在实际应用化学反应时,人们除了考虑物质变化和能量转换外,还必须关注化学反应的速度和程度,以提高生产效率。以工业氨合成反应为例:
人们不仅要生产氨,还希望氮、氢能更快、更多地转化为氨,从而提高氮、氢的转化率和氨的收率。因此,工业生产中多采用催化剂、高温、高压反应条件。
一、化学反应速率及其表示方法
我们学到了很多化学反应,有些反应进行得很快,有些则进行得很慢。
例如,火药的爆炸可以在瞬间完成;酸碱中和反应和燃烧反应非常快;铁会生锈,食物会慢慢变质;而石灰洞的形成需要数百万年甚至数千万年的时间。形式。
不同化学反应的速度差异很大,速度只是相对的。这种定性描述不能准确地代表化学反应的速度。在科学研究和工业生产中,人们需要准确、定量地描述化学反应的速度。
1、化学反应速率
在物理学中,物体运动的速度是用物体单位时间内移动的距离来描述的,即物体运动的平均速度:
化学反应的速度可以参照上述表述方法来定量描述。一般用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示,即化学反应速率。
例如,在合成氨的反应中,如果在2分钟内将N2的浓度从0.1mol/L降低到0.06mol/L,则2分钟内用N2表示的化学反应速率为:
或者,在20秒内,NH3的物质浓度从0.02mol/L增加到0.05mol/L,则以NH3表示的化学反应速率为:
概括:
(1)化学反应的速率用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示:
(2)常用单位:mol/(L·min)或,mol/(L·s)或
(3)由于它是用物质的量和浓度的变化来表达的,所以这种表达方法只适合用溶液或气体来表达化学反应速率。化学反应速率也可以用单位时间内物质的量的变化、质量的变化、气体的体积的变化,甚至压力的变化来表示。
如合成氨的反应。如果N2的质量在2分钟内减少30g,则:
或2分钟内,H2物质的量减少1mol,则:
或10s内NH3的体积增加2L,则:
一般来说,仍用物质的量和浓度的变化来表示化学反应速率。
(4)这里计算的速率是一段时间内的平均反应速率,而不是瞬时速率。
例:在密闭容器中,充入1.0mol/LN2和3.0mol/LH2进行反应。
2 s结束时N2的物质浓度为0.6 mol/L。 2s内N2、H2、NH3的物质浓度换算为多少? N2、H2、NH3在2秒内分别表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)是多少?
可以使用三个方程的关系来计算。对于反应物或产物,初始浓度与2s结束时的浓度之差即为换算浓度,物质的换算浓度之比等于化学方程式的测量系数之比。 (计算时要么使用物质的量和浓度,要么使用物质的量)
那么在2s内,三种物质表示的化学反应速率为:
根据上面的计算,认为:
(1)不同物质在同一时间内进行同一反应所表示的化学反应速率值是否相同?反应速度是否相同? (2)不同物质在同一时间内同一反应所表示的化学反应速率值之间有何关系?
对于同一时间的同一反应,不同物质所表示的反应速率不一定相同,但它们表明反应的速度相同;对于同时进行的同一反应,当用不同的物质来表示化学反应速率时,其速率值之比等于它们的化学方程式的化学计量系数之比。
在比较化学速率时,不能只看数值。必须将它们换算成同一种物质才能进行比较。并注意单位必须一致。
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用户评论
焚心劫
化学反应速率这章有点难,各种公式和概念,感觉有点晕。
有14位网友表示赞同!
ˉ夨落旳尐孩。
终于学到化学反应速率了,感觉比前面的平衡理论更有趣。
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泪湿青衫
化学反应速率影响因素那么多,总结起来有点乱,要好好整理一下。
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▼遗忘那段似水年华
这章内容还挺重要的,考试肯定会有考点,要认真学习。
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抓不住i
感觉这章的实验设计挺有意思的,尤其是影响反应速率的因素实验。
有19位网友表示赞同!
余温散尽ぺ
学完这章之后,对化学反应的理解又加深了不少。
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丢了爱情i
化学反应速率公式有点难记,要多做练习才能熟练掌握。
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我家的爱豆是怪比i
这章的内容跟生活联系比较紧密,比如食物腐败、药物反应等等。
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话扎心
老师讲的挺清楚的,就是有些题目做起来还是有点难度。
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青墨断笺み
化学反应速率这章内容比较抽象,要多做题才能理解透彻。
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陌上花
感觉化学反应速率跟很多因素都有关系,挺复杂的。
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顶个蘑菇闯天下i
学完这章之后,对化学反应的本质有了更深的认识。
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予之欢颜
化学反应速率的计算有点麻烦,要学会用公式快速解题。
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执拗旧人
这章的知识点很多,要做好笔记,方便复习。
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淡抹丶悲伤
化学反应速率这章内容挺基础的,要打好基础,才能学好后面的内容。
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Hello爱情风
感觉这章的内容有点枯燥,但是很重要,要认真学习。
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ー半忧伤
化学反应速率影响因素很多,要学会分析问题。
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君临臣
这章的内容跟生活实际联系紧密,学起来很有意思。
有7位网友表示赞同!
颓废i
感觉化学反应速率这章有点难,要多花时间学习。
有19位网友表示赞同!
白恍
这章的实验设计很巧妙,可以直观地观察化学反应速率的变化。
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