高中化學(xué)選修四(化學(xué)反應(yīng)原理》緒言

1、選修四 化學(xué)反應(yīng)原理 學(xué)習(xí)安排：1、課前一定好好預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)時(shí)盡量完成教材后附帶的練習(xí)，由課代表布置檢查。2、及時(shí)完成所訂資料中相應(yīng)內(nèi)容，課代表負(fù)責(zé)布置并督促。3、有不懂的地方及時(shí)解決，可以問老師，同學(xué) 緒緒 言言緒緒 言言問題：問題：1 1、化學(xué)研究的核心問題是：、化學(xué)研究的核心問題是：2 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 3、如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程？、如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程？化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)和創(chuàng)造新的分子設(shè)計(jì)和創(chuàng)造新的分子 通常是利用通常是利用已發(fā)現(xiàn)的原理已發(fā)現(xiàn)的原理來進(jìn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程那么那么研究化學(xué)反應(yīng)原理包含哪些基本內(nèi)容？研究化學(xué)反應(yīng)

2、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)速率的根本原因是影響化學(xué)反應(yīng)速率的根本原因是 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)因點(diǎn)燃點(diǎn)燃加熱加熱高溫、高壓、催化劑高溫、高壓、催化劑易易易易難難情景情景2 2將將H H2 2與與O O2 2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，但存在數(shù)百年，但點(diǎn)燃后點(diǎn)燃后卻會發(fā)生劇烈的卻會發(fā)生劇烈的爆炸反應(yīng)，而且只要配比相當(dāng)

3、，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？結(jié)論結(jié)論: :內(nèi)部因素已經(jīng)具備了，內(nèi)部因素已經(jīng)具備了，不同不同的外界條件能夠不同程度的的外界條件能夠不同程度的改變化學(xué)反應(yīng)的速率改變化學(xué)反應(yīng)的速率。情景情景3 3H H2 2與與N N2 2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？這又說明了什么？有些反應(yīng)是有些反應(yīng)是有一定有一定限度限度的的結(jié)論：結(jié)論：化學(xué)反應(yīng)原理化學(xué)反應(yīng)原理所研究的范圍是所研究的范圍是綜綜 上上 所所 述述1 1、基本的、基本的化學(xué)反

4、應(yīng)原理：化學(xué)反應(yīng)原理： 包括反應(yīng)速率、反應(yīng)方向及反應(yīng)限度。包括反應(yīng)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、鹽的本質(zhì)及來認(rèn)識酸、堿、鹽的本質(zhì)及其在溶液中的反應(yīng)。其在溶液中的反應(yīng)。4 4、電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)富有時(shí)代氣息和應(yīng)用廣泛的富有時(shí)代氣息和應(yīng)用廣泛的一個(gè)領(lǐng)域。一個(gè)領(lǐng)域。2 2、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。新課展望新課展望 分子相互碰撞是引發(fā)反應(yīng)的必要條件。分子相互碰撞是引發(fā)反應(yīng)的必要條件。3 3、是不是所有的碰撞都能引發(fā)反應(yīng)？、是不是所有的碰撞都能引發(fā)反應(yīng)？2 2、分子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件是什么？、分子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

5、的必要條件是什么？1 1、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是什么、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是什么問題探討問題探討 反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵的斷裂反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵的斷裂生成物中新的化學(xué)鍵的形成生成物中新的化學(xué)鍵的形成閱讀課文閱讀課文P2 P2 簡化后的簡化后的有效碰撞模型有效碰撞模型那么 如何來研究一個(gè)反應(yīng)，研究化學(xué)反應(yīng)原理如何來研究一個(gè)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？即即: :我們從哪些方面來認(rèn)識一個(gè)反應(yīng)我們從哪些方面來認(rèn)識一個(gè)反應(yīng)! !先認(rèn)識幾個(gè)先認(rèn)識幾個(gè)概念概念: :1 1、有效碰撞、有效碰撞2 2、活化分子和活化能、活化分子和活化能3 3、催化劑、催化劑一、簡化后的有效碰撞模型 氣體分

6、子之間通常存在著比氣體分子本身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，因此，在常溫常壓下，的體積要大得多的空間，因此，在常溫常壓下，可以認(rèn)為氣體分子的可以認(rèn)為氣體分子的運(yùn)動(dòng)是運(yùn)動(dòng)是 自由的自由的，因而，因而，它們之間的它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PSPS：忽略了分子與分子之間的相互作用力，分忽略了分子與分子之間的相互作用力，分子之間不存在牽制關(guān)系，故稱為子之間不存在牽制關(guān)系，故稱為“自由自由”。一、簡化后的有效碰撞模型 在一個(gè)潔凈的容器中，使在一個(gè)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

7、例混合，氣體分子因自由運(yùn)動(dòng)而不斷相互碰撞因自由運(yùn)動(dòng)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(shí)：假設(shè)與事實(shí)：研究結(jié)果表明，從分子的熱運(yùn)動(dòng)看，分子研究結(jié)果表明，從分子的熱運(yùn)動(dòng)看，分子發(fā)生碰撞的機(jī)會很多。如在常溫常壓下每個(gè)發(fā)生碰撞的機(jī)會很多。如在常溫常壓下每個(gè)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(shí)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(shí)并非如此。并非

8、如此。立論：立論：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)的充要條件充要條件。有效碰撞有效碰撞什么是有效碰撞？什么是有效碰撞？引起分子間引起分子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞的碰撞PS： 1 1、有效碰撞應(yīng)當(dāng)是那些本身具有、有效碰撞應(yīng)當(dāng)是那些本身具有較高能量的分子較高能量的分子( (活化分子活化分子) )之間的碰撞；之間的碰撞； 2 2、分子間的碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的、分子間的碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件必要條件； 3 3、而有效

9、碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的、而有效碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充要條件充要條件。推論：推論：某一化學(xué)反應(yīng)速率大小與某一化學(xué)反應(yīng)速率大小與單位時(shí)間內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)有效碰撞的次數(shù)有關(guān)有關(guān) 為什么有的碰撞可以發(fā)生反應(yīng)，而為什么有的碰撞可以發(fā)生反應(yīng)，而有的不能發(fā)生反應(yīng)？與哪些因素有關(guān)？有的不能發(fā)生反應(yīng)？與哪些因素有關(guān)？問題：活化分子活化分子 什么是活化分子？什么是活化分子？PS： 1 1、發(fā)生有效碰撞的分子、發(fā)生有效碰撞的分子一定是一定是活化分子；活化分子； 2 2、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；有效碰撞；推論：推論：具有具有較高能量較高能量，能夠，能夠發(fā)生有效碰撞發(fā)生有效碰

10、撞的分子的分子有效碰撞次數(shù)的有效碰撞次數(shù)的多少多少與與單位體積內(nèi)反應(yīng)物中單位體積內(nèi)反應(yīng)物中活化分子的多少活化分子的多少有關(guān)。有關(guān)?；罨肿拥亩嗌儆峙c什么有關(guān)？活化分子的多少又與什么有關(guān)？問題：活化能活化能 什么是活化能？什么是活化能？PS：1、活化能的大小雖然意味著一般分子成為活化分活化能的大小雖然意味著一般分子成為活化分子的子的難易難易，但是卻對這個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后的，但是卻對這個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后的能量變能量變化化并不產(chǎn)生任何影響。并不產(chǎn)生任何影響。2 2、向系統(tǒng)提供活化能的方法：向系統(tǒng)提供活化能的方法：加熱、光照、超聲加熱、光照、超聲波、核輻射、外加磁場、摩擦波、核輻射、外加磁場、摩擦活化分子高出

11、活化分子高出反應(yīng)物分子平反應(yīng)物分子平均能量均能量的部分的部分活化分子活化分子活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子活化能：活化分子所多出的那部分能量活化能：活化分子所多出的那部分能量E1E1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)物反應(yīng)熱反應(yīng)熱E E1 1E E2 2活化分子活化分子該反應(yīng)是放該反應(yīng)是放熱反還是吸熱反還是吸熱反應(yīng)？熱反應(yīng)？活化能與反應(yīng)熱有關(guān)嗎活化能與反應(yīng)熱有關(guān)嗎 ？科學(xué)探究1 1、活化能的大小與反應(yīng)的速率有何關(guān)系？為什么？、活化能的大小與反應(yīng)的速率有何關(guān)系？為什么？2 2、有沒有活化能為、有沒有活化能為0 0的反應(yīng)？舉例說明？的反應(yīng)？舉例說明？

12、活化能越活化能越小小, ,相同條件下相同條件下活化分子百分?jǐn)?shù)活化分子百分?jǐn)?shù)越多越多, ,單單位體積內(nèi)位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目活化分子的數(shù)目越多越多, ,單位時(shí)間單位體積內(nèi)單位時(shí)間單位體積內(nèi)有效碰撞的次數(shù)有效碰撞的次數(shù)就越多就越多, ,反應(yīng)的反應(yīng)的速率速率就越大。就越大。有。有。如如離子之間的反應(yīng)離子之間的反應(yīng) 距離地面距離地面5085km5085km的大氣層的大氣層中的中的自由原子自由原子之間的反應(yīng)之間的反應(yīng) 參閱課文參閱課文P4P4第一段。第一段。問題探究結(jié)論：結(jié)論：活化分子的活化分子的多少多少與該反應(yīng)的與該反應(yīng)的活化能的大小活化能的大小有關(guān)，有關(guān)，活化能的活化能的大小大小是由反應(yīng)物分子的是由

13、反應(yīng)物分子的性質(zhì)決定性質(zhì)決定，內(nèi)因起主要決定作用內(nèi)因起主要決定作用推論推論: :活化能活化能越小越小則一般分子成為活化分子則一般分子成為活化分子越容易越容易，則活化分子則活化分子越多越多，則單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞則單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞越多越多，則反應(yīng)速率則反應(yīng)速率越快。越快。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 就下列的每個(gè)詞說句話，試試看：就下列的每個(gè)詞說句話，試試看： 常溫常壓下，常溫常壓下，每個(gè)氫分子和氧每個(gè)氫分子和氧分子自身或它們分子自身或它們之間每秒平均碰之間每秒平均碰撞撞2.3552.355* *10101010次次, ,如如果每一次碰撞都果每一次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)能

14、發(fā)生反應(yīng), ,那么那么整個(gè)容器內(nèi)的氫整個(gè)容器內(nèi)的氫氣和氧氣將在瞬氣和氧氣將在瞬間變成水。間變成水。 能發(fā)生化學(xué)能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫反應(yīng)的碰撞叫有效碰撞。有效碰撞。 碰撞是發(fā)生化碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要學(xué)反應(yīng)的必要條件條件，有效碰有效碰撞才是發(fā)生化撞才是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充分學(xué)反應(yīng)的充分條件條件。 具有足夠的能具有足夠的能量能發(fā)生有效量能發(fā)生有效碰撞的分子叫碰撞的分子叫活化分子?；罨肿?。 活化分子間活化分子間要發(fā)生有效碰要發(fā)生有效碰撞，還要有合撞，還要有合適的取向。適的取向。 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。 在相同條件在相同條件下，反應(yīng)的活下，反應(yīng)的活化能

15、越大，則化能越大，則該反應(yīng)的速率該反應(yīng)的速率越小。越小。歸歸 納納 總總 結(jié)結(jié)一個(gè)反應(yīng)要發(fā)生一般要經(jīng)歷哪些過程？一個(gè)反應(yīng)要發(fā)生一般要經(jīng)歷哪些過程？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撞碰撞有效有效碰撞碰撞新物質(zhì)新物質(zhì)能量能量活化能活化能1 1、為什么可燃物有氧氣參與，還必須、為什么可燃物有氧氣參與，還必須達(dá)到著火點(diǎn)才能燃燒？達(dá)到著火點(diǎn)才能燃燒？2 2、催化劑在我們技術(shù)改造和生產(chǎn)中起、催化劑在我們技術(shù)改造和生產(chǎn)中起關(guān)鍵作用，它主要作用是提高化學(xué)反應(yīng)關(guān)鍵作用，它主要作用是提高化學(xué)反應(yīng)速率，試想一下為什么催化劑能提高反速率，試想一下為什么催化劑能提高反應(yīng)速率？應(yīng)速率

16、？解釋問題解釋問題怎樣改變反應(yīng)的活化能為來加快反應(yīng)的速率？怎樣改變反應(yīng)的活化能為來加快反應(yīng)的速率？是何措施？是何措施？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問題研究問題研究練習(xí)練習(xí)1.實(shí)驗(yàn)室制氫氣時(shí)，若向稀硫酸中加幾滴硫?qū)嶒?yàn)室制氫氣時(shí)，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，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(dú)加熱氯酸鉀，產(chǎn)生氧氣的速率小，而單獨(dú)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

17、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(shí)驗(yàn)中高錳酸產(chǎn)生氧氣的速率明顯加快，該實(shí)驗(yàn)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) 3. 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)的充要條件。是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充要條件。 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分活化能的大小意味著一般分子成為活化分子的子的 ，活化能的大小不影，活化能的大小不影響響 ，活化能的作用在于，活化能的作用在于 使使 。 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

18、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7.什么是有效碰撞？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(shí)間某一化學(xué)反應(yīng)的速率大小與單位時(shí)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具有較高能量，能夠發(fā)生有效碰撞的分子是活化分子，發(fā)生有效碰撞的分子一定是活化分子，但活化分子，發(fā)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。有效碰撞次數(shù)的多少與子的碰撞不一定是有效碰撞。有效碰撞次數(shù)的多少與單位體積內(nèi)反應(yīng)物中活化分子的多少有關(guān)單位體積內(nèi)反應(yīng)物中活化分子的多少有關(guān) 10. 10.什么是活化能？什么是活化能？ 活化分子高出反應(yīng)物分子平均能量的部分是活化分子高出反應(yīng)物分子平均能量的部分是活化能?；罨?。如圖：如圖：活化能的大小是由反應(yīng)物活化能的大小是由反應(yīng)物分子的性質(zhì)決定，（內(nèi)因）分子的性質(zhì)決定，（內(nèi)因）活化能越小則一般分子成活化能越小則一