无机及分析化学(第二版)
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第一节 化学反应速率

化学反应速率是指在一定条件下,反应物转化为生成物的速率。即化学反应过程进行的快慢。用平均速率和瞬时速率来表示。

一、平均速率

在定容的条件下,化学反应平均速率()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的。

   (2-1)   

式中,是指用物质浓度变化表示的平均速率;Δci表示某物质在Δt时间内的浓度的变化量。因为只取正值,所以用反应物浓度变化表示反应速率时取负号,用生成物浓度变化表示反应速率时取正号。浓度常用的单位是mol·L-1,时间常用的单位是s(秒),所以平均速率常用的单位是mol·L-1·s-1

例如合成氨的反应:

在1L的容器中,100s后有4mol NH3生成,则同时一定消耗2mol N2和6mol H2,则可知:

可见,用不同物质浓度变化来表示的反应速率的数值各不相同,但它们之间可以互相换算。

对于任意反应有下列关系:

为了同一反应化学反应速率数值的统一,我们把化学反应的平均速率定义为:“平均速率等于任意物质的浓度随时间的变化率除以相应的化学计量系数(νi)。”因此任意反应的平均速率为:

式中,νiνi=abde)是反应物或生成物的化学计量系数,对反应物取负号,对生成物取正号。

二、瞬时速率

实际上化学反应的速率是随时间变化不断改变的。代表化学反应真正速率的是某一时刻的瞬时速率(v),对于任意反应,其瞬时速率可用导数表示为:

   (2-2)   

对于反应有下列关系

如合成SO3反应:的瞬时速率表示为: