化学选修4化学反应原理《绪言》

1、第一课时第一课时 绪言绪言1 1、为什么、为什么NaNa2 2COCO3 3明明是盐却被叫做纯碱、显碱性？明明是盐却被叫做纯碱、显碱性？2 2、制备金属铝为什么不是电解、制备金属铝为什么不是电解AlClAlCl3 3而是电解而是电解AlAl2 2O O3 3？3 3、为什么有些反应明明是放热的却需要点燃？、为什么有些反应明明是放热的却需要点燃？4 4、为什么工业合成氨需要在高温高压下进行？、为什么工业合成氨需要在高温高压下进行？课题引入课题引入 让我们一起进入让我们一起进入“化学反应原理化学反应原理”的殿堂，为实现高的殿堂，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！效的工业生产

2、，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？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这些问题均可以在这本选修4（化学反应原理）中找到答案。（化学反应原理）中找到答案。5 5、化学反应是怎样发生的、化学反应是怎样发生的? ?6 6、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? ?7 7、它遵循怎样的规律、它遵循怎样的规律? ?8 8、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? ?化学反应的原理和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

3、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，如何有效去控制，如何有效去控制生产和化学污染生产和化学污染，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产获得最高的效益！的效益！1、为什么难易程度不同，与什么有关系？、为什么难易程度不同，

4、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，然后得出相应的结论，（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举手回答，感觉自己总结不全的可以参照课本绪言P2。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

5、，但点燃后却会发生剧烈的爆炸反应，而且只要配比相当，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。选修选修4 4化学反应原理化学反应原理的基本内容的基本内容: :2 2、基本的基本的化学反应原理：化学反

6、应原理：包括包括反应速反应速速率速率、反应方向反应方向及及反应限度反应限度。3 3、从从理论的高度理论的高度来认识来认识酸、碱、盐酸、碱、盐的的本本质质及其在溶液中的及其在溶液中的反应反应。1 1、从从能量变化能量变化的角度来探讨化学变化。的角度来探讨化学变化。4 4、电化学电化学的基础知识（的基础知识（原电池、电解池、原电池、电解池、化学电源、金属电化腐蚀和防护化学电源、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 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、催化剂理解概念理解概念 深入探究深入探究

7、（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，请同，请同学们阅读课本学们阅读课本P3-4，找出以下几个概念，找出以下几个概念:2、活化分子和有效碰撞之间的关系？、活化分子和有效碰撞之间的关系？1、你如何理解、你如何理解“有效碰撞是发生化学反应的充要有效碰撞是发生化学反应的充要条件条件”这句话？这句话？5、一个化学反应发生一般要经历哪些过程？、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？、活化能和反应热有什

8、么关系？4、化学反应速率和有效碰撞、活化分子、活化能、化学反应速率和有效碰撞、活化分子、活化能的关系？的关系？（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，只要求独立思考，不要求回答。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自由的自由的，因而，

9、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自身自身或它们之间的碰撞频率为或

10、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这是发这是发生化学反应的生化学反应的充充要要条件条件。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

11、的碰撞碰撞是发生化学反应的是发生化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要条件充要条件推论：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以以HI为例探讨一下为例探讨一下: 2HI = H2 + I2 与哪些因素有关系？与哪些因

12、素有关系？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。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

13、学变化的碰撞有效碰撞：能引起化学变化的碰撞理解：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。 单位体积中的单位体积中的活化分子数的多少活化分子数的多少又与什么有关？又与什么有关？问题问题: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

14、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应热 = E2 - E1 单位体积中的单位体积中的活化分子数的多少活化分子数的多少又与什么有关？又与什么有关？回答问题回答问题: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

15、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，

16、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？ 问题问题4、活化能为、活化能为“0”的例子是怎么回事？（提示可的例子是怎么回事？（提示可以参考课本第以参考课本第4页上面一段话）页上面一段话） 1、对于、对于“活化能的大小虽然意味着一般分子成为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能量变化并不产生任何影响”这一句话如何理解？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、为什么可燃物有氧气参与，还必须达到着火点才能燃烧？点才能燃烧？2、催化剂主要作用

17、是提高化学反应速率，试想、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？一下为什么催化剂能提高反应速率？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

18、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(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

19、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反应的碰撞叫有效碰撞叫

20、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分学反应的充分条件条件。 具有足够的具有足够的能量能发生能量能发生有效碰撞的有效碰撞的分子叫活化分子叫活化分子。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

21、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有效碰撞有效碰撞正确取向的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

22、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

23、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

24、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”、“活化分活化分子与活化能子与活化能”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，为其后的学习打学研究和化工生产的巨大作用，为其后的学习打下基础。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

25、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，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

26、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