化学反应速率
化学反应速率
2. 化学反应速率的表示方法
表示方法： 表示方法： 对于化学反应来说,当体系为气态或溶液时 当体系为气态或溶液 对于化学反应来说 当体系为气态或溶液时, 化学反应速率用单位时间内反应物或生成物浓度 的变化来表示。在容积不变的反应器中， 的变化来表示。在容积不变的反应器中，通常是 用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的 增加来表示。 增加来表示。 △c △n/V 数学表达式： 数学表达式：v = ——— = ——— △t △t 单位： 单位：mol/(L •min ) mol/(L • s)
在容积不变的反应器中： 在容积不变的反应器中： 各物质的化学计量数之比＝ 各物质的化学计量数之比＝ 化学反应速率之比＝ 化学反应速率之比＝ 发生变化的物质的量浓度之比＝ 发生变化的物质的量浓度之比＝ 发生变化的物质的量之比
的反应， 甲、乙两个容器内都在进行A→B的反应，甲中每分钟减 乙两个容器内都在进行 的反应 少4 mol A，乙中每分钟减少 mol A，则两容器中的反应速 ，乙中每分钟减少2 ， 率( ) A．甲快 ． 答案 D B．乙快 ． C．相等 ． D．无法确定 ．
(4)一个化学反应涉及反应物生成物多种物 一个化学反应涉及反应物生成物多种物 质时，表示化学反应速率时必须指明用哪 质时，表示化学反应速率时必须指明用哪 种物质做标准。 种物质做标准。 如对于任意一个反应， 如对于任意一个反应， mA + nB = pY + qZ △c(A) vA = ——— △t △c(Y) vY = ——— △t △c(B) vB = ——— △t △c(Z) vZ = ——— △t
观察 思考
实验2-1中可根据哪些相关的变 实验 中可根据哪些相关的变 化来测定该反应的反应速率？ 化来测定该反应的反应速率？
固体的化学反应速率
固体的化学反应速率
固体的化学反应速率受到以下因素的影响：
1. 表面积：固体的化学反应速率与其表面积有关。
表面积越大，反应速率就越快。
这是因为固体与气体或液体反应时，只有在固体表面才有反应发生，固体表面越大，反应的接触面也就越大，因此反应速率越快。
2. 反应物浓度：固体的化学反应速率还受到反应物浓度的影响。
浓度越高，反应速率越快。
这是因为当反应物浓度增加时，反应物的分子数也增加，使得反应分子之间的碰撞次数增加，因此反应速率也会增加。
3. 温度：固体的化学反应速率还受到温度的影响。
温度越高，反应速率越快。
这是因为在较高的温度下，反应物分子具有更高的动能，反应的发生概率也就更高。
4. 催化剂：催化剂可以加速化学反应速率，对于固体来说也是如此。
催化剂可以降低反应物之间的活化能，从而使反应速度增加。
化学反应速率
fed
V dt
对任一个化学反应计量方程式，参加反应的任
意一物质B的反应进度的微小变化量可表达为*
d
1 υB
dnB υ dnB
-1 B
(7.2)
式中：nB为B的物质的量，υB为B的化学计量系 数(对产物，υB为正值；对反应物，υB为负值)*，ξ
的单位为mol。代入(7.1)的定义式，则有
碰撞理论优缺点： 优点：比较直观，容易理解，适用于简单分子 的反应。 缺点：没考虑分子内部结构变化，把分子看成 刚性球。把分子间的复杂作用看成机械碰撞，忽视 了化学反应的特性。
二、过渡态理论简介*
1935年，Eyring.H(艾林)和Polanyi.M(珀兰
尼)在量子力学和统计力学基础上提出了过渡状
(0.4 0.68)mol L 20 min
1
0.014mol L min
1
1
同理，可得第40min(B点)、 60min(C点) 时
H2O2分解的瞬时速率。
第三节 化学反应速率理论简介*
【内容提要】
一、 碰撞理论与活化能
二、过渡状态理论
一、 碰撞理论与活化能*
(一)有效碰撞和弹性碰撞 碰撞理论认为：反应物之间要发生反应，首先 它们的分子或离子要克服外层电子之间的斥力而充 分接近，互相碰撞，才能促使外层的电子重排，即 旧键的削弱、断裂和新键的形成，从而使反应物转 化为产物。 即：反应物分子或离子之间的相互碰撞是发生 反应的先决条件。 但这种*碰撞并非每一次都能发生反应，对一般 反应而言，大部分的碰撞都不能发生反应。
热力学基本概念
系统和环境
1.系统(亦称物系,体系)：科学研究中所选取的 那一部分作为研究对象的物质世界。 2.环境：系统之外与系统密切相关的其它物质 或空间。 3.系统分类（按系统与环境之间的物质和能量 传递情况）：封闭系统，敞开系统和隔离系 统(孤立系统)。
化学反应速率的定义
化学反应速率的定义
化学反应速率的定义：化学反应速率是描述一定条件下，物质之
间的化学变化速度的量。
也就是说，化学反应速率表示复合体转化为
产物的速率。
反应速率是反应本身在一定环境或条件下发生时物质含
量变化的速率，它可以描述在特定情况下，化学反应发生变化的速度。
反应速率可以用不同的表达方式表示，其中最常见的有：用反应物或
产物的浓度作为时间的函数，即反应速率定义为每个物质的变化速率；或使用反应物或产物的质量，而不是浓度；或使用活性中间体的变化
速率，而不是反应物或产物的变化速率。
反应速率的大小受到很多因素的影响，可以分为温度、压强、活
性剂、反应物浓度、反应介质等几种因素。
温度高时反应速率会加快；压强对化学反应速率也有影响，通常随着压强的增大而增大；活性剂
是一种能够增加反应速率的物质，它可以改变反应物之间的相互作用，从而影响反应速率；反应物浓度不同，其反应速率也会不同；另外，
除了化学因素外，还有物理因素可以影响反应速率，比如反应介质中
的颗粒大小和性质，它也会影响反应速率。
反应速率的变化也可以按反应的特性进行分类，如快速反应和缓
慢反应。
快速反应指当反应物所需要的能量足够时，转化率很高，转
化速率也就很快，转化率可能达到100%。
而缓慢反应则是当反应物所
需要的能量不够时，转化率就会变慢，转化率可能不超过50%。
总之，化学反应速率的定义是指复合体在一定条件下转化为产物
的速率，其受到温度、压强、活性剂、反应物浓度和反应介质等因素
的影响，而反应速率的变化又可以分成快速反应和缓慢反应。
化学反应速率单位之间的换算
化学反应速率单位之间的换算化学反应速率是指单位时间内反应物消失或生成的量。
在化学反应中，反应物之间发生相互作用，使得化学键重新组合或断裂，从而形成新的化学物质。
反应速率的单位可以用不同的方式来表示，下面将介绍一些常见的反应速率单位之间的换算关系。
1. 摩尔/秒（mol/s）：摩尔/秒是最常用的反应速率单位，表示每秒钟反应物消失或生成的摩尔数。
例如，当一摩尔的反应物在一秒钟内完全消失或生成时，反应速率为1 mol/s。
2. 摩尔/分钟（mol/min）：摩尔/分钟是摩尔/秒的换算单位之一。
1 mol/min等于1/60 mol/s，即每分钟反应物消失或生成的摩尔数。
3. 摩尔/小时（mol/h）：摩尔/小时是摩尔/秒的换算单位之一。
1 mol/h等于1/3600 mol/s，即每小时反应物消失或生成的摩尔数。
4. 克/秒（g/s）：克/秒是以质量为基准的反应速率单位，表示每秒钟反应物消失或生成的质量。
根据摩尔质量的定义，可以将摩尔/秒转换为克/秒。
例如，当一摩尔的反应物在一秒钟内完全消失或生成时，反应速率为其摩尔质量（单位为克）。
5. 克/分钟（g/min）：克/分钟是克/秒的换算单位之一。
1 g/min 等于1/60 g/s，即每分钟反应物消失或生成的质量。
6. 克/小时（g/h）：克/小时是克/秒的换算单位之一。
1 g/h等于1/3600 g/s，即每小时反应物消失或生成的质量。
7. 体积/秒（L/s）：体积/秒是以体积为基准的反应速率单位，表示每秒钟反应物消失或生成的体积。
例如，在气体反应中，可以使用体积/秒来描述气体的生成或消失速率。
8. 体积/分钟（L/min）：体积/分钟是体积/秒的换算单位之一。
1 L/min等于1/60 L/s，即每分钟反应物消失或生成的体积。
9. 体积/小时（L/h）：体积/小时是体积/秒的换算单位之一。
1 L/h 等于1/3600 L/s，即每小时反应物消失或生成的体积。
化学反应速率及其表示方法
化学反应速率及其表示方法
化学反应速率是指在一定条件下，某化学反应的反 应物转变为生成物的速率。 对于恒容均相反应， 通常 以单位时间内某一反应物浓度的减少或某一生成物浓度 的增加来表示。反应速率用符号v来表示， 单位是 mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1。由于大部 分化学反应的速率随着反应的进行是不断变化的，因此 可选用平均速率和瞬时速率来描述化学反应的速率。
化学反应速率及其表示方法
瞬时速率可以用作图法求得。若要求在t0～t1之间某一时刻t 的反应速率，可以在t两侧选时间间隔（t-σ）～（t+σ），σ越小， 间隔越小，则两点间的平均速率越接近t时的速率vt。当δ→0时， 割线变成切线，则
化学反应速率及其表示方法
割线的极限是切线，故t时刻曲线切线的斜率是此时的瞬时速率vt。 如图4－1 时间的曲线位置上做切线；最后求出切线的斜率(用截距法， 量出线 段长， 求出比值)，即可求得t时刻的瞬时速率。
式中Δt＝t0-t1，表示反应的时间，Δc（N2)、Δc（H2)、 Δc（NH3） 分别表示Δt时间内反应物N2 、H2 和生成物NH3的浓度变化。
化学反应速率及其表示方法
化学反应速率及其表示方法
二、 瞬时速率
实际上，在研究影响反应速率的各种因素时，讨论的是对某一时 刻的反应速率的影响。某时刻的真实反应速率也称作瞬时速率，可以 理解为在反应时间无限小(dt)时，反应物浓度的微小变化d［R］或生 成物浓度的变化d［P］与时间间隔的比值，即
图4－1 瞬时速率的求法
无机化学
化学反应速率及其表示方法
一、 平均速率
化学反应速率Leabharlann 其表示方法若用生成物浓度变化来表示速率，则不用在式前加负号，即
化学反应速率
3、平均速率。
例题：
在密闭容器中充入SO2和O2，发生反应： 2SO2+O2 2SO3(g) 经过1min，SO2的浓度的减少量为2mol/L， 求该化学反应的速率？ v(SO2)=2mol/(L.min)
在2L的密闭容器中，加入1molN2和3molH2，发生 N2+3H2 = 2NH3 ，在2s末时，测得容器中含有0.4mol的NH3，求 该反应的化学反应速率。
结论：在其他条件不变时，增大反应物浓度，可 以增大反应速率
注意！
a、此规律只适用于气体或溶液的反应，对于固 体 或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数， 因此改变它们的量一般不会改变化学反应速率。 b、一般来说，固体反应物表面积越大，反应速 率越大，固体反应物表面积越小，反应速率越小。 c、随着化学反应的进行，反应物的浓度会逐渐 减小，因此一般反应速率也会逐渐减小。
D20℃ 时0.2mol /L Na2S2O3和0.1 mol /L H2SO4各5 mL， 加水10 mL
解释下列化学反应的反应速率的变化关系曲线。 （1）把除去氧化膜的镁条投入到盛有稀盐酸的试 管中，发现H２产生的速率(V)与时间(t)的变化情况 如图，其中0～t1的速率变化的主要原因 是 反应放热，温度升高，速率加快 ；
在反应2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O中，反应前后溶液的体积保持1 L 不变，反应前NaOH和浓硫酸的物质的量均为2 mol，经过2 s后 有0.4mol Na2SO4生成，求用不同反应物和生成物表示的反应速 率，并指出其反应速率间的关系有什么规律。 • 分析： 2NaOH + H2SO4 === Na2SO4 +2H2O 起始： 2mol 2mol 0 转化： 0.8mol 0.4mol 0.4mol 浓度变化： 0.8mol/L 0.4mol/L 0.4mol/L
化学反应速率的推导与计算
化学反应速率的推导与计算化学反应速率是指在单位时间内反应物消失或生成的物质的量。
它对于了解反应的快慢以及控制反应过程具有重要意义。
在本文中，我们将推导和计算化学反应速率的相关公式，以帮助读者更好地理解和应用。
一、平均反应速率的推导与计算平均反应速率是指反应物在整个反应过程中产生的物质的量与时间之比。
设反应物A的初始浓度为[A]₀，反应物B的初始浓度为[B]₀，反应物A的消失或生成的物质的量为Δ[A]，反应物B的消失或生成的物质的量为Δ[B]，反应的时间为Δt，则平均反应速率（v）的计算公式为：v = Δ[A]/Δt = -Δ[B]/Δt正负号的选择取决于反应物的消失或生成情况。
如果反应物消失，则取负号；如果反应物生成，则取正号。
二、瞬时反应速率的推导与计算瞬时反应速率是指在某一特定时间点上的反应速率。
由于化学反应速率在反应过程中是不断变化的，因此瞬时反应速率的计算相对复杂一些。
考虑一个简单的一级反应：A → 产物。
根据反应速率与浓度的关系，可以得出反应速率与反应物浓度的关系式：v = k[A]其中，k为反应速率常数，[A]为反应物A的浓度。
如果在某一特定时间点t上，反应物A的浓度为[A]t，则瞬时反应速率（v）的计算公式可以推导得到：v = -d[A]/dt = k[A]t式中，d[A]/dt表示反应物A浓度随时间变化的导数。
三、反应速率与反应物浓度的关系根据上述推导，可以得出反应速率与反应物浓度的关系式为：v = k[A]^m[B]^n其中，k为反应速率常数，[A]和[B]分别为反应物A和B的浓度，m和n为反应的阶数。
根据实验数据，通过求解反应速率与浓度的关系式，可以确定反应的阶数。
四、例题分析为了更好地理解和应用上述推导及计算方法，我们来看一个具体的例题。
考虑一个反应：2A + B → C，已知该反应的速率常数为0.1mol/(L·s)，反应物A和B的浓度分别为0.2 mol/L和0.3 mol/L。
化学反应中的反应速率方程
化学反应中的反应速率方程化学反应速率是指单位时间内反应物消失或生成物产生的物质量或物质的浓度变化。
反应速率方程描述了反应速率与反应物浓度之间的关系，为了准确描述反应速率的变化规律，化学家提出了多种不同类型的反应速率方程。
一、反应速率与反应物浓度的关系根据化学动力学理论，反应速率与反应物浓度之间存在着关系。
对于一般的简单化学反应，可以使用以下关系式来描述反应速率和反应物浓度之间的关系：反应速率 = k [A]^m [B]^n其中，k是反应速率常数，[A]和[B]分别表示反应物A和B的浓度，m和n分别是反应物A和B的反应级数。
二、零级反应速率方程零级反应是指反应速率不随反应物浓度的变化而改变。
对于零级反应，反应速率方程可以表示为：反应速率 = k即反应速率与反应物浓度无关，只与反应速率常数k有关。
三、一级反应速率方程一级反应是指反应速率与反应物浓度成正比的反应。
对于一级反应，反应速率方程可以表示为：反应速率 = k [A]即反应速率与反应物浓度之间存在线性关系，反应速率常数k可以通过实验测定获得。
四、二级反应速率方程二级反应是指反应速率与反应物浓度的平方成正比的反应。
对于二级反应，反应速率方程可以表示为：反应速率 = k [A]^2即反应速率与反应物浓度的平方成正比，反应速率常数k可以通过实验测定获得。
五、混合反应速率方程在实际情况中，一些反应既不是零级反应，也不是一级或二级反应，而是介于两者之间的混合反应。
对于混合反应，反应速率方程可以表示为：反应速率 = k [A]^m [B]^n其中，m和n可以是小数，反应速率常数k通过实验测定获得。
综上所述，化学反应中的反应速率方程可以根据实验数据和理论推导获得，不同类型的反应速率方程描述了不同类型的反应速率与反应物浓度之间的关系。
研究反应速率方程可以帮助我们更好地理解化学反应的过程和规律，并且对于实际应用中的反应控制和优化具有重要意义。
化学反应速率常数公式整理
化学反应速率常数公式整理化学反应速率是指在单位时间内反应物消耗或生成物产生的数量。
反应速率常数是描述反应速率与反应物浓度之间关系的数学常数。
在化学反应中，速率常数的确定对于研究反应机理、预测反应速率以及工业生产等具有重要意义。
一、零级反应速率常数公式在零级反应中，反应速率与反应物浓度无关。
反应速率常数由下式给出：k = -δ[A]/δt其中，k为反应速率常数，[A]为反应物A的浓度，δ[A]为一段时间内[A]的浓度变化，δt为这段时间的时间变化。
二、一级反应速率常数公式在一级反应中，反应速率与反应物的浓度成正比。
反应速率常数由下式给出：k = -δ[A]/(A·δt)其中，k为反应速率常数，[A]为反应物A的浓度，δ[A]为一段时间内[A]的浓度变化，δt为这段时间的时间变化。
三、二级反应速率常数公式在二级反应中，反应速率与反应物的浓度的平方成正比。
反应速率常数由下式给出：k = δ[A]/([A]·δt)其中，k为反应速率常数，[A]为反应物A的浓度，δ[A]为一段时间内[A]的浓度变化，δt为这段时间的时间变化。
四、伪一级反应速率常数公式在某些反应中，虽然反应级数为二级，但在一定浓度范围内可以近似看作一级反应。
反应速率常数由下式给出：k = δ[A]/(A·δt)其中，k为反应速率常数，[A]为反应物A的浓度，δ[A]为一段时间内[A]的浓度变化，δt为这段时间的时间变化。
五、三级反应速率常数公式在三级反应中，反应速率与反应物的浓度的立方成正比。
反应速率常数由下式给出：k = δ[A]/([A]²·δt)其中，k为反应速率常数，[A]为反应物A的浓度，δ[A]为一段时间内[A]的浓度变化，δt为这段时间的时间变化。
总结：化学反应速率常数公式的整理如上所述，不同级别的反应速率常数公式能够描述不同反应级别的速率与浓度之间的关系。
通过对反应速率常数的研究，我们能够更加深入地了解化学反应的动力学过程，为相关领域的研究提供重要参考。