化学反应原理-绪言.ppt

化学反应原理 绪言 1 化学研究的核心问题是 2 化学中最具有创造性的工作是 3 如何实现这个过程 化学反应的原理和过程 设计和创造新的分子造福人类 利用已发现的原理 理论来进行设计并实现这个过程 4 所以我们必须对清楚才能做到 必须知道 化学反应是怎样发生的 经历的过程 遵循的规律 如何有效去控制生产和化学污染 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的效益 这就是学习化学反应原理的目的 那么 研究化学反应原理包含哪些基本内容 情景1 问题 为什么难易程度不同 与什么有关系 结论 影响化学反应速率的根本原因是反应物本身的性质 内因 点燃 加热 高温 高压 催化剂 易 易 难 情景2 将H2 O2混合 在室温条件下可以稳定存在数百年 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 不同的外界条件都能够改变化学反应的速率 结论 情景3 H2 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 这又说明了什么 有些反应是有一定限度的 综上所述 结论 选修4 化学反应原理 研究的范围是 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 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 1 从能量变化的角度来探讨化学变化 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 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 认识几个重要概念 1 有效碰撞 2 活化分子 3 活化能 4 催化剂 概念模型法 一 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 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 1 设想 一 简化后的有效碰撞模型 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 2 模型的基本构架 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 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时间内分子有效碰撞的次数有关 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和能量有关 NO2和CO的反应过程 二 活化分子 1 什么是活化分子 具较高能量 有可能发生有效碰撞的分子 吸收外界能量 如加热 光照等 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 活化分子的多少又与什么有关 问题 2 活化能 活化分子平均能量高出反应物分子平均能量的部分 问题4 活化能为 0 的例子是怎么回事 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 问题1 活化能的作用是什么 问题2 提供 活化能 的途径是什么 不会 使反应物活化 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 NO2和CO反应过程中能量的变化 解释 活化能越小 一般分子成为活化分子越容易 则反应条件越简单 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 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 活化能是决定化学反应难易的关键 活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关 活化能大小是由反应物分子的性质决定的 内因 一个反应要发生一般经历哪些过程 普通分子 活化分子 有效碰撞 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 三 催化剂 触媒 怎样改变反应的活化能来加快反应的速率 是何措施 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 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 练习1 实验室制氢气时 若向稀硫酸中加几滴硫酸铜溶液 则产生氢气的速率加快 该反应中硫酸铜催化剂 填 是 不是 2 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 产生氧气的速率明显加快 该实验中高锰酸钾催化剂 填 是 不是 不是 不是 练习 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 3 是发生化学反应的必要条件 是发生化学反应的充分条件 4 活化分子指的是能够 5 活化能的大小意味着一般分子成为活化分子的 活化能的大小不影响 活化能的作用在于使 6 常用的提供活化能的方法有等 碰撞 有效碰撞 发生有效碰撞的分子 难易 反应前后的能量变化 反应物活化 加热 光照 超声波 核辐射 外加碰场 7 什么是有效碰撞 8 某一化学反应的速率大小与单位时间内有关 9 什么是活化分子 引起分子间的化学反应的碰撞是有效碰撞 有效碰撞的次数 具有较高能量 能够发生有效碰撞的分子是活化分子 随堂练习 10 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 1 加强预习 做有准备的学习 2 专心上课 做有时效的学习 3 及时练习 做有基础的学习 4 会提问题 做有反思的学习 5 乐于动手 做有生活的学习 学习化学的方法