反应条件越简单越简单。活化能高，活化分子的百分数低，反应难；活化能高，活化分子的百分数

11、低，反应难；活化能低，活化分子的百分数高，反应易。活化能低，活化分子的百分数高，反应易。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 加热加热、光照光照、超声波超声波、核辐射核辐射、外加磁场外加磁场若把活化能降低，降低一般分子成为活化分若把活化能降低，降低一般分子成为活化分子的子的“门槛门槛”，那么可否让活化分子数增加，那么可否让活化分子数增加，活化分子百分数增加，从而加快反应速率？活化分子百分数增加，从而加快反应速率？ 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反应热反应热没加

12、催没加催化剂化剂加了催化剂加了催化剂催化剂通催化剂通过过降低降低反反应的活化应的活化能来加快能来加快反应速率反应速率反应热有无改变反应热有无改变?活化能的大小虽然意味着一般分子成为活化分子的难易，活化能的大小虽然意味着一般分子成为活化分子的难易，但是却对这个化学反应前后的能量变化（反应热）并不但是却对这个化学反应前后的能量变化（反应热）并不产生任何影响产生任何影响 在化学反应中能改变其他物质的反应速率，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。而本身质量和化学性质在反应前后不变的物质。三、催三、催 化化 剂（触媒）剂（触媒）催化剂有正催化剂催化剂有正催化剂

13、(默认默认)和负催化剂之分。和负催化剂之分。催化剂作用催化剂作用:可以降低化学反应所需的可以降低化学反应所需的活化能，也就等于提高了活化分子的活化能，也就等于提高了活化分子的百分数，从而提高了有效碰撞的频率，百分数，从而提高了有效碰撞的频率，反应速率大幅提高。反应速率大幅提高。加入催化剂能降低活化分子的加入催化剂能降低活化分子的“门槛门槛”，所以活化分子数增加，所以活化分子数增加，活化分子百分数增加。活化分子百分数增加。 碰撞碰撞 有效碰撞有效碰撞 活化分子活化分子 活化能活化能 就下列的每个词说句话，试试看：就下列的每个词说句话，试试看： 常温常压下，常温常压下，每个氢分子和氧每个氢分子和氧

14、分子自身或它们分子自身或它们之间每秒平均碰之间每秒平均碰撞撞2.3552.355* *10101010次次, ,如如果每一次碰撞都果每一次碰撞都能发生反应能发生反应, ,那么那么整个容器内的氢整个容器内的氢气和氧气将在瞬气和氧气将在瞬间变成水。间变成水。 能发生化学能发生化学反应的碰撞叫反应的碰撞叫有效碰撞。有效碰撞。 碰撞是发生化碰撞是发生化学反应的必要学反应的必要条件条件，有效碰有效碰撞才是发生化撞才是发生化学反应的充要学反应的充要条件条件。 具有足够的能具有足够的能量能发生有效量能发生有效碰撞的分子叫碰撞的分子叫活化分子。活化分子。 活化分子间活化分子间要发生有效碰要发生有效碰撞，还要有

15、合撞，还要有合适的取向。适的取向。 活化分子所活化分子所多出的那部分多出的那部分能量叫活化能能量叫活化能。 在相同条件在相同条件下，反应的活下，反应的活化能越大，则化能越大，则该反应的速率该反应的速率越小。越小。归纳总结归纳总结一个反应要发生一般要经历哪些过程？一个反应要发生一般要经历哪些过程？普通普通分子分子活化活化能能活化活化分子分子合理合理取向的取向的碰撞碰撞有效有效碰撞碰撞新物新物质质能能量量随堂练习随堂练习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当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时的取向时,才能发生化学反应才能发生化学反应B.发生有效碰撞的分子一定是活

16、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能发生有效碰撞的分子必须具有相当高的能量当高的能量F.活化能指活化分子多出反应物分子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催化剂能使不起反应的物质间发生反应反应2、参照反应、参照反应Br + H2 HBr +H的能量对反应的能量对反应历程的示意图，下列叙述中正确的（历程

17、的示意图，下列叙述中正确的（ ） 能量kJ/mol反应历程Br + H2HBr +HH1H2BCA. 正反应为放热反应正反应为放热反应D. 加入催化剂可增大正反应速率，降低逆反加入催化剂可增大正反应速率，降低逆反应速率应速率C. 加入催化剂，该化学加入催化剂，该化学反应的反应热不改变反应的反应热不改变B. 正反应为吸热反应正反应为吸热反应学习化学的方法学习化学的方法1.加强预习，做有准备的学习；加强预习，做有准备的学习；2.专心上课，做有时效的学习；专心上课，做有时效的学习；3.及时练习，做有基础的学习；及时练习，做有基础的学习；4.会提问题，做有反思的学习；会提问题，做有反思的学习；5.乐于

18、动手，做有生活的学习。乐于动手，做有生活的学习。 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。有关。活化能的大小是由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。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”、“活活化分子与活化能化分子与活化能

19、”的的概念模型，概念模型，认识认识催化剂催化剂对于对于化学科学研究和化工生产的巨大作用，为其后的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。学习打下基础。还知道还知道: : 单位时间内分子单位时间内分子的有效碰撞次数的有效碰撞次数主要可采用什么措施加快反应速率？主要可采用什么措施加快反应速率？加入催化剂加入催化剂，降低活化能，等于提高了活化分，降低活化能，等于提高了活化分子的百分数，从而提高了有效碰撞的频率，反子的百分数，从而提高了有效碰撞的频率，反应速率大幅提高。应速率大幅提高。利用加热等方法，给反应物提供能量利用加热等方法，给反应物提供能量，使更多，使更多反应物分子获得活化能，

20、从而增大活化分子数反应物分子获得活化能，从而增大活化分子数目，等于提高了活化分子的百分数，从而提高目，等于提高了活化分子的百分数，从而提高了有效碰撞的频率、加快反应速率。了有效碰撞的频率、加快反应速率。思路：思路：想办法提高有效碰撞的频率想办法提高有效碰撞的频率练习练习 填：是、不是填：是、不是1.实验室制氢气实验室制氢气,若向稀硫酸中加几滴硫酸铜溶液，若向稀硫酸中加几滴硫酸铜溶液，则产生则产生H2的速率加快的速率加快,该反应中硫酸铜该反应中硫酸铜 催化剂催化剂2.单独加热氯酸钾，产生氧气的速率小，而将少量单独加热氯酸钾，产生氧气的速率小，而将少量高锰酸钾和氯酸钾混合共热制氧气，产生氧气的速高

21、锰酸钾和氯酸钾混合共热制氧气，产生氧气的速率明显加快，该实验中高锰酸钾率明显加快，该实验中高锰酸钾 催化剂催化剂不是不是不是不是Cu-Zn-H2SO4原电池一部分是一部分是KMnOKMnO4 4本身产生的本身产生的O O2 2，一部分是是因为一部分是是因为KMnOKMnO4 4发生分解生成了发生分解生成了MnOMnO2 2，做为氯酸钾的催化剂促使其快速分解做为氯酸钾的催化剂促使其快速分解. .2KMnO2KMnO4 4=K=K2 2MnOMnO4 4+MnO+MnO2 2+O+O2 2() )2KClO2KClO3 3=2KCl+3O=2KCl+3O2 2（催化剂，（催化剂，） 3. 是发生化

22、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必要条件。是发生化学反应的充分必要条件。 4.活化分子指的是能够活化分子指的是能够 。 5.活化能的大小意味着一般分子成为活化分子活化能的大小意味着一般分子成为活化分子的的 ， 活化能的大小不影响活化能的大小不影响 ， 活化能的作用在于使活化能的作用在于使 。 6.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7.什么是有效碰撞？什么是有效碰撞？8.某一化学反应的速率大小与单位时间某一化学反应的速率大小与单位时间内内 有关有关 。9.什么是活化分子？什么是活化分子？ 引起分子间的化学反应的碰撞是有效碰撞引起分子间的化学反应的碰撞是有效碰撞 有效碰撞的次数有效碰撞的次数 具有较高能量，能够发生有效碰撞的分子是活化分子具有较高能量，能够发生有效碰撞的分子是活化分子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，但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关