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高二化学选修学习内容
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六 个 选 修 模 块

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《化学反应原理》 《有机化学基础》 《实验化学》穿插在其他模块中 《物质结构与性质》 《化学与技术》 自学为主 《化学与生活》

绪 言

1、化学研究的核心问题是:
化学反应的原

理和过程 2、化学中最具有创造性的工作是: 设计和创造新的分子造福人类 3、如何实现这个过程? 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 做到。
化学反应的原理的理解

清楚才能

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

中学研究的化学反应原理有哪些基本内容?

情景1
氢气的一些反应 反应条件 难易程度

H2 + O 2 H2 + CuO H2 + N 2

点燃 加热
高温、高压、催化剂

易 较易 难

问题:同是有氢气参与的反应为什么难易程度不同, 与什么有关系? 推断:影响反应速率的根本原因是 内因 反应物本身的性质。

情景2

将H2 、O2混合,在室温条件下可以稳定 存在数千年而不反应,但点燃后却立刻发生 剧烈的爆鸣,转化成水。而且只要配比相当, 可以完全转化成生成物。这说明了什么?

推断:外界条件能够改变化学反应的速率。
结论:内部因素已经具备了,不同的外

界条件能够不同程度的改变化学反应 的速率。

情景3 H2和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 (氨)。这又说明了什么? 问题:能发生反应的物质,为什么反应不 能进行到底? 推断:有些反应是有一定限度的(化学平 衡)。

选修4《化学反应原理》的基本内容:
1、从能量变化的角度来探讨化学变化。

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。 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? 概念模型法 认识几个重要概念:

1、有效碰撞

3、活化能 4、催化剂

2、活化分子

一、简化后的有效碰撞模型

1、设想
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。

一、简化后的有效碰撞模型

2、模型的基本构架 【研究情景】 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。 【假设1】反应物分子之间只要相互碰撞就能发生 化学反应。

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。

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

结论:
而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, 而有的不能发生反应?与哪些因 素有关系?

2、发生有效碰撞的条件
1)发生碰撞的分子具有较高的能量。 2)分子在一定的方向上发生碰撞。即合适的 取向

二、活化分子和活化能理论
1、什么是活化分子?
?具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子
活化分子具有的高能量从何来?

①吸收外界能量 (如加热、光照等)
②分子间碰撞时,能量交换不均衡而出现 较高能量的分子。

二、活化分子和活化能理论
1、什么是活化分子?
?具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子

发生有效碰撞的分子一定是活化分子, 结论:

但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。

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 的多少有关。

问题:
活化分子的多少又与什么有关?

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1:活化能的作用是什么? 问题2:提供“活化能”的途径是什么? 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4:活化能为“0”的例子是怎么回事?

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
活化能与反 应热有关吗?

其中E1为活化能

E2-E1是反应热

结论:
2.活化能的大小是由反应物分子的性质决定。

1.活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关, 活化能是决定化学反应难易的关键

推论:

内因

活化能越小则一般分子成为活化分子越容易,则 反应条件越简单。 活化能越小,则单位体积中活化分子数越多, 单位时间内有效碰撞越多, 则反应速率越快。 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。

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

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1:活化能的作用是什么? 问题2:提供“活化能”的途径是什么? 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4:活化能为“0”的例子是怎么回事?

三、催 化 剂(触媒)
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。

思考:催化剂在我们提高生产效率和经 济效益中起关键作用,试想一下为什么 催化剂能提高反应速率?

三、催 化 剂(触媒)
没加催化剂
能 量 活化分子

E1
反应物
反应热

E2

生成物

加了催化剂

反应过程

降低反应的活化能来加快反应的速率

催化原理:中间产物理论 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。 催化剂有正催化剂和负催化剂之分。

? 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。 还知道: 某一化学反应的速率大小与 单位时间 内分子的有效碰撞次数有关;而有效碰撞次数的多少与 单位体积活化分子百分数 有关;活化分子的多少又与 该反应活化能的大小 有关。活化能的大小是由该反应 的反应物分子性质决定的,而反应物分子的性质又与 分子的内部结构 密切相关。

有效碰撞 3. 碰撞 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 发生有效碰撞的分子。 5.活化能的大小意味着一般分子成为活化分 子的 难易 ,活化能的大小不影 响 反应前后的能量变化 ,活化能的作用在于 使 反应物活化 。 6.常用的提供活化能的方法有 加热、光照、超声波、核辐射 、 外加碰场 等。

7.什么是有效碰撞?
引起分子间的化学反应的碰撞是有效碰撞 8.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 。 9.什么是活化分子?
具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子是活化分 子,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。有效碰撞次数的多少与 单位体积内反应物中活化分子的多少有关

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 √

学习化学的方法
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。


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