《2.3化學反應的速率》知識清單一、化學反應速率的概念1、定義化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的物理量。就像我們看一場比賽，要知道比賽進行得快還是慢，對于化學反應也是一樣的道理。它通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。這里的濃度呢，就好比是一個房間里某種東西的數(shù)量多少，單位時間可以是每秒、每分鐘或者每小時等。2、計算公式對于反應\(aA+bB=cC+dD\)，\(v(A)=\frac{\Deltac(A)}{\Deltat}\)，這里\(v(A)\)表示反應物\(A\)的反應速率，\(\Deltac(A)\)表示\(A\)的濃度變化量（這里要注意是末濃度減去初濃度哦），\(\Deltat\)表示反應時間的變化量。這個公式就像是一把尺子，能準確地量出反應的快慢。而且反應速率的單位通常是\(mol/(L\cdots)\)（摩爾每升每秒）或者\(mol/(L\cdotmin)\)等。3、注意事項反應速率是正值，因為它表示的是變化的快慢，就像速度一樣，沒有負的速度。對于同一個反應，用不同的物質(zhì)表示反應速率時，其數(shù)值可能不同。但是這些數(shù)值之間是有聯(lián)系的，它們的比值等于化學方程式中相應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比。比如說在反應\(2H_{2}+O_{2}=2H_{2}O\)中，\(v(H_{2}):v(O_{2}):v(H_{2}O)=2:1:2\)。這就好比是不同的人看同一場比賽，雖然描述比賽快慢的數(shù)字可能不一樣，但其實都是在說同一場比賽的情況。二、化學反應速率的測定1、測定原理化學反應速率測定的基本原理就是測量在一定時間間隔內(nèi)反應物或者生成物濃度的變化量。就像我們看一個水箱里水的變化，在一段時間前后看看水的高度差，就能知道水的變化情況，對于化學反應就是看物質(zhì)濃度的變化。2、測定方法直接觀察法對于一些有明顯現(xiàn)象的反應，我們可以直接觀察。比如鎂條和稀鹽酸反應，我們可以看氣泡產(chǎn)生的快慢。氣泡產(chǎn)生得快，就說明反應進行得快；氣泡產(chǎn)生得慢，反應就進行得慢。這就像是我們看跑步比賽，看誰先跑到終點，先到的就快，后到的就慢。化學分析法通過化學分析的方法來測定反應物或者生成物在不同時刻的濃度。比如說酸堿中和反應，我們可以用滴定的方法，在反應開始的時候取一定量的溶液，然后在不同時間點再取溶液，用標準溶液去滴定，算出其中酸或者堿的濃度，從而得到濃度的變化量，進而計算反應速率。物理化學儀器法利用一些物理化學儀器來測定反應速率。例如利用分光光度計來測定有色物質(zhì)濃度的變化。如果一個反應中有一種物質(zhì)是有顏色的，隨著反應的進行，它的濃度會發(fā)生變化，那么顏色的深淺也會變化，分光光度計就能很靈敏地檢測到這種變化，就像一個超級靈敏的眼睛，能精確地看到物質(zhì)濃度的細微變化。三、影響化學反應速率的因素1、內(nèi)因反應物的性質(zhì)反應物的性質(zhì)是影響化學反應速率的根本因素。不同的物質(zhì)反應活性是不一樣的，就像不同的人性格不同，有的活潑好動，有的比較文靜。比如金屬鈉和水的反應就非常劇烈，而鐵和水的反應就比較緩慢。這是因為鈉的化學性質(zhì)非常活潑，它很容易失去電子，而鐵相對來說比較穩(wěn)定，不容易失去電子，所以反應速率就有很大的差別。2、外因濃度對反應速率的影響在其他條件不變的情況下，增大反應物的濃度，反應速率增大；減小反應物的濃度，反應速率減小。這就好比是一個房間里人越多，大家互相交流（反應）的機會就越多，反應就越快；人越少，交流的機會就少，反應就慢。但是要注意，對于固體或者純液體，它們的濃度可以看作是常數(shù)，所以增加固體或者純液體的量，一般不會影響反應速率。例如在鋅和稀硫酸反應中，如果增加鋅粒的量（鋅是固體），反應速率不會因為鋅粒量的增加而加快，但是如果增加稀硫酸的濃度，反應速率就會加快。壓強對反應速率的影響對于有氣體參加的反應，在其他條件不變時，增大壓強，反應速率增大；減小壓強，反應速率減小。壓強對反應速率的影響，其實是通過改變氣體的濃度來實現(xiàn)的。比如說壓縮一個裝有氣體的容器，容器里氣體的體積變小了，濃度就變大了，反應速率就會加快。但是對于沒有氣體參加的反應，壓強的改變對反應速率沒有影響，就像在一個都是液體的反應體系里，你怎么擠壓（改變壓強）都不會影響反應的快慢。溫度對反應速率的影響升高溫度，反應速率增大；降低溫度，反應速率減小。這是因為溫度升高時，反應物分子的能量增加，活化分子百分數(shù)增大（活化分子就像是一群充滿活力、隨時準備反應的分子），有效碰撞次數(shù)增多，反應速率就加快了。就像大家在冬天都懶洋洋的，活動比較慢，到了夏天就充滿活力，反應（活動）速度就快了。一般來說，溫度每升高\(10^{\circ}C\)，反應速率增大到原來的\(24\)倍。催化劑對反應速率的影響催化劑能改變化學反應速率。能加快反應速率的催化劑叫正催化劑，能減慢反應速率的催化劑叫負催化劑，在化學里我們通常說的催化劑是指正催化劑。催化劑在化學反應前后質(zhì)量和化學性質(zhì)不變，它是通過降低反應的活化能來加快反應速率的。就好比是在爬山的時候，原來有一條很難走的路（活化能高），現(xiàn)在有了催化劑就像是開了一條捷徑（活化能降低），大家就可以更快地到達山頂（完成反應）。例如在過氧化氫分解制取氧氣的反應中，加入二氧化錳作催化劑，反應速率就會大大加快。其他因素除了上述因素外，反應物的接觸面積、光照等因素也會影響反應速率。對于固體反應物，把固體粉碎成小顆粒或者粉末，可以增大反應物的接觸面積，從而加快反應速率。就像把一塊大煤塊弄成煤粉，煤粉燃燒就比煤塊燃燒快得多。對于一些光化學反應，光照是反應進行的必要條件，光照強度的不同也會影響反應速率。四、化學反應速率的相關(guān)計算與應用1、根據(jù)化學方程式計算反應速率利用化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比等于它們的反應速率之比來計算。例如在反應\(N_{2}+3H_{2}\rightleftharpoons2NH_{3}\)中，如果\(v(N_{2})=0.1mol/(L\cdots)\)，那么根據(jù)\(v(N_{2}):v(H_{2})=1:3\)，可以算出\(v(H_{2})=0.3mol/(L\cdots)\)。這就像是根據(jù)一個團隊里不同成員的任務分配比例來計算每個成員的工作量一樣。2、反應速率在工業(yè)生產(chǎn)中的應用在工業(yè)生產(chǎn)中，我們要根據(jù)化學反應速率的原理來控制反應的進行。比如在合成氨工業(yè)中，我們要控制合適的溫度、壓強和催化劑，來提高反應速率，同時還要考慮反應的限度，以達到最佳的生產(chǎn)效益。如果反應速率太慢，生產(chǎn)效率就低；如果反應速率太快，可能會出現(xiàn)一些安全問題或者產(chǎn)品質(zhì)量問題。所以要找到一個平衡點，就像走鋼絲一樣，要小心翼翼地調(diào)整各種條件，讓反應既快又好地進行。五、化學反應速率理論簡介1、有效碰撞理論反應物分子間必須相互碰撞才有可能發(fā)生反應，但不是每次碰撞都能發(fā)生反應，只有那些能量較高、能夠發(fā)生化學反應的碰撞才是有效碰撞。就像投籃一樣，不是每個投籃動作都能進球，只有那些動作標準、力量和角度合適的投籃才是有效的投籃。反應物分子中那些具有較高能量、能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子。活化分子的百分數(shù)越大，有效碰撞的次數(shù)就越多，反應速率就越快。2、過渡態(tài)理論當反應物分子接近到一定程度時，會形