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1、化学反应原理绪言第1页，本讲稿共29页平平衡衡理理论论及及其其应应用用化化学学能能与与热热能能、电电能能的的转转化化选修选修4化学反应原理化学反应原理主要主要内容内容第一章第一章 化学反应与能量化学反应与能量第二章第二章 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡第三章第三章 水溶液中的离子平衡水溶液中的离子平衡第四章第四章 电化学基础电化学基础第2页，本讲稿共29页思考：思考：化学反应的过程及实质是什么？化学反应的过程及实质是什么？化化学学反反应应的的过过程程：反反应应物物分分子子中中的的原原子子重重新新组组合成生成物分子的过程合成生成物分子的过程化学反应的实质：化学反应的实质：反应物分子
2、中化学键的断裂反应物分子中化学键的断裂,生成物分子中化学键的形成，即旧键断裂，生成物分子中化学键的形成，即旧键断裂，新键形成。新键形成。第3页，本讲稿共29页一般来说 如何来研究一个反应，研究化学反应原理的如何来研究一个反应，研究化学反应原理的基本基本方法和思路方法和思路是怎样？是怎样？认识几个认识几个重要重要概念概念:1 1、有效碰撞、有效碰撞3 3、活化分子、活化分子2 2、活化能、活化能4 4、催化剂、催化剂概念模型法概念模型法第4页，本讲稿共29页一、有效碰撞一、有效碰撞什么是什么是有效碰撞？有效碰撞？引起分子间的化学反应的碰撞引起分子间的化学反应的碰撞结论：结论：分子间的分子间的碰撞
3、碰撞是发生化学反应的是发生化学反应的必要条件必要条件有效碰撞有效碰撞是发生化学反应的是发生化学反应的充分条件充分条件推论：推论：某一化学反应的某一化学反应的速率大小速率大小与与单位时间内单位时间内有效碰撞的次数有效碰撞的次数有关有关第5页，本讲稿共29页为什么有的碰撞可以发生反应，为什么有的碰撞可以发生反应，而有的不能发生反应而有的不能发生反应?与哪些因与哪些因素有关系？素有关系？问题：问题：第6页，本讲稿共29页没合适的取向没合适的取向没合适的取向没合适的取向没足够的能量没足够的能量没足够的能量没足够的能量 足够的能量足够的能量足够的能量足够的能量和合适的取向和合适的取向和合适的取向和合适的
4、取向第7页，本讲稿共29页二二 、活、活 化化 分分 子子1 1、什么是什么是活化分子？活化分子？具具较高能量较高能量，有可能，有可能发生有效碰撞发生有效碰撞的分子的分子吸收外界能量吸收外界能量 （如加热、光照等）（如加热、光照等）分子间碰撞时，能量交换不均衡而出现较分子间碰撞时，能量交换不均衡而出现较高能量的分子。高能量的分子。活化分子具有的高能量从何来活化分子具有的高能量从何来?第8页，本讲稿共29页结论：结论：能发生有效碰撞的分子能发生有效碰撞的分子一定是一定是活化分子活化分子，但但活化分子的碰撞活化分子的碰撞不一定是不一定是有效碰撞，还与碰撞有效碰撞，还与碰撞的角度有关的角度有关。推论
5、：推论：有效碰撞次数的有效碰撞次数的多少多少与与单位体积内反单位体积内反应物中应物中活化分子数的多少活化分子数的多少有关。有关。单位体积中的单位体积中的活化分子数的多少活化分子数的多少又与又与什么因素有关什么因素有关？问题问题:第9页，本讲稿共29页2 2、活、活 化化 能能 活化分子能量高出反应物分子平均能量活化分子能量高出反应物分子平均能量的部分。的部分。问题问题:活化能的大小决定了化学反应的难易，它会影响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？反应热的大小吗？第10页，本讲稿共29页能能量量反应过程反应过程E1E2反应物反应物生成物生成物活化分子活化分子活化能活化能活化
6、分子活化分子变成生成变成生成物分子放物分子放出的能量出的能量该反应是该反应是吸热反应吸热反应还还是是放热放热反应反应?活化能与反应活化能与反应热有关吗热有关吗?反应热反应热第11页，本讲稿共29页解释解释:活化能活化能越小，越小，一般分子成为活化分子一般分子成为活化分子越容易越容易，则反，则反应条件越简单。应条件越简单。活化能活化能越小，越小，则单位体积中活化分子数则单位体积中活化分子数越多越多，单单位时间内的有效碰撞位时间内的有效碰撞越多越多，反应速率，反应速率越快。越快。活化能高（活化能高（低低），活化分子的百分数低（），活化分子的百分数低（高高），反应），反应难（难（易易）。）。活化能大
7、小对化学反应前后的活化能大小对化学反应前后的能量变化能量变化无影响。无影响。活化能是决定化学反应难易的关键活化能是决定化学反应难易的关键 活化能活化能大小大小是由反应物分子的是由反应物分子的性质决定性质决定的。的。内因内因第12页，本讲稿共29页三、催三、催 化化 剂（触媒）剂（触媒）催化剂是通过什么方式来加快反应速率？催化剂是通过什么方式来加快反应速率？能能量量反应过程反应过程生成物生成物反应物反应物反应热反应热E E1 1E E2 2活化分子活化分子加了催化剂加了催化剂没加催化剂没加催化剂第13页，本讲稿共29页归归 纳纳 总总 结结一个反应要发生一般要经历哪些过程？一个反应要发生一般要经
8、历哪些过程？普通普通分子分子活化活化能能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质新物质能量能量第14页，本讲稿共29页1.是发生化学反应的必要条件，是发生化学反应的必要条件，是发生化学反应的充分条件。是发生化学反应的充分条件。2.活化分子指的是能够活化分子指的是能够 。3.活化能的大小意味着一般分子成为活化分子活化能的大小意味着一般分子成为活化分子的的 ，活化能的大小不影响，活化能的大小不影响 ，活化能的作用在于，活化能的作用在于 使使 。4.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发生有效碰撞的分子发生有效碰撞的分子难易难易
9、反应前后的能量变化反应前后的能量变化反应物活化反应物活化加热加热、光照光照、超声波超声波、核辐射核辐射 、外加磁场外加磁场自我检测自我检测第15页，本讲稿共29页新课标人教版选修四新课标人教版选修四第一节化学反应与能量的变化第一节化学反应与能量的变化（第一课时）（第一课时）第16页，本讲稿共29页引引 言言我们知道我们知道：一个化学反应过程中，除了：一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有生成了新物质外，还有能量变化能量变化热能热能电能电能光能光能第17页，本讲稿共29页当能量变化以热能的形式表现时：当能量变化以热能的形式表现时：化学反应化学反应放热反应放热反应吸热反应吸热反应我们知道：我
10、们知道：一个化学反应同时遵守质量一个化学反应同时遵守质量 守恒定律和能量守恒，那么守恒定律和能量守恒，那么 一个反应中的质量与能量有一个反应中的质量与能量有 没有关系呢？没有关系呢？有有第18页，本讲稿共29页能量能量的释放或吸收是以发生变化的的释放或吸收是以发生变化的物质物质为基础为基础，二者密不可分，但以，二者密不可分，但以物质为主物质为主。能量的能量的多少多少则以反应物和产物的则以反应物和产物的质量为质量为基础基础。那么化学反应中能量到底怎样变化那么化学反应中能量到底怎样变化第19页，本讲稿共29页第一节第一节 化学反应与能量的变化化学反应与能量的变化一、反应热一、反应热 焓变焓变问题：
11、问题：化学反应过程中为什么会有能量的化学反应过程中为什么会有能量的变化？（用学过的知识回答）变化？（用学过的知识回答）第20页，本讲稿共29页化学反应的化学反应的实质实质就是反应物分子中就是反应物分子中化学键化学键断裂断裂，形成，形成新的化学键新的化学键，从新组合成生成，从新组合成生成物的分子的过程。旧键物的分子的过程。旧键断裂断裂需要需要吸收能量吸收能量，新键新键形成形成需要需要放出能量放出能量。而一般化学反应。而一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是不相等的，而这个差成所放出的总能量是不相等的，而这个差值就是反应中能量的变化。
12、所以化学反应值就是反应中能量的变化。所以化学反应过程中会有能量的变化。过程中会有能量的变化。看下面的例子看下面的例子第21页，本讲稿共29页 你从图中发现了什么？你从图中发现了什么？1、2、3、观察下列示意图：观察下列示意图：你你发发现现了了吗吗？第22页，本讲稿共29页化学键断裂时吸收总能量化学键断裂时吸收总能量=化学键形成时放出总能量化学键形成时放出总能量=679kJ862kJ第23页，本讲稿共29页反应热反应热 焓变焓变 化学反应过程中所释放或吸收的能量，化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以热量（或换算成相应的热量）来表都可以热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做述，叫做反应热反应热
13、，又称为，又称为“焓变焓变”。符号：符号：H，单位：，单位：kJ/mol 或或 kJmol-1第24页，本讲稿共29页思考思考能量如何转换的？能量从哪里转移能量如何转换的？能量从哪里转移到哪里？到哪里？体系的能量如何变化？升高还是降体系的能量如何变化？升高还是降低？低？环境的能量如何变化？升高还是降低环境的能量如何变化？升高还是降低？规定放热反应的规定放热反应的H 为为“”，是站是站在谁的角度在谁的角度？体系还是环境？体系还是环境？放热反应中放热反应中体系体系环境环境第25页，本讲稿共29页1、定义：、定义：化学反应过程中所释放或吸收化学反应过程中所释放或吸收的的热量热量，叫做，叫做反应热反应
14、热，又称为，又称为“焓变焓变”2、符号：、符号：H3、单位：、单位：kJ/mol4、规定：、规定：（1）反应）反应体系体系的能量的能量降低降低（即（即 放热反应），则放热反应），则H为为“”；（2）反应）反应体系体系的能量的能量升高升高（即（即 吸热反应），则吸热反应），则H为为“”；即：即：当当H为为“”（H0）时，为吸热反应）时，为吸热反应第26页，本讲稿共29页复习复习1 1、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？能、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？能作一个简单的总结吗？作一个简单的总结吗？活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、
15、多数化合反应应、多数化合反应反应物具有的总能量反应物具有的总能量 生成物具有的总能量生成物具有的总能量2 2、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？能作、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？能作一个简单的总结吗？一个简单的总结吗？反应物具有的总能量反应物具有的总能量 生成物具有的总能量生成物具有的总能量 多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳、水煤气的生成反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳第27页，本讲稿共29页 通过绪言的学习通过绪言的学习,初步了解初步了解“有效碰撞有效碰撞”、“活化分子与活化能
16、活化分子与活化能”的的概念模型，概念模型，认识认识催化剂催化剂对对于化学科学研究和化工生产的巨大作用，为其后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。的学习打下基础。单位体积活化分子百分数单位体积活化分子百分数的反应物分子性质的反应物分子性质该反应活化能的大小该反应活化能的大小分子的内部结构分子的内部结构 还知道还知道:某一化学反应的速率大小与某一化学反应的速率大小与 有关有关;而有效碰撞次数的多少与而有效碰撞次数的多少与 有关有关;活化分子的多少又与活化分子的多少又与 有关。活化能的大小是由有关。活化能的大小是由该反应该反应 决定的决定的,而反应物分子的性质又与而反应物分子的
17、性质又与 密切相关。密切相关。内分子的有效碰撞次数内分子的有效碰撞次数单位时间单位时间第28页，本讲稿共29页随堂练习随堂练习下列说法错误的是下列说法错误的是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催化剂能使不起反应的物质间发生反应第29页，本讲稿共29页