Transcript 化学反应原理—绪言
绪 言 1 情景1 将H2 、O2混合，在室温条件下可以稳定存在数千年而 不反应，但点燃后却立刻发生剧烈的爆鸣，转化成水。而 且只要配比相当，可以完全转化成生成物。这说明了什么？ 推断：外界条件能够改变化学反应的速率。 结论:内部因素已经具备了，不同的外界条件能 够不同程度的改变化学反应的速率。 情景2 H2和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（氨）。这 又说明了什么？ 问题：能发生反应的物质，为什么反应不能进 行到底？ 推断：有些反应是有一定限度的（化学平衡、可逆 反应）。 选修4《化学反应原理》的基本内容: 1、从能量变化的角度来探讨化学变化。 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——化学平衡。 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。 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）—— 富有时代气息和应用广泛的一个领域。 4 那么 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？ 概念模型法 认识几个重要概念: 1、有效碰撞 3、活化能 2、活化分子 4、催化剂 一、简化后的有效碰撞模型 1、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，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。 6 一、简化后的有效碰撞模型 2、模型的基本构架 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。 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。 7 3、什么是有效碰撞？ 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单位体积、 单位时间内分子有效碰撞的次数有关 8 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、能量和取向有关。 二 、活化分子 1、什么是活化分子？ 能发生有效碰撞的分子 活化分子具有的高能量从何来? ①吸收外界能量 （如加热、光照等） ②分子间碰撞时，能量交换不均衡而出现较高能量的分 子。 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（取向）有关。 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数的多 少有关。 问题: 单位体积中的活化分子数的多少又与什么有关？ 10 2、活化能： 活化分子所多出的那部分能量叫活化能 活化能（又叫正活化能） 活化分子 能 量 E1 活化分子 变成生成 物分子放 出的能量 （逆活化 能） E2 反应物 该反应是吸热反 应还是放热反应? 反应热 生成物 活化能与反 应热有关吗? 反应过程 11 12江苏卷：某反应的反应过程中能量变化如图1 所示(图中E1 表示 正反应的活化能，E2 表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的 是（ C ） A. 该反应为放热反应 B. 催化剂能改变该反应的焓变 C. 催化剂能降低该反应的活化能 D. 逆反应的活化能大于正反应的活化能 12 问题1：活化能的作用是什么？ 活化能是决定化学反应难易的关键 活化能大小是由反应物分子的性质决定的。 内因 解释: 活化能高，一般分子成为活化分子越难，条件越苛 刻，活化分子的百分数低，反应速率越慢； 活化能低，一般分子成为活化分子越容易，条件越 简单，活化分子的百分数高，反应速率越快。 问题2：提供“活化能”的方法是什么？ 加热、光照、超声波、核辐射、磁场、等 13 问题3:活化能的大小决定了化学反应的难易， 它会影响反应热的大小吗？ 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。 问题4：活化能为“0”的例子是怎么回事？ 溶液中离子间的反应、自由原子间的反应 就下列的每个词说句话，试试看： 碰撞 有效碰撞 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2.355Х1010 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。 活化分子 活化能 能发生化学 具有足够的 反应的碰撞叫 能量能发生有 有效碰撞。 效碰撞的分子 碰撞是发生 叫活化分子。 化学反应的必 活化分子间 要条件，有效 要发生有效碰 碰撞才是发生 撞，还要有合 化学反应的充 适的取向。 分条件。 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。 15 一个反应要发生一般经历哪些过程？ 普通 分子 活化能 活化 分子 新物质 合理取向 的碰撞 有效 碰撞 能量 16 三、催 化 剂（触媒） 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。 怎样改变反应的活化能为来加快反应的速率？ 是何措施？ 没加催化剂 能 量 活化分子 E1 反应物 E2 反应热 生成物 加了催化剂 反应过程 18 催化原理：中间产物理论 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。 催化剂有正催化剂和负催化剂之分，没说 明时为正催化剂。 19 解 释 问 题 1、为什么可燃物有氧气存在时，还必 须达到着火点才能燃烧？ 2、催化剂在我们提高生产效率和经 济效益中起关键作用，它主要作用是 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？ 20 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: 某一化学反应的速率大小与单位体积、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。 21 有效碰撞 1. 碰撞 是发生化学反应的必要条件， 是发生化学反应的充分条件。 2.活化分子指的是能够发生有效碰撞的分子 。 3.活化能的大小意味着一般分子成为活化分 子的 难易 ，活化能的大小不影响反应前 后的能量变化，活化能的作用在于 使 反应物活化 。 4.常用的提供活化能的方法有 加热、光照、超声波、核辐射 、 外加碰场 等。 22 5.什么是有效碰撞？ 引起分子间的化学反应的碰撞是有效碰撞 6.某一化学反应的速率大小与单位时间 内 有效碰撞的次数 有关 。 7.什么是活化分子？ 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，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 23 随堂练习 8、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 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 24 变式题 [2012·全国卷] 反应A＋B→C(ΔH<0)分两步进行： ①A＋B→X(ΔH>0)，②X→C(ΔH<0)。下列示意图中， 能正确表示总反应过程中能量变化的是( D ) 25