化学反应的表观速率常数
化学反应的速率是指单位时间内反应物消耗的量或者生成的量。在化学反应中，反应速率可以通过表观速率常数来描述。表观速率常数是一个与反应速率相关的系数，它反映了反应中反应物浓度与反应速率之间的关系。本文将详细介绍化学反应的表观速率常数及其影响因素。
一、表观速率常数的定义
表观速率常数是化学反应速率与反应物浓度之间的关系。在反应物浓度一定的条件下，表观速率常数可以解释为单位时间内反应物消耗或生成的量。表观速率常数的单位为mol/(L·s)，表示单位时间内反应物浓度的变化情况。当反应物浓度为单位浓度时，表观速率常数可以直接表示为反应速率。
二、影响表观速率常数的因素
1. 温度：温度是影响反应速率的重要因素，也是影响表观速率常数的关键因素。根据阿伦尼乌斯方程，反应速率随温度的升高而增加。因此，随着温度的升高，表观速率常数也会增加。
2. 反应物浓度：反应物浓度对于反应速率有直接的影响。当反应物浓度增加时，反应速率也会相应增加。因此，反应物浓度的增加会使表观速率常数增大。 3. 反应物的物理状态：反应物的物理状态也会影响反应速率以及表观速率常数。例如，对于液体相反应，反应物浓度的增加可以增加反应速率。而对于气体相反应，反应物的压力可以影响反应速率。
4. 催化剂：催化剂可以在反应中起到降低活化能的作用，从而加快反应速率。催化剂的加入可以增加反应速率，进而增加表观速率常数。
三、表观速率常数的计算
表观速率常数可以通过实验测定得到。通过变化反应物浓度或温度，测量反应速率的变化，可以绘制反应速率与反应物浓度或温度之间的对数关系曲线。根据实验数据，可以使用线性回归等数学方法求得表观速率常数的数值。
四、表观速率常数的应用
1. 反应机理研究：通过对反应速率随时间的变化关系的研究，可以了解反应机理以及反应中间体的生成和消耗过程。
2. 反应动力学研究：通过分析不同反应物浓度、温度等因素对表观速率常数的影响，可以研究反应的动力学规律，揭示反应速率与反应物浓度之间的定量关系。
化学反应速率及其影响因素(总13页)
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（2015秋季使用）
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教学课题 化学反应速率和化学平衡 课时计划
第（1）次课
授课教师 学科 化学 授课日期和时段
上课学生 年级 高二 上课形式
阶段 基础（ ） 提高（√ ） 强化（ ）
教学目标 1.使学生了解化学反应速率的概念及表示方法
2.使学生理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响
重点、难点 重点：浓度对化学反应速率的影响
难点：浓度对化学反应速率影响的原因
知识点一：化学反应速率
1、含义：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。
2、表示方法：在容积不变的反应器中，通常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 。
3、数学表达式： V = △C/ △t
4、单位：mol/（L·s）或mol/（L·min）或mol/（L·h）
注意事项：1. 化学反应速率是标量，即只有大小而没有方向；
2. 一般地计算出来的化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，不同时刻的化学反应速率是不相同的；
3. 对于固体物质或气态反应中的液体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度”是不变的，因此不用液体和固体表示化学反应速率；
4. 对于同一化学反应，用不同的物质表示其化学反应速率可能不相同，但其化学反应速率比等于化学方程式中化学计量数之比。例如在N2+3H2 2NH3中 v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2。
要点诠释：
技术与科教创新 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｍｓ８６．ｃｏｍ 报 化学反应速率及其影响因素 周学来（贵州航天职业技术学院贵州遵义５６３００３） 摘要：该文根据自己的教学经验，针对学生中对化学反应影响因素理解不透的现象，从大量的实验和事实出发，对化学反 应速率的有关影响因素进行了比较全面的分析和研究，从而使这部分内容更加清晰。 关键词：反应速率；浓度；压强；温度；催化剂 在化学反应速率的教学过程中，大部分学生对其概念并不难 理解，但是对其影响因素的理解并不透彻，因此影响了学生的学 习兴趣，影响了学生对这部分知识的掌握程度，并对后面化学平 衡的学习带来影响。为了帮助学生比较深入地掌握这一部分知识， 并为化学平衡的学习打下良好的基础，本文试图从这方面进行比 较全面的分析和研究。 １．化学反应速率 通过对化学反应的研究告诉我们，不同的化学反应进行的快 慢程度不一样，有的反应进行得很快，瞬间就能完成，如强酸和 强碱溶液的中和反应，锌片在盐酸中立即放出氢气并很快消失；有 的反应则进行得很慢，甚至几年也觉察不出来，如岩石的风化需 要上千年或上万年，石油的形成要经过百万年甚至更长的时间。这 些都说明不同的化学反应具有不同的反应速率。 不仅不同的化学反应有不同的反应速率，而且同一化学反应 在不同的条件下也具有不同的反应速率。如铁在一般情况下氧化 腐蚀的速率是比较慢的，但是在高温或酸性条件下，铁的氧化腐 蚀就比较快。 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的，通常我 们用单位时间内某种反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表 Ｉ＾ Ｉ 示。即ｖ： 通过对化学反应速率的学习和研究，不仅能够帮助 Ａｔ 我们更好地学习和掌握化学知识，而且对我们的日常生活、工农 业生产和科学研究等都具有重要的指导意义。在生产实践中提高 生产效率和收益，降低生产损耗和成本，减少灾害和灾难的发生 是人们追求的重要目标。如在氢气和氦气合成氨的生产中，如何 提高合成氧的速率和产量；在金属铁的使用过程，如何延长铁的 使用寿命，减慢其氧化速度：在采矿生产中，如何减少矿山和工 厂的爆炸等安全事故的发生，人们进行了长期不懈的努力。 ２．影响化学反应速率的因素 不同的化学反应，具有不同的反应速率，由此说明，参加化 学反应的物质的性质是决定化学反应速率的重要因素，是决定化 学反应速率快慢的内部原因。一般说来，化学活动性大的物质其 化学反应速率快，如氢气和氧气的燃烧反应能够瞬间完成；而化 学活动性小的物质其化学反应速率慢，如铜在空气中的氧化反应 很缓慢。 但是同一个化学反应在不同的条件下也可能会有不同的反应 速率，所以化学反应的条件是影响化学反应速率快慢的外部原因。 我们可以根据生产和生活的不同需要和要求，采取适当的控制措 施控制化学反应速率的快慢程度。对于同一个化学反应，影响其 化学反应速率的条件主要有浓度、压强（主要是对有气体参加的 反应）、温度、催化剂等。 ２．１浓度对化学反应速率的影响 我们知道，点燃的木碳，在纯氧中燃烧比在空气中燃烧要快 得多。因为纯氧的氧气浓度为１００％，空气中氧气的浓度只有 ２１％，这说明浓度是影响化学反应速率的一个因素。 大量的实验事实证明，当其他条件不变时，增加反应物的浓 度，可以增大化学反应速率。根据化学反应的机理分析，化学反 应的实质就是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过 程，也就是反应物分子中化学键断裂，生成物分子中化学键形成 的过程。旧的化学键的断裂和新的化学键的形成都是通过反应物 分子或离子的相互碰撞来实现的，如果反应物分子或离子相互不 接触，不碰撞，就不可能发生化学反应。因此反应物分子或离子 间的相互碰撞是发生化学反应的先决条件。然而，反应物分子或 离子间发生了相互碰撞并不一定都能发生化学反应，如空气中的 氧气和氨气分子的碰撞次数虽然很多，但能够发生化学反应的碰 撞是很少的。我们把能够发生化学反应的碰撞称为有效碰撞，把 能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。 活化分子具有比普通分子更高的能量，在碰撞时有可能克服 原子间的相互作用而使旧的化学键断裂。普通分子转变为活化分 子时需要吸收能量，人们将这种能量称为活化能。但活化分子碰 撞时，还必须在发生正碰撞（即碰撞角度和方位符合发生化学反 应的要求）才能发生化学反应。 当其他条件不变时，对于某一反应来说，活化分子在反应物 分子中所占的百分比是一定的，因此单位体积内活化分子的数量 与单位体积内反应物分子总数成正比，也就是和反应物浓度成正 比。当反应物浓度增大时，单位体积内分子数增多，活化分子数 也相应增大，化学反应速率也随之增加。因此增大反应物的浓度 可以增大化学反应速率。如在煤的燃烧过程中，人们利用鼓风机 不断地送入新鲜空气，增加氧气的浓度，从而增大煤的燃烧速度。 ２．２压强对化学反应速率的影响 对于气体来说，当温度一定时，一定量气体的体积与其所受 的压强成正比。如果气体的压强增大，则气体的体积缩小，单位 体积内分子数随之增大。因此增大压强，其效果就是增加了单位 体积里的反应物的物质的量，也就是增加了反应物的浓度，因而 可以增大反应速率。相反，减少压强，气体的体积就扩大，反应 物的浓度减少，因而化学反应速率也减少。如果参加反应的物质 是固体、液体时，由于改变压强对它们的体积的改变的影响很小， 因而对它们浓度的改变的影响也很小，因此，可以认为改变压强 对固体、液体的化学反应速率没有影响。 ２．３温度对化学反应速率的影响 许多化学反应在加热的情况下，反应速率明显加快。这说明 温度的变化也可以改变化学反应速率。 在浓度一定时，升高温度，反应物分子的能量增加，使一部 分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增加了反应物分子中 活化分子的百分数，使有效碰撞次数增多，因而使化学反应速率 增大。当然，由于温度升高，分子的运动加快，单位时间内反应 物分子间的碰撞次数增加，反应也会相应地加快，但这不是反应 加快的主要原因，而前者是反应加快的主要原因。例如，在常温 下，煤在空气中甚至在纯氧里都不能燃烧，只有加热达到一定温 度时才能燃烧。又如氢气和氧气合成水的反应，在常温下几乎不 能进行反应，但当温度达到６００。Ｃ时，反应迅速进行，甚至产生 猛烈的爆炸。 很多反应在高温或常温时进行得很快的化学反应，在低温下 则进行得比较慢。这就是人们用高压锅的高温缩短食物煮熟所需 的时间，用电冰箱的低温延长食物保存时间的原因。 ２．４催化剂对化学反应速枣 影响 人们在酿制酒的过程中，通常要使用洒曲（一种酶）加入酿 下转第０６７页 一０６０—１１ 第４１６期２０１ １年第２４期 ＣＮ１ １—３４５９／Ｆ ＩＳＳＮ１００５．４９０１
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化学反应速率
考点一 化学反应速率计算、比较
1．化学反应速率应用中的注意事项
(1)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，因此表示化学反应速率时要指明具体物质。
(2)由v＝ΔcΔt计算的反应速率是一段时间内的平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。
(3)对于固体或纯液体反应物，其浓度视为常数，故不能用固体或纯液体物质表示化学反应速率。
(4)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数之比。例如，对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。
2．计算化学反应速率的常用方法
(1)定义式法：根据“v＝ΔcΔt”进行计算。
(2)比例式法：根据“化学反应速率之比等于化学计量数之比”进行计算。
(3)三段式法：具体步骤如下。
①写出有关反应的化学方程式；
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；
③根据已知条件列方程式计算。
3．化学反应速率的比较方法
(1)看单位是否相同，若不相同，换算成相同的单位。
(2)归一法：换算成同一物质相同单位的速率，再比较数值的大小。
(3)比值法：用各物质表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数，然后再对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率大。如反应mA＋nB===pC＋qD，若vAm＞vBn，则反应速率v(A)>v(B)。
题组
1．(2019·淄博模拟)将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中(温度保持不变)发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH<0。测得H2的物质的量随时间变化如图所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。该反应在8～10 min内CO2的平均反应速率是( ) 2
A．0.5 mol·L－1·min－1
