速率定律與反應級數

高中化學反應級數分別擬合的經驗性雙反應物初始速率定律，以及保持 B 恆定的積分反應過程曲線

使用通行證解鎖此實驗

通行證可解鎖網站上的所有模擬，包括課堂展示模式。下方的教學筆記仍免費開放給所有人。

查看通行證我已經有通行證

一次性付款，無需訂閱。

關於此實驗

分別獨立設定 A 和 B 的濃度，測量初始速率，並根據試驗資料表求出隱藏的反應級數。然後在保持 B 恆定的同時，追蹤 A 的消耗。

學習目標

區分速率定律與化學計量係數。
設計獨立的濃度比較實驗。
透過足夠數量的獨立測量擬合兩個反應級數。

使用方法

1測量 A 和 B 起始濃度下的初始速率。
2先單獨改變 A，再單獨改變 B；或者進行三組受控比較實驗。
3讀取擬合出的反應級數，並揭示隱藏的設定以進行核驗。
4進行時間過程追蹤，並比較反應物的消耗與產物的生成。

模型

r = k (A / c^{\circ})^{m} (B / c^{\circ})^{n}

無因次濃度比可使顯示的速率尺度單位保持一致。

ln r = ln k + m ln (A / c^{\circ}) + n ln (B / c^{\circ})

如果各次實驗的設定彼此獨立，擬合平面就能確定兩個反應級數。

A = A_{0} e^{- k (B / c^{\circ})^{n} t / c^{\circ}}

這是對 A 為一級的追蹤；零級和二級追蹤則分別使用各自對應的積分速率定律。

假設

經驗速率等於速率常數 k 乘以無因次濃度比的整數次方，指數為 0、1 或 2。參考濃度為每公升 1 莫耳。
因此，無論選擇何種反應級數，速率尺度的單位都是莫耳/公升/秒。在每次追蹤過程中，B 都由外部緩衝液儲液槽維持恆定。
只有 A 會被消耗，通用產物的濃度則增加相同的量。此模型並不是 A 與 B 發生反應的封閉化學計量批次反應。
初速實驗不會加入測量雜訊。進行對數線性擬合需要獨立設定 A 和 B。變更基礎速率定律會清除表格。

在課堂上試試這個實驗

Q1為什麼只改變 A 可能無法確定 B 的反應級數？
Q2為什麼必須在發生明顯消耗之前比較初速？

常見問題

反應級數總是等於化學計量係數嗎？

不是。反應級數是經驗動力學參數。本活動允許獨立選擇各反應級數。

為什麼在時間追蹤過程中 B 沒有減少？

儲液槽會使 B 保持恆定。此活動用於單獨考察緩衝共反應物的影響，而不是模擬封閉的雙反應物批次系統。