测量速度
- 来测量反应速率,我们需要能够测量反应物消耗的速度或产物形成的速度
- 测量的方法取决于所涉及的物质
- 在实验室里有很多方法来测量反应速率;它们都取决于反应过程中某些性质的变化
- 这种性质被认为是成比例的反应物或生成物的浓度,如颜色、质量、体积
- 有些反应速率可以在反应进行时进行测量(这样可以产生更多的数据);
- 当反应结束时,通过在反应过程中平均收集到的测量值,可以更容易地测量快速反应
- 三种常用的技巧是:
- 质量损失
- 天然气生产
- 比色法
颜色变化
- 色度计测量通过溶液的光量
比色法设置
- 如果溶液在反应过程中改变了颜色,这可以用来测量速率
- 到达探测器的光的强度每隔几秒测量一次,并绘制数据以显示反应物或生成物的浓度如何随时间变化
- 光强与浓度有关,所以这个图表示生成物或反应物浓度随时间的变化
颜色强度随时间变化的示意图(在这种情况下,着色的物种是反应物)
- 注意,比色法不能用来监测有色沉淀物的形成,因为光会被沉淀物散射或阻挡
质量变化
- 当反应中产生气体时,气体通常会从反应容器中逸出,因此质量会减小
- 这可以用来测量反应速率
- 例如,碳酸钙与盐酸反应产生CO2
- 质量每隔几秒测量一次,质量随时间的变化被标为CO2逃
用天平测量质量的变化
- 质量损失提供了反应物量的测量,所以这个图和反应物量随时间变化的图是一样的
产品质量随时间的损失
- 然而,这种方法的一个局限性是气体必须足够致密,或者质量变化太小,无法在2或3 dp天平上测量
- 因此,二氧化碳是合适的(Mr = 44),但氢气不是(Mr = 2)
气体体积
- 当一种气体在反应中产生时,它可以被捕获,并随时间测量其体积
- 这可以用来测量反应速率。
- 例如,镁与盐酸反应产生氢
气体收集实验装置
- 一种替代气体收集装置包括使用倒置的量瓶通过水收集气体(只要气体不溶于水)。
替代气体收集装置
- 体积可以每隔几秒钟测量一次,并绘制出气体体积随时间的变化情况
- 体积提供了生成量的度量,所以图表是生成量随时间变化的图表
气体体积随时间变化的图表
测量浓度变化
- 在反应过程中测量浓度变化并不容易;取样:取样并分析的行为滴定法会影响反应速率(除非反应被故意停止——这叫做淬火).
- 通常,当反应达到一个特定的(可见的)点时,“停止时钟”会更方便
- 例如,当一片镁完全溶解在盐酸中
- 另一个常见的速率实验是硫代硫酸钠和盐酸之间的反应,它慢慢地产生黄色的硫沉淀,当通过溶液观察时,它模糊了一个十字:
Na2年代2O3.(aq) + 2HCl (aq)→2NaCl aq) + SO2(g) + H2O (l) + S(S)
消失交叉实验
- 这里的主要限制是,它通常只生成一条用于分析的数据
考试技巧
你应该熟悉浓度、体积或质量随时间变化的曲线图的解释,并能够计算出从切线到曲线图的速率