测定反应速率
- 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:
- 用天平测量质量损失
- 气体体积的:测量气体产生的体积的
- 测量在反应结束时有颜色变化的反应
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
测量天平上的质量变化
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
测量气体体积的变化
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
计算反应速率
- 反应发生的速率取决于性质和条件
- 有些是极慢的,如生锈,而另一些是极快的,如爆炸
- 反应速率可以用a的速度来测量反应物是用完了还是用了多快呢产品是由
- Rate与物质的数量和时间有关,可以用以下公式计算:
计算反应速率的三角形公式
- 为了提供足够的数据来建立结论,需要在反应过程中进行几次测量
- 生成物通常是被测量的,因为测量生成物的形成通常比测量反应物的消失容易
- 要测量的量取决于反应,可以用克表示质量或厘米3.或糖尿病3.对于体积,如果产物是气体
- 因此反应速率的单位是g/s或厘米3./s或dm3./秒
- 时间通常在秒因为实验室里研究的许多反应都非常快
- 如果其中一种产物是释放出来的气体,那么这个反应就可以在溶剂中进行开瓶在天平上测量反应物的质量损失
- 通常在烧瓶口放置棉絮,这样可以使气体排出,但防止任何物质从烧瓶中喷出(如果反应剧烈)。
计算梯度
- 通常会得到曲线图,或者一开始是直线,但随着反应逐渐减弱,通常是由于其中一种反应物耗尽,曲线会形成一条水平线
- 曲线部分表示速率和被测量因素之间的关系不是直接成比例,所以反应速率是不同的沿着曲线上的每一点
- 对于曲线a切必须画出来计算x和y的变化那么a点的反应速率特定点反应期间可以计算
- 将尺子放在被研究的点上,并调整其位置,使尺子与曲线之间的点两侧的空间相等:
用尺子画曲线的切线
- 用切线计算反应速率,如下图所示:
求曲线的切线
- 这一点的梯度是
梯度=∆(乘积)÷∆(时间)
- 你可以用这个公式来计算曲线上任意一点的梯度
考试技巧
在画切线时,应尽量将直线延伸到便于计算的地方。以这种方式扩展切线可以减少不确定性。
核心实用:研究反应速率
A部分-测量气体的产量
目的:
研究了大理石切屑与盐酸反应中表面积的变化对其反应的影响
材料:
- 镁丝带剪成3厘米长
- 硫酸1mol dm31.5 mol dm3
- 锥形烧瓶(100厘米3.)
- 防护眼镜
- 气体注射器
- 停止时钟
图:
研究了不同尺寸大理岩片对碳酸钙与盐酸反应速率的影响
方法:
- 向锥形烧瓶中加入盐酸
- 用输送管将烧瓶连接到一个倒置的量筒上
- 向锥形烧瓶中加入大理石碎片,并关闭瓶盖
- 用量筒测量在固定时间内产生的气体的体积
- 重复使用不同大小的大理石碎片/盐酸浓度
- 增加大理石切屑的表面积,反应速率也会增加
- 这是因为更多的大理石碎片的表面积颗粒会暴露在稀释的盐酸中,因此会有更频繁和成功的碰撞,增加反应速率
B部分-观察颜色变化
目的:
考察不同浓度对硫代硫酸钠与盐酸反应的影响材料:- 40g / dm3硫代硫酸钠溶液
- 1.0 mol dm3稀释盐酸
- 锥形烧瓶(100厘米3.)
- 纸上黑十字
- 白纸或白色瓷砖
- 秒表或计时器
图:
图中显示了研究浓度对反应速率的影响所需的仪器
方法:
- 测量50厘米3.将硫代硫酸钠溶液倒入烧瓶中
- 测量5厘米3.将稀释的盐酸倒入量筒中
- 在一张纸上画一个十字,把它放在烧瓶下面
- 向烧瓶中加入酸,并立即启动秒表
- 从上面向下看十字架,当十字架看不见时停止秒表
- 重复使用不同浓度的硫代硫酸钠溶液(将不同体积的硫代硫酸钠溶液与水混合稀释)
结果:
- 随着溶液浓度的增加,反应速率也会增加
- 这是因为在给定体积内会有更多的反应物粒子,允许更频繁和成功的碰撞,增加反应速率
危害、风险和预防措施
显示易燃和有毒物质的危险符号
- 镁是一种易燃的金属
- 稀盐酸在这个实际应用中通常使用的浓度不被归类为危险,但它仍然可能对眼睛或皮肤造成伤害
- 硫代硫酸钠与盐酸反应产生二氧化硫,吸入后有毒
- 镁应远离明火,如本生灯
- 稀释盐酸时,应避免与皮肤接触,并佩戴护目镜
- 注意不要吸入二氧化硫气体;哮喘患者需要特别小心,可以使用通风柜来避免暴露