3.1　化學(xué)反應(yīng)速率的概念

化學(xué)反應(yīng)的速率，是一定條件下單位時(shí)間內(nèi)某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏乃俾省３Ｓ脝挝粫r(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或產(chǎn)物的物質(zhì)的量的變化來(lái)表示，是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量。

對(duì)于均勻體系的恒容反應(yīng)，習(xí)慣用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示，而且習(xí)慣取正值。濃度單位通常用mol·L-1（或mol·dm-3）表示， 時(shí)間單位可分別用秒（s）、分（min）或小時(shí)（h）等表示。這樣，化學(xué)反應(yīng)速率的單位可為mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1、mol·L-1·h-1…。

3.1.1　平均速率

下面以乙酸乙酯的皂化反應(yīng)為例進(jìn)行討論。

CH3COOC2H5+OH-CH3COO-+CH3CH2OH　　

表3-1給出了不同時(shí)間OH-濃度的測(cè)定值。從t1到t2的時(shí)間間隔用Δt=t1-t2表示，t1、t2時(shí)的濃度分別用c（OH-）1和c（OH-）2表示，則在時(shí)間間隔Δt內(nèi)的濃度改變量為Δc=c（OH-）1—c（OH-）2。則這段時(shí)間里的平均速率為：

式中的負(fù)號(hào)是為了使反應(yīng)速率保持正值。

利用上式計(jì)算的不同時(shí)間間隔內(nèi)的平均反應(yīng)速率列于表3-1的最后一列。從數(shù)據(jù)中看出，不同時(shí)間間隔內(nèi)，反應(yīng)的平均速率不同。

又如，在給定條件下，合成氨反應(yīng)：

該反應(yīng)平均速率若根據(jù)不同物質(zhì)的濃度變化可分別表示為：

顯然，在這里用三種物質(zhì)表示的速率之比是1∶3∶2，它們之間的比值為反應(yīng)方程式中相應(yīng)物質(zhì)分子式前的系數(shù)比。三者并不相等，但反應(yīng)的問(wèn)題的實(shí)質(zhì)卻是同一的，故三者有內(nèi)在聯(lián)系：

對(duì)于一般反應(yīng)：aA+bBgG+hH則有：

原則上，用任何一種反應(yīng)物或生成物的濃度變化均可表示化學(xué)反應(yīng)速率，實(shí)際上經(jīng)常采用濃度變化易于測(cè)量的那種物質(zhì)來(lái)進(jìn)行研究。

3.1.2　瞬時(shí)速率

在研究影響反應(yīng)速率的因素時(shí)，經(jīng)常要用到某一時(shí)刻的反應(yīng)速率。 這時(shí)， 用平均速率就顯得粗糙，因?yàn)檫@段時(shí)間里，速率在變化，影響因素也在變化。

瞬時(shí)速率：某一時(shí)刻的化學(xué)反應(yīng)速率稱(chēng)為瞬時(shí)速率。

利用表3-1中數(shù)據(jù)作圖（圖3-1）即反應(yīng)物的濃度對(duì)時(shí)間作圖。

先考慮一下平均速率的意義：割線AB的斜率表示時(shí)間間隔Δt=tB-tA內(nèi)反應(yīng)的平均速率，而曲線在C點(diǎn)的切線的斜率，則表示該時(shí)間間隔內(nèi)某時(shí)刻tC 時(shí)的瞬時(shí)速率。瞬時(shí)速率用r表示，這里是用r（OH-）表示的，即

要求得在t1-t2 之間某一時(shí)刻t0 的反應(yīng)速率，可以在t0 兩側(cè)選時(shí)間間隔t0-δ～t0 +δ。δ越小，間隔越小，則兩點(diǎn)間的平均速率越接近 t0 時(shí)的速率。

當(dāng)δ＞0時(shí)，割線變成切線，即割線的極限是切線，所以割線AB的極限是切線k；故t0 時(shí)刻曲線切線的斜率是t0 時(shí)的瞬時(shí)速率。從瞬時(shí)速率的定義，可以歸納出瞬時(shí)速率的求法。

①做濃度-時(shí)間曲線圖；

②在指定時(shí)間的曲線位置上做切線；

③求出切線的斜率（用作圖法，量出線段長(zhǎng)，求出比值）。

對(duì)于反應(yīng)aA+bBgG+hH某時(shí)刻的瞬時(shí)速率之間，有如此的關(guān)系：

最有實(shí)際意義和理論意義的瞬時(shí)速率是初始速率r0。