化學(xué)反應(yīng)原理緒言

1、1 緒緒 言言21、化學(xué)研究的核心問題是：、化學(xué)研究的核心問題是：2、化學(xué)中最具有創(chuàng)造性的工作是：、化學(xué)中最具有創(chuàng)造性的工作是：3、如何實現(xiàn)這個過程？、如何實現(xiàn)這個過程？化學(xué)反應(yīng)的原理和過程化學(xué)反應(yīng)的原理和過程設(shè)計和創(chuàng)造新的分子造福人類設(shè)計和創(chuàng)造新的分子造福人類 利用已發(fā)現(xiàn)的原理、理論來進(jìn)行利用已發(fā)現(xiàn)的原理、理論來進(jìn)行設(shè)計并實現(xiàn)這個過程設(shè)計并實現(xiàn)這個過程3化學(xué)反應(yīng)的原理的理解化學(xué)反應(yīng)的原理的理解4、所以我們必須對、所以我們必須對 清楚才能清楚才能做到。做到。必須知道：必須知道：化學(xué)反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)是怎樣發(fā)生的怎樣發(fā)生的，經(jīng)經(jīng)歷的過程歷的過程，遵循的規(guī)律遵循的規(guī)律，如何有效去控制，如何有效去控制生

2、產(chǎn)和化學(xué)污染生產(chǎn)和化學(xué)污染，只有解決好這些，只有解決好這些，才能使化學(xué)研究和化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)獲得最高才能使化學(xué)研究和化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)獲得最高的效益！的效益！這就是學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的目的這就是學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的目的4那么那么研究化學(xué)反應(yīng)原理包含哪些基本內(nèi)容？研究化學(xué)反應(yīng)原理包含哪些基本內(nèi)容？情景情景1氫氣與其他物質(zhì)的反應(yīng)氫氣與其他物質(zhì)的反應(yīng)反應(yīng)條件反應(yīng)條件難易程度難易程度H2 + O2H2 + CuOH2 + N2問題問題:為什么難易程度不同，與什么有關(guān)系？為什么難易程度不同，與什么有關(guān)系？結(jié)論：結(jié)論：影響化學(xué)反應(yīng)速率的根本原因影響化學(xué)反應(yīng)速率的根本原因 是是反應(yīng)物本身的性質(zhì)。反應(yīng)物本身的性質(zhì)。內(nèi)因內(nèi)因

3、點燃點燃加熱加熱高溫、高壓、高溫、高壓、催化劑催化劑易易易易難難5情景情景2 2將將H2 +O2混合，在室溫條件下可以穩(wěn)定混合，在室溫條件下可以穩(wěn)定存在數(shù)百年，但點燃后卻會發(fā)生劇烈的存在數(shù)百年，但點燃后卻會發(fā)生劇烈的爆炸反應(yīng)，而且只要配比相當(dāng)，可以完爆炸反應(yīng)，而且只要配比相當(dāng)，可以完全轉(zhuǎn)化成生成物。全轉(zhuǎn)化成生成物。這說明了什么？這說明了什么？不同的外界條件都能夠不同的外界條件都能夠改變化學(xué)反應(yīng)改變化學(xué)反應(yīng)的速率。的速率。結(jié)論結(jié)論: :6情景情景3 3H2+N2即使在高溫、高壓、催化劑的即使在高溫、高壓、催化劑的條件下反應(yīng)條件下反應(yīng)也不能完全轉(zhuǎn)化也不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，為生成物，這又說明了什么？

4、這又說明了什么？有些反應(yīng)是有些反應(yīng)是有一定限度有一定限度的的綜綜 上上 所所 述述結(jié)結(jié)論論7選修選修4化學(xué)反應(yīng)原理化學(xué)反應(yīng)原理研究的范圍是：研究的范圍是：2 2、基本的基本的化學(xué)反應(yīng)原理：化學(xué)反應(yīng)原理：包括反應(yīng)速包括反應(yīng)速速率、反應(yīng)方向及反應(yīng)限度。速率、反應(yīng)方向及反應(yīng)限度。3 3、從從理論的高度理論的高度來認(rèn)識酸、堿、鹽的本來認(rèn)識酸、堿、鹽的本質(zhì)及其在溶液中的反應(yīng)。質(zhì)及其在溶液中的反應(yīng)。1 1、從從能量變化能量變化的角度來探討化學(xué)變化。的角度來探討化學(xué)變化。4 4、電化學(xué)電化學(xué)的基礎(chǔ)知識（的基礎(chǔ)知識（原電池、電解池、原電池、電解池、化學(xué)電源、金屬電化腐蝕和防護(hù)化學(xué)電源、金屬電化腐蝕和防護(hù)）富富

5、有時代氣息和應(yīng)用廣泛的一個領(lǐng)域。有時代氣息和應(yīng)用廣泛的一個領(lǐng)域。8那么 如何來研究一個反應(yīng)，研究化學(xué)反應(yīng)原理如何來研究一個反應(yīng)，研究化學(xué)反應(yīng)原理的基本的基本方法和思路方法和思路是怎樣？是怎樣？認(rèn)識幾個認(rèn)識幾個重要重要概念概念: :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、催化劑、催化劑概念模型法概念模型法9一、簡化后的有效碰撞模型 氣體分子之間通常存在著比氣體分子氣體分子之間通常存在著比氣體分子本身的體積要大得多的空間，本身的體積要大得多的空間，忽略了分子忽略了分子與分子之間的相互作用力，分子之間不存與分子之間的相互作用力，分子之間不存在牽制關(guān)系，在牽制

6、關(guān)系，因此，在常溫常壓下，可以因此，在常溫常壓下，可以認(rèn)為氣體分子的認(rèn)為氣體分子的運動是運動是自由的自由的，因而，它，因而，它們之間的們之間的碰撞可以視為是碰撞可以視為是隨機(jī)的隨機(jī)的。1、設(shè)想10一、簡化后的有效碰撞模型 在一個潔凈的容器中，使在一個潔凈的容器中，使H H2 2和和O O2 2按體積比按體積比2 2：1 1的比的比例混合，氣體分子例混合，氣體分子因自由運動而不斷相互碰撞因自由運動而不斷相互碰撞( (互相接互相接觸觸)這是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的這是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件必要條件。2、模型的基本構(gòu)架假設(shè)與事實：假設(shè)與事實：研究結(jié)果表明，從分子的熱運動看，分子研究結(jié)果表明，從分子的熱運動看，

7、分子發(fā)生碰撞的機(jī)會很多。如在常溫常壓下每個發(fā)生碰撞的機(jī)會很多。如在常溫常壓下每個H H2 2、O O2 2自身或自身或它們之間的碰撞頻率為它們之間的碰撞頻率為2.3552.35510101010次次/s/s。假如每次碰撞。假如每次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則化學(xué)變化瞬間即可完成，但事實都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則化學(xué)變化瞬間即可完成，但事實并非如此。并非如此。結(jié)論：結(jié)論：并不是每次分子間的碰撞都會引起化學(xué)反應(yīng)，只并不是每次分子間的碰撞都會引起化學(xué)反應(yīng)，只有其中有其中部分的氣體分子碰撞是有效的部分的氣體分子碰撞是有效的，即有效碰撞，即有效碰撞這是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的這是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充分條件充分條件。113 3、

8、什么是什么是有效碰撞？有效碰撞？ 有效碰撞有效碰撞 能夠?qū)е路肿又谢瘜W(xué)鍵斷能夠?qū)е路肿又谢瘜W(xué)鍵斷裂，引起化學(xué)反應(yīng)的碰撞。裂，引起化學(xué)反應(yīng)的碰撞。分子間的分子間的碰撞碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件必要條件 有效碰撞有效碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充分條件充分條件推論：推論：某一個化學(xué)反應(yīng)的速率大小與某一個化學(xué)反應(yīng)的速率大小與單位單位時間內(nèi)分子時間內(nèi)分子有效碰撞的次數(shù)有效碰撞的次數(shù)有關(guān)有關(guān)12問題：問題：為什么有的碰撞可以發(fā)生反應(yīng)為什么有的碰撞可以發(fā)生反應(yīng)( (有效有效碰撞碰撞) )，而有的不能發(fā)生反應(yīng)，而有的不能發(fā)生反應(yīng)( (無效碰撞無效碰撞)?)?推斷：一定與分子本身的性

9、質(zhì)和能量有關(guān)。推斷：一定與分子本身的性質(zhì)和能量有關(guān)。13NO2和CO的反應(yīng)過程 14二二 、活、活 化化 分分 子子1 1、什么是什么是活化分子？活化分子？具具較高能量較高能量，有可能，有可能發(fā)生有效碰撞發(fā)生有效碰撞的分子的分子吸收外界能量吸收外界能量 （如加熱、光照等）（如加熱、光照等） 分子間碰撞時，能量交換不均衡而出現(xiàn)分子間碰撞時，能量交換不均衡而出現(xiàn)較高能量的分子。較高能量的分子?；罨肿泳哂械母吣芰繌暮蝸砘罨肿泳哂械母吣芰繌暮蝸? ?15結(jié)論：結(jié)論： 能發(fā)生有效碰撞的分子能發(fā)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，還

10、有效碰撞，還與碰撞的角度有關(guān)。與碰撞的角度有關(guān)。推論：推論：有效碰撞次數(shù)的有效碰撞次數(shù)的多少多少與與單位體積單位體積內(nèi)反應(yīng)物中內(nèi)反應(yīng)物中活化分子數(shù)的多少活化分子數(shù)的多少有有關(guān)。關(guān)。16活化分子的多少又與活化分子的多少又與什么有關(guān)什么有關(guān)？問題問題:172 2、活、活 化化 能能 活化分子平均能量高出反應(yīng)物分子平活化分子平均能量高出反應(yīng)物分子平均能量的部分。均能量的部分。問題問題4：活化能為活化能為“0”的例子是怎么回事？的例子是怎么回事？問題問題3:活化能的大小決定了化學(xué)反應(yīng)的難易，它活化能的大小決定了化學(xué)反應(yīng)的難易，它會影響反應(yīng)熱的大小嗎？會影響反應(yīng)熱的大小嗎？問題問題1：活化能的作用是什么

11、？活化能的作用是什么？問題問題2：提供提供“活化能活化能”的途徑是什么？的途徑是什么？不會不會使反應(yīng)物活化使反應(yīng)物活化18能量能量反應(yīng)過程反應(yīng)過程E1E2反應(yīng)物反應(yīng)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變成生成變成生成物分子放物分子放出的能量出的能量該反應(yīng)是該反應(yīng)是吸熱反吸熱反應(yīng)應(yīng)還是還是放熱放熱反應(yīng)反應(yīng)?活化能與反活化能與反應(yīng)熱有關(guān)嗎應(yīng)熱有關(guān)嗎?反應(yīng)熱反應(yīng)熱19NO2和CO反應(yīng)過程中能量的變化 20解釋解釋:活化能活化能越小，越小，一般分子成為活化分子一般分子成為活化分子越容易越容易，則反應(yīng)，則反應(yīng)條件越簡單。條件越簡單。則單位體積中活化分子數(shù)則單位體積中活化分子數(shù)越多越

12、多，單位時，單位時間內(nèi)的有效碰撞間內(nèi)的有效碰撞越多越多，反應(yīng)速率，反應(yīng)速率越快。越快?；罨芨撸罨肿拥陌俜?jǐn)?shù)低，反應(yīng)難；活化能高，活化分子的百分?jǐn)?shù)低，反應(yīng)難； 活化能低，活化能低，活化分子的百分?jǐn)?shù)高，反應(yīng)易?；罨肿拥陌俜?jǐn)?shù)高，反應(yīng)易?；罨艿拇笮‰m然意味著一般分子成為活化分子的活化能的大小雖然意味著一般分子成為活化分子的難難易易，但是卻對這個化學(xué)反應(yīng)前后的，但是卻對這個化學(xué)反應(yīng)前后的能量變化能量變化并不產(chǎn)生并不產(chǎn)生任何影響。任何影響?；罨苁菦Q定化學(xué)反應(yīng)難易的關(guān)鍵活化能是決定化學(xué)反應(yīng)難易的關(guān)鍵 活化分子的活化分子的多少多少與該反應(yīng)的活化能的與該反應(yīng)的活化能的大小大小有關(guān)，有關(guān)，活化能活化

13、能大小大小是由反應(yīng)物分子的是由反應(yīng)物分子的性質(zhì)決定性質(zhì)決定的。的。內(nèi)因內(nèi)因21一個反應(yīng)要發(fā)生一般經(jīng)歷哪些過程？一個反應(yīng)要發(fā)生一般經(jīng)歷哪些過程？普通普通分子分子活化能活化能活化活化分子分子合理取向合理取向的碰撞的碰撞有效有效碰撞碰撞新物質(zhì)新物質(zhì)能量能量22 在化學(xué)反應(yīng)中能改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速率，在化學(xué)反應(yīng)中能改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速率，而本身質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后不變的物質(zhì)。而本身質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后不變的物質(zhì)。三、催三、催 化化 劑（觸媒）劑（觸媒）怎樣改變反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)的速率？是怎樣改變反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)的速率？是何措施？何措施？能量能量反應(yīng)過程反應(yīng)過程生成物生成物反應(yīng)物反應(yīng)物

14、反應(yīng)熱反應(yīng)熱E E1 1E E2 2活化分子活化分子加了催化劑加了催化劑沒加催化劑沒加催化劑23 催化劑與反應(yīng)物結(jié)合為中間產(chǎn)物，降低催化劑與反應(yīng)物結(jié)合為中間產(chǎn)物，降低了反應(yīng)的活化能，使活化分子百分?jǐn)?shù)大大了反應(yīng)的活化能，使活化分子百分?jǐn)?shù)大大增加，反應(yīng)速率大大加快。反應(yīng)結(jié)束，中增加，反應(yīng)速率大大加快。反應(yīng)結(jié)束，中間產(chǎn)物消失，催化劑復(fù)原。間產(chǎn)物消失，催化劑復(fù)原。催化原理：中間產(chǎn)物理論催化原理：中間產(chǎn)物理論催化劑有正催化劑和負(fù)催化劑之分。催化劑有正催化劑和負(fù)催化劑之分。24練習(xí)練習(xí)1.實驗室制氫氣時，若向稀硫酸中加幾滴硫?qū)嶒炇抑茪錃鈺r，若向稀硫酸中加幾滴硫酸銅溶液，則產(chǎn)生氫氣的速率加快，該反應(yīng)酸銅溶液

15、，則產(chǎn)生氫氣的速率加快，該反應(yīng)中硫酸銅中硫酸銅 催化劑（填：是、不是）。催化劑（填：是、不是）。2.單獨加熱氯酸鉀，產(chǎn)生氧氣的速率小，而單獨加熱氯酸鉀，產(chǎn)生氧氣的速率小，而將少量高錳酸鉀和氯酸鉀混合共熱制氧氣，將少量高錳酸鉀和氯酸鉀混合共熱制氧氣，產(chǎn)生氧氣的速率明顯加快，該實驗中高錳酸產(chǎn)生氧氣的速率明顯加快，該實驗中高錳酸鉀鉀 催化劑（填：是、不是）。催化劑（填：是、不是）。不是不是練習(xí)25 通過緒言的學(xué)習(xí)通過緒言的學(xué)習(xí), ,初步了解初步了解“有效碰撞有效碰撞”、“活化分子與活化能活化分子與活化能”的的概念模型，概念模型，認(rèn)識認(rèn)識催化催化劑劑對于化學(xué)科學(xué)研究和化工生產(chǎn)的巨大作用，對于化學(xué)科學(xué)研

16、究和化工生產(chǎn)的巨大作用，為其后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。為其后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。單位體積活化分子百分?jǐn)?shù)單位體積活化分子百分?jǐn)?shù)的反應(yīng)物分子性質(zhì)的反應(yīng)物分子性質(zhì)該反應(yīng)活化能的大小該反應(yīng)活化能的大小分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 還知道還知道: : 某一化學(xué)反應(yīng)的速率大小與某一化學(xué)反應(yīng)的速率大小與 有關(guān)有關(guān); ;而有效碰撞次數(shù)的多少與而有效碰撞次數(shù)的多少與 有關(guān)有關(guān); ;活化分子的多少又與活化分子的多少又與 有關(guān)?；罨艿拇笮∈怯捎嘘P(guān)?；罨艿拇笮∈怯稍摲磻?yīng)該反應(yīng) 決定的決定的, ,而反應(yīng)物分子的性質(zhì)又與而反應(yīng)物分子的性質(zhì)又與 密切相關(guān)。密切相關(guān)。內(nèi)分子的有效碰撞次數(shù)內(nèi)分子的有效碰撞次數(shù)單位時間單位時間26 3.

17、 是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件，是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件， 是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充分條件。是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充分條件。 4.活化分子指的是能夠活化分子指的是能夠 。 5.活化能的大小意味著一般分子成為活化活化能的大小意味著一般分子成為活化分子的分子的 ，活化能的大小不影，活化能的大小不影響響 ，活化能的，活化能的作用在于使作用在于使 。 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發(fā)生有效碰撞的分子發(fā)生有效碰撞的分子難易難易反應(yīng)前后的能量變化反應(yīng)前后的能量變化反應(yīng)物活化反應(yīng)物活化加熱加熱、光照光照、超聲波超聲波、核輻射核輻射 、 外加碰場外加碰場277.什么是

18、有效碰撞？什么是有效碰撞？8.某一化學(xué)反應(yīng)的速率大小與單位時間某一化學(xué)反應(yīng)的速率大小與單位時間內(nèi)內(nèi) 有關(guān)有關(guān) 。9.什么是活化分子？什么是活化分子？ 引起分子間的化學(xué)反應(yīng)的碰撞是有效碰撞引起分子間的化學(xué)反應(yīng)的碰撞是有效碰撞 有效碰撞的次數(shù)有效碰撞的次數(shù) 具有較高能量，能夠發(fā)生有效碰撞的分子是活化分子具有較高能量，能夠發(fā)生有效碰撞的分子是活化分子。28隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)10、下列說法錯誤的是、下列說法錯誤的是A.當(dāng)碰撞的分子具有足夠的能量和適當(dāng)?shù)娜∠驎r當(dāng)碰撞的分子具有足夠的能量和適當(dāng)?shù)娜∠驎r,才能發(fā)生化才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)學(xué)反應(yīng)B.發(fā)生有效碰撞的分子一定是活化分子發(fā)生有效碰撞的分子一定是活化分子C.活化分子間的碰撞一定是有效碰撞活化分子間的碰撞一定是有效碰撞D.活化分子間每次碰撞都發(fā)生化學(xué)反應(yīng)活化分子間每次碰撞都發(fā)生化學(xué)反應(yīng)E.能發(fā)生有效碰撞的分子必須具有相當(dāng)高的能量能發(fā)生有效碰