化学反应速率与反应限度

 

1.化学反应速率的测定

    化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的，通常用单位时间反应物浓度

的减少或生成物浓度的增加来表示。现在以五氧化二氮在四氯化碳溶液中的分解反应为

例来探求实践中是如何测定化学反应速率？

五氧化二氮分解的化学方程式为：

    此反应在45℃的恒温槽中进行，用震荡器不断震荡反应容器，使生成的氧气能立即

冒出液面。反应器连接到气体量管，可以测出所产生的氧气的物质的量。在不同时间，观

察并记录氧气的体积，即可推算出N₂O₅浓度的变化，进而求出反应速率。

例：反应2N₂O₅ —→ 4NO₂ + O₂的实验。最初在反应器中加入1.00moL/L的N₂O₅的

CCl₄溶液1.0L。在45℃的恒温槽中进行反应10分钟，测得所产生的氧气为0.18mol。

试求：

（1）此时反应器中N₂O₅溶液的浓度是多少？

（2）以N₂O₅的浓度变化来表示的最初10分钟内的平均反应速率为多少？

解：由化学方程式得知，每生成1moLO₂须消耗2moL N₂O₅，因此生成0.18mol O₂需消

耗N₂O₅0.36mol。

原有N₂O₅：1.00mol/L × 1L = 1.00mol

剩下N₂O₅：1.00mol－ 0.36mol = 0.64mol

（1）所以反应10分钟后N₂O₅的浓度：c（N₂O₅）=0. 64mol/1L=0.64mol/L

（2）以N₂O₅的浓度变化来表示的最初10分钟的平均反应速率：

    1930年，艾伦（H·Eyring）曾用这种方法来测定化学反应速率并公开发表他的实验结

果（见下表）。由表中实验数据可以看出反应的平均反应速率随反应进行而逐渐减少。

四氯化碳溶液中五氧化二氮的分解速率

时间（分）	C(N2O5) （mol/L）	△t	△    C （mol/L）	V(N2O5) （mol/L·min）
0	2	0	0	0
184	2.08	184	0.25	1.36×10^﹣^3
319	1.91	135	0.17	1.26×10^﹣^3
526	1.67	207	0.24	1.16×10^﹣^3
867	1.35	341	0.32	0.94×10^﹣^3
1198	1.11	331	0.24	0.73×10^﹣^3
1877	0.72	679	0.39	0.57×10^﹣^3

这一变化可用曲线图表示如下：

五氧化二氮的分解反应过程中，五氧化二氮的浓度与反应时间的关系

2.在不同温度和压强下，合成氨反应达到最大限度时，氨在反应物和生成物的混合物中的体积分数。

	1 大气压	100 大气压	200 大气压	300 大气压	600 大气压	1000 大气压
200℃	15.3	81.5	86.4	89.9	95.4	98.8
300℃	2.2	52.0	64.2	71.0	84.2	92.6
400℃	0.4	25.1	38.2	47.0	65.2	79.8
500℃	0.1	10.6	19.1	26.4	42.2	57.5
600℃	0.05	4.5	9.1	13.8	23.1	31.4

注：1大气压=1.01×10 ⁵Pa

   3.教科书p30 活动与探究栏目实验2，铜丝应过量，即浸入硝酸银溶液的铜丝还有一

部分保持紫红色。这样才能说明铜和硝酸银溶液的反应只能进行到一定限度。