选修四《绪言》
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高中化学 选修4
化学反应原理
绪言
情景1
氢气与其他物质的反应 H2 + O2 H2 + CuO H2 + N2 反应条件 难易程度
点燃 加热 高温、高压、 催化剂
易 易 难
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
情景2
将H2与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？
NO2和CO的反应过程
二、活化分子和活化能
活化分子 —— 能发生有效碰撞的分子 (具有较高的能量)
活化能 —— 活化分子所多出的那部分 能量（高出反应物能量）
活化能
能 量
E1 反应物
活化分子
活化分子 变成生成 物分子放 出的能量
E2 反应热 生成物
该反应是吸热反 应还是放热反应?
反应过程
活化能的大小意味着一般分子成为活化分子的难易， 活化能与反 但是对化学反应前后的能量变化并不产生任何影响。 应热有关吗?
推断: 结论:
外界条件能够改变化学反应的速 率。 内部因素已经具备了，不同的外 界条件都能够不同程度的改变化 学反应的速率。
情景3 H2与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？
结论： 有些反应是有一定限度的
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 认识几个重要概念模型:
问题探究
1.活化能的大小与反应的速率有何关系？为什么？ 活化能越小,相同条件下活化分子百分数越多, 单位体积内活化分子的数目越多,单位时间单位体积 内有效碰撞的次数就越多,反应的速率就越大。 2.有没有活化能为0的反应？举例说明？
有。
如①离子之间的反应 ②距离地面50~85km的 大气层中的自由原子之间的反应
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
问题研究
为什么升高温度，反应速率加快？
（活化能有何变化，活化分子数有何变化?）
练习 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 中硫酸铜不是催化剂（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 不是 催化剂（填：是、不是）。
随堂练习
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 √
可以通过吸收外界提供的能量；或者分子间 碰撞时能量的不均衡交换而产生
由此知道：化学反应总会 伴随着能量的变化！
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)?
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 有效碰撞是发生化学反应的充要条件
6.定性画出反应过程中体系 的能量示意图，并标出活化能和
反应热。
化学反应中的能量变化
活化能
能 量
E1 反应物 反应热
活化分子
E2
生成物
反应过程
问题研究
催化剂在我们技术改造和生产中起 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？
问题研究
催化剂在我们技术改造和生产中起关键 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？
就下列的每个词说句话，试试看：
碰撞 有效碰撞 活化分子 活化能
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2.355*1010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。
活化分子所 具有足够的能 多出的那部分 量能发生有效 能量叫活化能 碰撞的分子叫 。 碰撞是发生化 活化分子。 在相同条件 学反应的必要 活化分子间 下，反应的活 条件，有效碰 要发生有效碰 化能越大，则 撞才是发生化 撞，还要有合 该反应的速率 学反应的充分 适的取向。 越小。 条件。 能发生化学 反应的碰撞叫 有效碰撞。
参阅课文P4第一段。
结论：
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 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
活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关，
活化能的大小是由反应物分子的性质决定，
内因起主要决定作用
推论:
活化能越小则一般分子成为活化分子越容易，
则活化分子越多，则单位时间内有效碰撞越多， 则反应速率越快。
简化后的有效碰撞模型
活化分子和活化能
催化剂
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、简化后的有效碰撞模型
洁净容器中，混有物质的量比为2∶1 的H2和O2 气体分子自由运动不断发生碰撞 是发生化学反应的必要条件 只有少数碰撞会引起化学反应 有效碰撞
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
有效碰撞——能发生化学反应的碰撞(是那 些本身较高能量的分子间的碰撞)
归纳总结
一个反应要发生一般要经历哪些过程？
得到能量
普通 分子 活化 分子 合理 取向的 碰撞
有效 碰撞
活化能
新物质
能量
【试做习题】 1．化学反应规律 ____________是化学的精髓和魅力所在。 碰撞 2．___________ 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。 _____________ 活化分子 和__________ 一般分子 之间的能量差叫活 3．__________ 反应热 。 化能，活化能的大小不影响__________ 温度 对 4．测量活化能的主要方法是测量________ 反应速率 的影响， 常用的提供活化能的方 ___________ 加热 、___________ 光照 法有__________ 等。 自由原子 间或___________ 自由离子 间的反应几 5．____________ 乎不要活化能。
化学反应原理
绪言
情景1
氢气与其他物质的反应 H2 + O2 H2 + CuO H2 + N2 反应条件 难易程度
点燃 加热 高温、高压、 催化剂
易 易 难
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
情景2
将H2与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？
NO2和CO的反应过程
二、活化分子和活化能
活化分子 —— 能发生有效碰撞的分子 (具有较高的能量)
活化能 —— 活化分子所多出的那部分 能量（高出反应物能量）
活化能
能 量
E1 反应物
活化分子
活化分子 变成生成 物分子放 出的能量
E2 反应热 生成物
该反应是吸热反 应还是放热反应?
反应过程
活化能的大小意味着一般分子成为活化分子的难易， 活化能与反 但是对化学反应前后的能量变化并不产生任何影响。 应热有关吗?
推断: 结论:
外界条件能够改变化学反应的速 率。 内部因素已经具备了，不同的外 界条件都能够不同程度的改变化 学反应的速率。
情景3 H2与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？
结论： 有些反应是有一定限度的
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 认识几个重要概念模型:
问题探究
1.活化能的大小与反应的速率有何关系？为什么？ 活化能越小,相同条件下活化分子百分数越多, 单位体积内活化分子的数目越多,单位时间单位体积 内有效碰撞的次数就越多,反应的速率就越大。 2.有没有活化能为0的反应？举例说明？
有。
如①离子之间的反应 ②距离地面50~85km的 大气层中的自由原子之间的反应
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
问题研究
为什么升高温度，反应速率加快？
（活化能有何变化，活化分子数有何变化?）
练习 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 中硫酸铜不是催化剂（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 不是 催化剂（填：是、不是）。
随堂练习
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 √
可以通过吸收外界提供的能量；或者分子间 碰撞时能量的不均衡交换而产生
由此知道：化学反应总会 伴随着能量的变化！
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)?
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 有效碰撞是发生化学反应的充要条件
6.定性画出反应过程中体系 的能量示意图，并标出活化能和
反应热。
化学反应中的能量变化
活化能
能 量
E1 反应物 反应热
活化分子
E2
生成物
反应过程
问题研究
催化剂在我们技术改造和生产中起 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？
问题研究
催化剂在我们技术改造和生产中起关键 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？
就下列的每个词说句话，试试看：
碰撞 有效碰撞 活化分子 活化能
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2.355*1010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。
活化分子所 具有足够的能 多出的那部分 量能发生有效 能量叫活化能 碰撞的分子叫 。 碰撞是发生化 活化分子。 在相同条件 学反应的必要 活化分子间 下，反应的活 条件，有效碰 要发生有效碰 化能越大，则 撞才是发生化 撞，还要有合 该反应的速率 学反应的充分 适的取向。 越小。 条件。 能发生化学 反应的碰撞叫 有效碰撞。
参阅课文P4第一段。
结论：
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 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
活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关，
活化能的大小是由反应物分子的性质决定，
内因起主要决定作用
推论:
活化能越小则一般分子成为活化分子越容易，
则活化分子越多，则单位时间内有效碰撞越多， 则反应速率越快。
简化后的有效碰撞模型
活化分子和活化能
催化剂
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、简化后的有效碰撞模型
洁净容器中，混有物质的量比为2∶1 的H2和O2 气体分子自由运动不断发生碰撞 是发生化学反应的必要条件 只有少数碰撞会引起化学反应 有效碰撞
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
有效碰撞——能发生化学反应的碰撞(是那 些本身较高能量的分子间的碰撞)
归纳总结
一个反应要发生一般要经历哪些过程？
得到能量
普通 分子 活化 分子 合理 取向的 碰撞
有效 碰撞
活化能
新物质
能量
【试做习题】 1．化学反应规律 ____________是化学的精髓和魅力所在。 碰撞 2．___________ 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。 _____________ 活化分子 和__________ 一般分子 之间的能量差叫活 3．__________ 反应热 。 化能，活化能的大小不影响__________ 温度 对 4．测量活化能的主要方法是测量________ 反应速率 的影响， 常用的提供活化能的方 ___________ 加热 、___________ 光照 法有__________ 等。 自由原子 间或___________ 自由离子 间的反应几 5．____________ 乎不要活化能。