碰撞理论的反应速率

化学反应速率首先取决于反应物的内部因素。对于某一指定的化学反应，其反应速率还与浓度、温度、压强、催化剂等因素有关（当然还有其它因素）。

浓度对反应速率的影响

速率方程和速率常数

大量实验表明，在一定温度下，增大反应物的浓度能增加反应速率（化学是一门以实验为基础的科学）。

那么反应速率与反应物浓度之间存在何种联系呢？

人们在总结大量实验结果的基础上，提出了质量作用定律：在恒温下，基元反应的速率与各种反应物的浓度以反应分子数为乘幂的乘积成正比。

对于一般反应（这里指基元反应）

aA + bB ==== gG + hH

质量作用定律的速化学表达式 v=k*c(A)a*c(B)b

称该反应的速率方程。式中的k为速率常数，其意义是当各反应物浓度为1mol/L时的反应速率。

对于k，因注意以下几点：

（1）速率常数k取决于反应的本性。

（2）速率常数k与浓度无关

（3）k随温度而变化，温度升高，k值通常增大

（4）k是有单位的量，k的单位随反应的级数的不同而异

例：下列反应在密闭容器中进行

2NO（g） + O2(g ) ==== 2NO2（g）

试求（1）反应初始浓度为c(NO)=0.30mol/L ，c(O2)=0.20mol/L时的反应速率（假设此反应为基元反应）

（2）在恒温下，增加反应物浓度使其达到c(NO)=0.90mol/L，c(O2)=1.2mol/L，此时的反应速率是（1）中反应速率的多少倍？

解：（1）v1=k*c(NO)^2*c(O2)=k*(0.30)^2*0.20=0.018k

（2）v2=k*(0.90)^2*1.2=0.97k

v2=(0.97k/0.018k)v1=54v1

前面提到，可以用任意反应物或产物的浓度的变化来表示同一反应速率。此时速率常数k的值不一定相同。

例如：2NO + O2 === 2NO2

v(NO)=dc(NO)/dt=k1*c(NO)2*(O2)

v(O2)=dc(O2)/dt=k2*c(NO)2*(O2)

v(NO2)=dc(NO)/dt=k3*c(NO)2*(O2)

由于(1/2)*[dc(NO)/dt]=v(O2)=dc(O2)/dt=(1/2)*[dc(NO2)/dt]

则(1/2)k1=k2=(1/2)k3

对于一般化学反应aA + bB ==== gG + hH

则：k(A)/a=k(B)/b=k(G)/g=k(H)/h

确定速率方程时必须特别注意，质量作用定律仅适用于一步完成的反应，即基元反应。

如：2N2O5 == 4NO2 + O2

实际分三步进行：

N2O5 === NO2 + NO3 慢（定速步骤）

NO2 + NO3 === NO2 + O2 + NO 快

NO + NO3 === 2NO2 快

实验测定其反应速率为v=kc(N2O5)

它是一级反应，不是二级反应。

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