化学选修4-化学反应原理《绪言》.ppt

化学反应原理 第一课时绪言 1 为什么Na2CO3明明是盐却被叫做纯碱 显碱性 2 制备金属铝为什么不是电解AlCl3而是电解Al2O3 3 为什么有些反应明明是放热的却需要点燃 4 为什么工业合成氨需要在高温高压下进行 课题引入 让我们一起进入 化学反应原理 的殿堂 为实现高效的工业生产 创造新型的分子打下坚实的理论基础 同学们你想知道以下问题的答案吗 这些问题均可以在这本选修4 化学反应原理 中找到答案 5 化学反应是怎样发生的 6 为什么有的反应快 有的反应慢 7 它遵循怎样的规律 8 如何控制化学反应才能为人所用 1 化学研究的核心问题是 2 化学中最具有创造性的工作是 3 如何实现这个过程 化学反应的原理和过程 设计和创造新的分子造福人类 利用已发现的原理 理论来进行设计并实现这个过程 思考问题打开思路 一 请同学们仔细阅读以下几句话 了解一下学习化学反应原理的必要性 4 所以我们必须对清楚才能做到 必须知道 化学反应是怎样发生的 经历的过程 遵循的规律 如何有效去控制生产和化学污染 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的效益 这就是学习化学反应原理的目的 1 为什么难易程度不同 与什么有关系 结论1 影响化学反应速率根本原因是反应物本身性质 点燃 加热 高温 高压 催化剂 易 易 难 二 请同学们仔细思考以下几个问题 然后得出相应的结论 最后总结出化学反应原理所研究的范围包括什么 先独立思考然后举手回答 感觉自己总结不全的可以参照课本绪言P2 2 将H2 O2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 可以完全转化成生成物 这说明了什么 结论2 不同的外界条件都能够改变化学反应的速率 3 H2 N2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 结论3 有些反应是有一定限度的 选修4 化学反应原理 的基本内容 2 基本的化学反应原理 包括反应速速率 反应方向及反应限度 3 从理论的高度来认识酸 碱 盐的本质及其在溶液中的反应 1 从能量变化的角度来探讨化学变化 4 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 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 有效碰撞 2 活化分子 3 活化能 4 催化剂 理解概念深入探究 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 即我们从哪些方面来认识一个反应 概念模型法 请同学们阅读课本P3 4 找出以下几个概念 2 活化分子和有效碰撞之间的关系 1 你如何理解 有效碰撞是发生化学反应的充要条件 这句话 5 一个化学反应发生一般要经历哪些过程 3 活化能和反应热有什么关系 4 化学反应速率和有效碰撞 活化分子 活化能的关系 二 请同学们仔细思考以下几个问题 只要求独立思考 不要求回答 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 因此 在常温常压下 可以认为气体分子的运动是自由的 因而 它们之间的碰撞可以视为是随机的 1 设想 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 2 模型的基本构架 假设与事实 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2 355 1010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 这是发生化学反应的充分条件 一 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 分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件 有效碰撞是发生化学反应的充分条件 推论 某一个化学反应的速率大小与c有关 与单位时间内分子有效碰撞的次数 为什么有的碰撞可以发生反应 而有的不能发生反应 问题 一 发生碰撞的分子必须有足够高的能量 二 分子发生碰撞时必须有合理的取向 以HI为例探讨一下 2HI H2 I2与哪些因素有关系 问题 为什么有的碰撞可以发生反应 有效碰撞 而有的不能发生反应 无效碰撞 推断 一定与分子本身的性质和能量有关 结论 能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 还与碰撞的角度有关 化学反应是活化分子间的有效碰撞引起 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 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 有效碰撞 能引起化学变化的碰撞 理解 推论 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 单位体积中的活化分子数的多少又与什么有关 问题 三 活化能 什么是活化能 活化分子高出反应物分子平均能量的部分 看图 能量 反应过程 E1 E2 反应物 生成物 活化分子 活化能 反应热 该反应是吸热反应还是放热反应 活化能 活化分子平均能量高出反应物分子平均能量的部分 活化分子变成生成物分子放出的能量 反应热 E2 E1 单位体积中的活化分子数的多少又与什么有关 回答问题 结论 活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关 活化能的大小是由反应物分子的性质决定 内因 推论1 活化能越小 则一般分子成为活化分子越容易 则活化分子越多 则单位时间内有效碰撞越多 则反应速率越快 推论2 活化能是决定化学反应难易的关键 活化能越小 一般分子成为活化分子越容易 则反应条件越简单 活化能高 活化分子的百分数低 反应难 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等 加热 光照 超声波 核辐射 外加磁场 若把活化能降低 降低一般分子成为活化分子的 门槛 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 问题 4 活化能为 0 的例子是怎么回事 提示可以参考课本第4页上面一段话 1 对于 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并不产生任何影响 这一句话如何理解 3 为什么可燃物有氧气参与 还必须达到着火点才能燃烧 2 催化剂主要作用是提高化学反应速率 试想一下为什么催化剂能提高反应速率 能量 反应过程 E1 E2 反应物 生成物 活化分子 活化能 活化分子变成生成物分子放出的能量 反应热 没加催化剂 加了催化剂 催化剂通过降低反应的活化能来加快反应速率 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 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 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 三 催化剂 触媒 催化剂有正催化剂 默认 和负催化剂之分 催化剂作用 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百分数 从而提高了有效碰撞的频率 反应速率大幅提高 加入催化剂能降低活化分子的 门槛 所以活化分子数增加 活化分子百分数增加 碰撞有效碰撞活化分子活化能 就下列的每个词说句话 试试看 常温常压下 每个氢分子和氧分子自身或它们之间每秒平均碰撞2 355 1010次 如果每一次碰撞都能发生反应 那么整个容器内的氢气和氧气将在瞬间变成水 能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞 碰撞是发生化学反应的必要条件 有效碰撞才是发生化学反应的充分条件 具有足够的能量能发生有效碰撞的分子叫活化分子 活化分子间要发生有效碰撞 还要有合适的取向 活化分子所多出的那部分能量叫活化能 在相同条件下 反应的活化能越大 则该反应的速率越小 归纳总结 一个反应要发生一般要经历哪些过程 普通分子 活化能 活化分子 合理取向的碰撞 有效碰撞 随堂练习 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 才能发生化学反应B 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D 活化分子间每次碰撞都发生化学反应 有效碰撞 正确取向的碰撞 E 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G 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 2 参照反应Br H2HBr H的能量对反应历程的示意图 下列叙述中正确的 BC A 正反应为放热反应 D 加入催化剂可增大正反应速率 降低逆反应速率 C 加入催化剂 该化学反应的反应热不改变 B 正反应为吸热反应 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 单位体积活化分子百分数 的反应物分子性质 该反应活化能的大小 分子的内部结构 某一化学反应的速率大小与有关 而有效碰撞次数的多少与有关 活化分子的多少又与有关 活化能的大小是由该反应决定的 而反应物分子的性质又与密切相关 通过绪言的学习 初步了解 有效碰撞 活化分子与活化能 的概念模型 认识催化剂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 还知道 单位时间内分子的有效碰撞次数 主要可采用什么措施加快反应速率 加入催化剂 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 反应速率大幅提高 利用加热等方法 给反应物提供能量 使更多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 从而提高了有效碰撞的频率 加快反应速率 思路 想办法提高有效碰撞的频率 练习填 是 不是1 实验室制氢气 若向稀硫酸中加几滴硫酸铜溶液 则产生H2的速率加快 该反应中硫酸铜催化剂2 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 产生氧气的速率明显加快 该实验中高锰酸钾催化剂 不是 不是 Cu Zn H2SO4原电池 一部分是KMnO4本身产生的O2 一部分是是因为KMnO4发生分解生成了MnO2 做为氯酸钾的催化剂促使其快速分解 2KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 2KClO3 2KCl 3O2 催化剂 3 是发生化学反应的必要条件 是发生化学反应的充分条件 4 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的 活化能的大小不影响 活化能的作用在于使 6 常用的提供活化能的方法有等 碰撞 有效碰撞 发生有效碰撞的分子 难易 反应前后的能量变化 反应物活化 加热 光照 超声波 核辐射 外加磁场 7 什么是有效碰撞 8 某一化学反应的速率大小与单位时间内有关 9 什么是活化分子 引起分子间的化学反