壹、化學反應速率
1.化學反應速率(以v表示)的表示方法
常用單位時間(以△t表示)內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加(以△c表示)來表示。
單位:mol·L-1·min-1或mol ·L-1·S-1
說明:
①反應速率為正值,是反應某壹段時間間隔內的平均反應速率。
②要防止錯誤地用單位時間內物質(反應物,生成物)的物質的量或質量的變化來計算化學反應速率。
③在壹個化學反應中,各物質的起始濃度、反應壹定時間後的濃度和濃度的變化三個量中,只有濃度的變化壹定符合它們在化學方程式中的計量系數關系。
④同壹個化學反應的速率,可選用其中任何壹種物質來表示,其數值可能相同,也可能不相同,但都是該反應的速率,且各物質表示的速率比等於它們在化學方程式中的計量系數比。例如反應
aA + bB → gG + hH,
= a∶b∶g∶h或
因此,只要已知壹種物質表示的反應速率,就可以求出其它物體表示的反應速率。
2.影響化學反應速率的因素
①在相同的條件下,不同化學反應的反應速率,取決於反應物的結構和性質。例如將表面積大小相同的鎂片和鐵片分別投入等體積等濃度的鹽酸裏,可以觀察到鎂跟鹽酸反應的速率比鐵跟鹽酸反應的速率快,這是由於鎂的還原性比鐵的還原性強緣故。
②同壹個化學反應在不同條件下,反應速率不同。影響反應速率的外界因素主要有以下幾點:
Ⅰ濃度:當其它條件不變時,增加反應物的濃度,可以增大反應的速率;減少反應物的濃度,可以減小反應的速率。
對於固體和純液體物質,它們的“濃度”可視為常數。因此上述“反應物”系指氣體物質或溶液。
Ⅱ壓強:當其它條件不變時,對有氣體參加的反應,增大壓強(氣體體積縮小,使反應物的濃度增大),可以增大反應的速率;減小壓強(氣體體積增大,使反應物的濃度減小),可以減小反應的速率。
對於無氣體(只有固體、液體或溶液)物質的化學反應,壓強與其反應速率無關。
Ⅲ 溫度:當其它條件不變時,升高溫度,可以增大反應的速率;降低溫度,可以減小反應的速率。溫度每升高10℃,反應速度可以增大到原來的2——4倍。
參考:為什麽改變反應物的濃度或改變反應物的溫度時,就會改變反應的速率呢?
化學反應的過程,是反應物分子中化學鍵斷裂,生成物分子中化學鍵的形成的過程。因此反應物的分子必須互相碰撞,才有可能使化學鍵斷裂而發生化學反應。在壹定溫度下,反應物的分子具有壹定的平均能量,有的分子的能量比平均能量高,有的比平均能量低,對某壹反應而言,必須具有比平均能量高的分子發生碰撞時才能使化學鍵斷裂而發生化學反應,這種能發生化學反應的碰撞叫做有效碰撞,這種分子叫做活化分子。
在其它條件下不變時,對某壹反應而言,反應物分子中活化分子的百分數是壹定的。因此,活化分子的濃度與反應物的濃度成正比。
當反應物濃度增大時,活化分子的濃度也增大,即單位體積內活化分子為數增多,因此單位時間內的有效碰撞次數相應增多,反應速率增大。
在濃度壹定時,升高溫度,反應物的分子的能量增加,必然有壹部分原來能量較低的分子變成了活化分子,從而增加了反應物分子中活化分子的百分數,有效碰撞次數增多了,因而增大了反應的速率。
Ⅳ 催化劑:當其它條件不變時,使用催化劑能夠增大反應的速率。
為什麽使用催化劑能大大增大反應的速率呢?現以接觸法制造H2SO4中使用的接觸劑V2O5為例來初步說明。
在400℃——500℃時,SO2跟O2的反應速率極慢,原因是反應物的分子需要具有很高的能量才能成為活化分子,活化分子的百分數很小,有效碰撞次數很少。若在此溫度下加入適量的催化(例如V2O5),使SO2跟O2壹步反應轉化為SO3變成了兩步反應:
這樣,反應物的分子的能量只需要不使用催化劑時的 左右就可以成為活化分子,從而大大提高了活化分子的百分數,大大地增多了有效碰撞次數,使反應速率大大加快