化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量。通常用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示化学反应速率。
如在密闭容器中,合成氨的反应
N2+3H2=(可逆)2NH3,
开始时c(N2)=8mol/L,
2min后c(N2)=4mol/L,
则用N2表示的化学反应速率为
2mol·L-1·min-1。
一、 反应速率的1个表达式和1个连比
⑴ 速率的表达式:v=Δc/Δt
⑵ 速率单位:mol/(L·s);mol/(L·min)或mol/(L·h)等;mol·L-1·s-1;mol·L-1·min-1 或mol·L-1·h-1);。
⑶ 对于mA(g)+nB(g)=(可逆)pC(g),
v(A)∶v(B)∶v(C)=Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)
=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=m∶n∶p
二、 影响化学反应速率的5个因素:
⒈ 浓度:增大反应物浓度,化学反应速率加快;反之减慢。
⒉ 压强:增大压强,对于有气态物质参加的化学反应,反应速率加快。
⒊ 温度:升高温度,化学反应速率加快。一般来说,温度每升高10℃,反应速率增大为原来的2~4倍。
⒋ 催化剂:使用催化剂,能加快反应速率。未特别指明时,均指正催化剂
⒌ 其他因素:反应物之间的接触面积,一般增大反应物表面积,化学反应速率均增大。
其它如光辐射、放射性辐射、超声波等都对化学反应速率有影响。
三、 理解反应速率的3个注意点
⒈ 所求反应速率为平均反应速率。 一般来说,化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢。因此,某一段时间内的反应速率,实际是一段时间内的平均速率,而不是某一时刻的瞬时速率,且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。
⒉ 不能用固体或纯液体表示化学反应速率。因为固体或纯液体(不是溶液)的浓度视为常数,改变固体或纯液体的用量对化学反应速率无影响。
但当固体颗粒变小时,其反应速率将加快。
⒊ 同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但相同时间内对于整个反应表示的意义是相同的。因此,在表示化学反应
速率时,必须注明是以哪种物质作标准的。
如:A(g)+2B(g)= 4C(g)
vA:vB:vC=1:2:4遇到2VA=VB要写成VA/VB=1/2判断。
四、 反应体系条件改变对反应速率的影响
⒈ 浓度、温度、压强发生变化或加入催化剂时,正、逆反应速率均增大或减小,如升高温度,不论是放热反应还是吸热反应,正逆反应速率均加快;降低温度,正逆反应速率都减小,不会正反应速率增大,同时逆反应速率减小的情况。
⒉ 对于有气体参加和生成的可逆反应,增大压强(体积缩小),正、逆反应速率均增大,但增大的倍数可能不同。
改变压强,对反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。
对于有气体参加的反应体系有以下几种情况:
⑴ 恒温时:体积缩小→压强增大→浓度增大→反应速率增大。
⑵ 恒温恒容时:充入气体反应物→总压强增大→浓度增大→反应速率增大。
⑶ 气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时,在恒温条件下对反应速率的影响:
① 恒温恒容时:
充入“惰性气体”→总压强增大,但各气体分压不变→各物质的浓度不变→反应速率不变。
② 恒温恒压时:
充入“惰性气体”→体积增大→各反应物浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减小。
总之,压强改变而对反应速率产生的影响是因为压强改变会引起浓度变化,从而对反应速率产生影响。
⒊ 对于任何可逆反应,升高温度,正、逆反应速率均增大,但增大的倍数不同。
⒋ 对于可逆反应,催化剂能同时同等程度地改变正逆反应速度。
⑴ 催化剂不会使不能发生的化学反应变得自发,也不会改变化学反应的反应热和平衡状态。
⑵ 催化剂有正催化剂和负催化剂,正催化剂即通常所说的催化剂,负催化剂又称为抑制剂。
⑶ 催化剂只有在适宜的温度下催化活性才最高,反应速率才达到最大。
⒌ 在浓度、温度、催化剂等影响化学反应速率的因素中,催化剂影响最大,其次温度,最后是浓度。
⒍ 要从“温度、浓度、压强或催化剂”的角度回答,不能把“浓度”说成“物质的量”。如果速率突然加快,并且题中涉及“Mn2+、Cu2+、Fe3+”等过渡元素,则应从催化剂角度分析。