高中化学选修4化学反应原理--绪言--浅析.ppt

高 中 化 学选 修 4 化学反应原理 绪 言 2015年3月1日 1.化学研究的核心问题是什么？ 2.化学中最具创造性的工作是什么？ 3.如何实现这个过程？ 4.所以我们必须对什么要清楚才能做到？ 化学反应 设计和创造新分子 利用已发现的原理来进行并设计实现 化学反应原理 氢气与其他物质的反应 反应条件 难易程度 H2+O2 点燃 易 H2+CuO 加热 易 H2+N2 高温、高压、催化剂 难 Q：为何反应的难易程度不同？与什么因素有关？ 反应物本身的性质（内因） H2+O2混合，在室温条件下可稳定存在数百年，但点燃后却发生剧烈爆炸反应，而且只要配比适当，可以完全转化成生成物。这说明什么？ 对于一个确定的化学反应，外界条件的变化往往能改变化学反应速率。（外因） H2+N2即使在高温、高压、有催化剂存在的条件下反应，也不能完全转化成生成物，这说明什么问题？ 有些反应是有一定限度的。（化学平衡） 化学反应原理研究的内容 1、化学反应与能量的问题（第一章） 2、化学反应的速率、方向及限度的问题（第二章） 3、水溶液中的离子反应问题（第三章） 4、电化学的基础知识（第四章） 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，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。 模型假设 在洁净的容器中，混有物质的量比率为2：1的H2和O2，气体分子因自由运动而不断相互碰撞（发生化学反应的必要条件）。 根据计算，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。假如每次碰撞都能引发化学反应，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。 模型的基本构架 1、有效碰撞 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 Q1：从有效碰撞的角度来讲，化学反应的速率与什么有关？ 引起分子间化学反应的碰撞。 单位时间内有效碰撞的次数 Q2：为什么有的碰撞是有效的，而有的则是无效的？有效碰撞与什么因素有关？ 有效碰撞的条件 互相碰撞的反应物分子必须具有足够的能量 互相碰撞的反应物分子应有合适的碰撞取向 NO2和CO的反应过程 NO2+CO==NO+CO2 2、活化分子 能够发生有效碰撞的分子 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，还与碰撞的取向有关。 单位体积内反应物中活化分子数的多少 Q1：有效碰撞次数的多少与什么有关？ Q2：活化分子的多少又与什么有关？ 3、活化能 活化分子高出反应物分子平均能量的部分 活化分子的多少与该反应活化能的大小有关，而活化能的大小是由反应物分子的性质决定。 活化能越小，一般分子成为活化分子越容易，则单位体积中活化分子数越多，单位时间内的有效碰撞越多，反应速率越快。 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 该反应是吸热反应还是放热反应? 活化能与反应热有关吗? 反应热 活化能的大小意味着一般分子成为活化分子的难易，但是对化学反应前后的能量变化并不产生任何影响。 Q：活化能为“0”的例子如何解释？（P4） 加热、光照、超声波、核辐射、外加磁场甚至摩擦等 能够实现向体系提供“活化能”的方法很多： 活化能的作用在于使反应物活化，从而启动反应或改变反应速率。 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 合理取向 的碰撞 有效 碰撞 新物质 能量 4、催化剂 能量 反应过程 生成物 反应物 反应热 E1 E2 活化分子 加了催化剂 没加催化剂 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。 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。 催化原理：中间产物理论 催化剂有正催化剂和负催化剂之分。 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？ 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。 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 还知道: 某一化学反应的速率大小与