人教选修4化学反应原理：序言(有效碰撞理论)课件.pptx

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1、化学反应原理化学反应原理-绪言化学的精髓和魅力所在是化学的精髓和魅力所在是:化学反应原理化学反应原理（规律）（规律）人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)什么是化学？著名科学家R布里斯罗在就任美国化学会会长期间写了一部经典的著作，名为化学的今天和明天。在该书的副标题中，化学被神圣地定义为“一门中心的、实用的、创造性的科学中心的、实用的、创造性的科学”。与人类已知的几百万种生物相比，已知的化合物已达数亿种，近来每年化学家创造的新化合物就达100万种以上。化学与制药、石油、橡胶、造纸、建材、钢铁、食品、纺织、皮革

2、等与国民经济息息相关的产业衰荣与共。据统计，大约有50%的工业化学家活跃在这些行业中。为了保卫地球、珍惜环境，化学家们开创了绿色时代。“绿色化学”正在努力并且已经能够做到：使天空更清洁，使化工厂排放的水与取用时一样干净。1 1 1 1、化学研究的核心问题是：、化学研究的核心问题是：、化学研究的核心问题是：、化学研究的核心问题是：2 2 2 2、化学中最具有创造性的工作是：、化学中最具有创造性的工作是：、化学中最具有创造性的工作是：、化学中最具有创造性的工作是：3 3 3 3、如何实现这个过程、如何实现这个过程、如何实现这个过程、如何实现这个过程？化学反应的原理和过程化学反应的原理和过程设计和创

3、造新的分子设计和创造新的分子利用已发现的原理、理论来进行设计并实现这个过程利用已发现的原理、理论来进行设计并实现这个过程这就是学习化学反应原理的目的这就是学习化学反应原理的目的氢气与其他物质的反应氢气与其他物质的反应 反应条件及现象反应条件及现象难易程度难易程度H H2 2+F+F2 2阴暗、爆炸阴暗、爆炸易易H H2 2+Cl+Cl2 2光照、爆炸或点燃光照、爆炸或点燃较易较易H H2 2+N+N2 2高温、高压、催化剂高温、高压、催化剂难难问题：问题：1.观察表格信息，思考为什么反应的快慢、难易程度不同？或者说观察表格信息，思考为什么反应的快慢、难易程度不同？或者说反应的反应的快慢、难易程

4、度与什么有关系？快慢、难易程度与什么有关系？-内因结论结论1：影响化学反应速率的根本原因是反应物本身的性质。：影响化学反应速率的根本原因是反应物本身的性质。2.将H2+2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，而且只要配比适当，可以完全转化成生成物。由此说明了什么问题？3.H2+N2即使在高温、高压、催化剂条件下，也不可能完全转化为生成物。由此你又能得出什么结论？-外因结论结论2 2：内部因素已经具备了，内部因素已经具备了，不同的外界条件都能够不同程度不同的外界条件都能够不同程度的改变化学反应的速率。的改变化学反应的速率。结论结论3 3：有些反应是有一定限度的。：

5、有些反应是有一定限度的。分析化学反应的视角分析化学反应的视角物质变化物质变化方向方向快慢快慢能量变化能量变化限度限度化学反应人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)化学反应与能量化学反应速率和化学平衡溶液中的离子平衡 电化学基础从能量变化的角度来探讨化学变化从能量变化的角度来探讨化学变化从能量变化的角度来探讨化学变化从能量变化的角度来探讨化学变化讨论了最基本的化学反应原理，包括反应讨论了最基本的化学反应原理，包括反应讨论了最基本的化学反应原理，包括反应讨论了最基本的化学反应原理，包括反应速速率、反应方向及反应限

6、度速速率、反应方向及反应限度速速率、反应方向及反应限度速速率、反应方向及反应限度从理论的高度来认识酸碱盐的本质及其在从理论的高度来认识酸碱盐的本质及其在从理论的高度来认识酸碱盐的本质及其在从理论的高度来认识酸碱盐的本质及其在溶液中的反应溶液中的反应溶液中的反应溶液中的反应电化学的基础知识（原电池、电解池、化电化学的基础知识（原电池、电解池、化电化学的基础知识（原电池、电解池、化电化学的基础知识（原电池、电解池、化学电源、金属电化腐蚀和防护）。学电源、金属电化腐蚀和防护）。学电源、金属电化腐蚀和防护）。学电源、金属电化腐蚀和防护）。平衡理论平衡理论及其应用及其应用化学能与热能化学能与热能电能的转

7、化电能的转化一、一、化学反应原理化学反应原理的基本内容的基本内容:人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)（1）化学反应是怎样发生的）化学反应是怎样发生的（2）为什么有的反应快、有的反应慢）为什么有的反应快、有的反应慢（3）它遵循怎样的规律）它遵循怎样的规律（4）如何控制化学反应才能为人所用）如何控制化学反应才能为人所用学习化学反应原理：学习化学反应原理：人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)那么那么那么那么如何来研究一个反应

8、，研究化学反应原理如何来研究一个反应，研究化学反应原理如何来研究一个反应，研究化学反应原理如何来研究一个反应，研究化学反应原理的基本的基本的基本的基本方法和思路方法和思路是怎样？是怎样？是怎样？是怎样？二、二、二、二、研究化学反应原理的思路与方法研究化学反应原理的思路与方法研究化学反应原理的思路与方法研究化学反应原理的思路与方法 简化简化概念模型法概念模型法概念模型法概念模型法简化后的有效碰撞模型简化后的有效碰撞模型请仔细阅读课本绪言请仔细阅读课本绪言请仔细阅读课本绪言请仔细阅读课本绪言P2-4P2-4页内容页内容页内容页内容人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选

9、修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)（一）设想（一）设想 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，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，忽略了分子与分子之间的相互作用力，分子之间不存在牵制关系，因忽略了分子与分子之间的相互作用力，分子之间不存在牵制关系，因此，在常温常压下，可以认为气体分子的此，在常温常压下，可以认为气体分子的运动是运动是自由的自由的，因而，它们，因而，它们之间的之间的碰撞可以视为是碰撞可以视为是随机的随机的。（二）（二）模型的基本构架【研究情景】【研究情景】在一个洁净的容器中，使H2和O2按体积比2：1的比例混合，气体

10、分子因自由运动而不断相互碰撞(互相接触)这是发生化学反应的必要条件。人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)事实：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H2、O2自身或它们之间的碰撞频率为2.3551010次/s。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，但事实并非如此。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，即有效碰撞。【假设1】反应物分子之间只要相互碰撞就能发生化学反应。反应物间反应物间接触接触才能发生化学反应才能发生

11、化学反应分子不停运动分子不停运动接触接触碰撞碰撞有效碰撞有效碰撞无效碰撞无效碰撞人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)思考：什么是有效碰撞？什么是有效碰撞？结论分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件而有效碰撞是发生化学反应的充要条件1 1、有效碰撞、有效碰撞能够导致分子中化学键断裂，引起化学反应的碰撞。能够导致分子中化学键断裂，引起化学反应的碰撞。人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)思考：思考：为什么有的碰撞可以发生反应为什

12、么有的碰撞可以发生反应(有效碰撞有效碰撞)，而有的不能发生反应，而有的不能发生反应(无效碰撞无效碰撞)?)?推断：一定与分子本身的性质和能量有关。推断：一定与分子本身的性质和能量有关。无效碰撞无效碰撞无效碰撞无效碰撞有效碰撞有效碰撞有效碰撞有效碰撞人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)无效碰撞无效碰撞无效碰撞无效碰撞有效碰撞有效碰撞有效碰撞有效碰撞人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)发生有效碰撞的条件发生有效碰撞的条件推论

13、：某一个化学反应的速率大小与单位时间内分子有效碰撞的次数有关，单位时间内有效碰撞的次数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，该反应的速率该反应的速率越快。越快。越快。越快。（1）发生碰撞的分子必须有）发生碰撞的分子必须有足够高的能量足够高的能量（2）分子发生碰撞时必须有）分子发生碰撞时必须有合理的取向合理的取向人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)2 2、活化分子、活化分子具有较高能量，有可能发生有效碰撞的分子。具有较高能量，有可能发生有效碰撞的分子。活化分子具有的高能量从何来?吸收外界能量（如加热、光照等）分

14、子间碰撞时，能量交换不均衡而出现较高能量的分子。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，还与碰撞有效碰撞，还与碰撞的角度有关的角度有关。（碰撞时的取向合适不合适）（碰撞时的取向合适不合适）（活化分子间的碰撞只有取向正确的才是有效碰撞，才（活化分子间的碰撞只有取向正确的才是有效碰撞，才能引起化学变化）能引起化学变化）有效碰撞次数的有效碰撞次数的有效碰撞次数的有效碰撞次数的多少多少与与与与单位体积内单位体积内反应物中反应物中反应物中反应物中活化分活化分子的多少子的多少有关。有关。有关。有关。结论3、活化能、活

15、化能活化分子高出反应物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。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。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热吸热反反应还是应还是放热放热反应反应?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E2-E1是反应热内因起主要决定作用内因起主要决定作用活化能作用活化能作用：使反应物活化，从而启动反应或改变反应速率：使反应物活化，从而启动反应或改变反应速率从上图可知：活化能与化学反应难易有什么关系？从上图可知：活化能与化学

16、反应难易有什么关系？活化能高，反应难；活化能低，反应易。活化能高，反应难；活化能低，反应易。我们知道在我们知道在我们知道在我们知道在2H2H2 2O O2 2=O=O2 2+2 2H H2 2O O反应中加入催化剂反应中加入催化剂反应中加入催化剂反应中加入催化剂MnOMnO2 2会加速会加速会加速会加速H H2 2O O2 2的分解，你知道为什么吗的分解，你知道为什么吗的分解，你知道为什么吗的分解，你知道为什么吗?为什么活化能高的反应不容易发生呢？为什么活化能高的反应不容易发生呢？活化能高，活化能高，活化分子的百分数低活化分子的百分数低，反应难。，反应难。结论：结论：活化分子的活化分子的多少多

17、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性质决定。决定。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，单位时间内有效碰撞，单位时间内有效碰撞越多越多，反应速率，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。常用的提供活化能的方法：常用的提供活化能的方法：加热加热、光照光照、超声波超声波、核辐射核辐射、外加磁场外加磁场活化能高，活化分子的百分数

18、低，反应难；活化能低，活化分子的百分数高，反应易。人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)有没有活化能为有没有活化能为0 0的化学反应？的化学反应？案例案例案例案例1 1 1 1：AgNOAgNOAgNOAgNO3 3 3 3溶液与溶液与溶液与溶液与NaClNaClNaClNaCl溶液混合溶液混合溶液混合溶液混合离子间的反应瞬间完成离子间的反应瞬间完成离子间的反应瞬间完成离子间的反应瞬间完成可看作活化能为可看作活化能为可看作活化能为可看作活化能为0 0 0 0案例案例案例案例2 2 2 2：在高空：在高空：在高

19、空：在高空5085Km5085Km5085Km5085Km的大气层，平均温度只有的大气层，平均温度只有的大气层，平均温度只有的大气层，平均温度只有-50-50-50-50，存在大量自由原，存在大量自由原，存在大量自由原，存在大量自由原子之间的反应，不需要活化能的推动。子之间的反应，不需要活化能的推动。子之间的反应，不需要活化能的推动。子之间的反应，不需要活化能的推动。反应活化能为反应活化能为反应活化能为反应活化能为0 0 0 0的反应：的反应：的反应：的反应：自由移动的原子或离子之间的反应自由移动的原子或离子之间的反应自由移动的原子或离子之间的反应自由移动的原子或离子之间的反应人教选修4化学反

20、应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)思考：催化剂在我们提高生产效率和经济效益中起关键作用，试想一下为什么催化剂能提高反应速率？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。4、催、催 化化 剂（触媒）剂（触媒）人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)催化剂作用：催化剂作用：可以降低化学反应所需的活化能可以降低化学反应所需的活化能可以降低化学反应所需的活化能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

21、，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，反应速率大幅提高。的百分数，从而提高了有效碰撞的频率，反应速率大幅提高。能能量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降低反应的活化能来加快反应的速率人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)思考：思考：1、加入催化剂为什么可以加快反应速率、加入催化剂为什么可以加快反应速率？2、加入催化剂对反应热有没有影响？、加入催化剂对反应热有没有影响？催化剂通过降低反应的活

22、化能来加快反应速率催化剂通过降低反应的活化能来加快反应速率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”，但是对这个化，但是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。学反应前后的能量变化（反应热）并不产生任何影响。人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)催化剂与反应物结合为中间产物，降低了反应的活化能，使活化分子百分数大大增加，反应速率大大加快。反应结束，中间产物消失，催化剂复原。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人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共

23、34张PPT)人教选修4化学反应原理：序言（有效碰撞理论）(共34张PPT)2、活化能的大小意味着反应的难易程度活化能的大小意味着反应的难易程度，活化能越大则越难反，活化能越大则越难反应应,反之越易。反之越易。3 3、不同的反应所需的活化能差别很大，活化能越小，活化分子、不同的反应所需的活化能差别很大，活化能越小，活化分子所占的百分率越大，反应速率越大所占的百分率越大，反应速率越大注意：注意：1、反应热的大小与活化能大小无关，与催化剂无关反应热的大小与活化能大小无关，与催化剂无关。仅与反。仅与反应物与生成物具有的总能量差有关。应物与生成物具有的总能量差有关。活化分子百分数活化分子百分数=活化分

24、子数活化分子数总分子数总分子数100%有效碰撞有效碰撞 活化分子活化分子 活化能活化能 催化剂催化剂 能发生化能发生化学反应的碰学反应的碰撞叫有效碰撞叫有效碰撞。撞。具有足够的能具有足够的能量能发生有效碰量能发生有效碰撞的分子叫活化撞的分子叫活化分子。分子。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。能改变化学反能改变化学反应速率，而本身应速率，而本身质量和化学性质质量和化学性质在反应前后不变在反应前后不变的物质。的物质。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？小结小结普通普通分子分子得到能量得到能量活化活化分子分子合理合理取向的取向的碰

25、撞碰撞有效有效碰撞碰撞新物质新物质能量能量活化能活化能 某一化学反应的速率大小与某一化学反应的速率大小与单位时间内分子的有效碰撞次数单位时间内分子的有效碰撞次数有关；而有效碰撞次数有关；而有效碰撞次数的多少与的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少单位体积内反应物中活化分子的多少有关；活化分子的多少又与有关；活化分子的多少又与该反应活化该反应活化能的大小能的大小有关。活化能的大小是由该反应的有关。活化能的大小是由该反应的反应物分子的性质反应物分子的性质决定的，而反应物分子决定的，而反应物分子的性质又与的性质又与分子的内部结构分子的内部结构密切相关。密切相关。通过绪言的学习通过绪言的学习,初步了

26、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，认识认识催化剂催化剂对于化学科学研究和化工生产的巨大作用，为其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。后的学习打下基础。还知道:某一化学反应的速率大小与单位时间内分子的有效碰撞次数有关;而有效碰撞次数的多少与单位体积活化分子百分数有关;活化分子的多少又与该反应活化能的大小有关。活化能的大小是由该反应的反应物分子性质决定的,而反应物分子的性质又与分子的内部结构密切相关。碰撞是发生化学反应的必要条件，是发生化学反应的必要条件，有效碰撞是发生化学反应的是发生化学反应的充分条件。充分条件。浓度

27、越高，反应速率越快 原因：浓度增大，单位体积的活化分子数增多，单位时间内的有效碰撞次数增多练习：练习：活化能、活化分子、有效碰撞等概念模型的实际应用活化能、活化分子、有效碰撞等概念模型的实际应用 有气体参加的反应，压强越高，反应速率越快原因：压强增大，浓度就增大，单位体积内的活化分子数增多，单位时间内的有效碰撞次数增多 温度越温度越高高，反应速率，反应速率越越快快原因：温度原因：温度升高升高，活化分子百分数活化分子百分数增加，单位时间内的增加，单位时间内的有效碰有效碰撞次数撞次数增多。增多。加催化剂反应速率加催化剂反应速率加快加快（影响力：催化剂（影响力：催化剂 温度温度 浓度）。浓度）。原因

28、：催化剂能原因：催化剂能降低降低活化能活化能，使，使活化分子数活化分子数大大增加，单位时大大增加，单位时间内的间内的有效碰撞次数有效碰撞次数显著增多。显著增多。随堂练习练习：练习：下列说法错误的是下列说法错误的是A.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,才能发生化学反应才能发生化学反应B.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.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.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.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.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.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.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学习化学的方法1.加强预习，做有准备的学习；2.专心上课，做有时效的学习；3.及时练习，做有基础的学习；4.会提问题，做有反思的学习；5.乐于动手，做有生活的学习。