化学反应速率是指化学反应进行的快慢程度。这一速度通常以单位时间内反应物或生成物浓度的变化量(减少值或增加值)来表示。反应速度与反应物的性质、浓度、温度、压力以及催化剂等众多因素密切相关。在溶液中进行的反应,还会受到溶剂的性质和用量的影响。化学反应速率是化学研究与学习的重要基础,对于高考等考试也有着重要的考察价值。
一、化学反应速率概述
1. 表示方法:化学反应速率以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。
2. 定义要点:
同一化学反应的反应速率可以用不同物质的浓度变化来表示,其数值可能相同也可能不同。表示化学反应速率时需指明具体物质。
化学反应速率是时间内的平均速率而非瞬时速率,无论用反应物还是生成物表示,均取正值。
对于固体或纯液体反应物,其浓度视为常数,因此不能用它们表示化学反应速率。当用不同物质的浓度变化表示同一化学反应的反应速率时,反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量之比。
二、基本图像及影响因素
在保持其他反应条件不变的情况下,化学反应速率会随着反应物浓度的增大而增大。
温度的升高会导致化学反应速率的增大。
有气体参与的反应中,化学反应速率会随着压强的增大而增大,但也会随着体积的增大而减小。
在不同温度下进行反应时,随着压强的增大及温度的升高,化学反应速率也会相应增大。
三、三段式计算法及速率比较
比较化学反应速率大小时,可采取以下方法:
方法一:首先统一单位,然后换算成同一物质表示的速率,再比较数值大小。
方法二:比较化学反应速率与化学计量数的比值。
四、影响化学反应速率的因素
内因:反应物本身的性质是决定化学反应速率的关键因素。
外因包括:
(1) 浓度:浓度增大,反应速率上升。
(2) 温度:温度升高,通常会使反应速率增大(除酶催化反应外,过高的温度可能降低酶的活性)。
(3) 压强:有气体参与的反应中,压强增大导致浓度增大从而增大反应速率。(对固体和液体则无影响)
(4) 催化剂:催化剂能够正逆同时增大或减小反应速率。
(5) 其他因素:包括固体反应物的表面积、光波、电磁波等。
五、有效碰撞理论与反应速率
活化分子:指能够发生有效碰撞的分子。
有效碰撞:活化分子之间发生的能够引发化学反应的碰撞。
活化能:正反应和逆反应各自对应的活化能有所不同。
活化分子、有效碰撞与反应速率的关系:
活化分子的数量和有效碰撞的频率直接决定了化学反应的速率。
六、充入惰性气体对反应速率的影响
恒容充入惰性气体时:
由于总压增大但物质浓度不变(活化分子浓度不变),因此反应速率不变。
当惰性气体导致体积增大时:
物质浓度减小(活化分子浓度减小),从而使得反应速率减慢。(效果等同于体积增大)