速率定律与反应级数

高中化学反应级数分别拟合的经验性双反应物初始速率定律，以及保持 B 恒定的积分反应过程曲线

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关于此实验

分别独立设定 A 和 B 的浓度，测量初始速率，并根据试验数据表求出隐藏的反应级数。然后在保持 B 恒定的同时，追踪 A 的消耗。

学习目标

区分速率定律与化学计量系数。
设计独立的浓度比较实验。
通过足够数量的独立测量拟合两个反应级数。

使用方法

1测量 A 和 B 初始浓度下的初始速率。
2先单独改变 A，再单独改变 B；或者进行三组受控比较实验。
3读取拟合出的反应级数，并揭示隐藏的设置以进行核验。
4进行时间过程追踪，并比较反应物的消耗与产物的生成。

模型

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

无量纲浓度比可使显示的速率标度单位保持一致。

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

如果各次实验的设置彼此独立，拟合平面就能确定两个反应级数。

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

这是对A为一级的追踪；零级和二级追踪分别使用各自对应的积分速率定律。

假设

经验速率等于速率常数 k 乘以无量纲浓度比的整数次幂，指数为 0、1 或 2。参考浓度为每升 1 摩尔。
因此，无论选择何种反应级数，速率标度的单位都是摩尔/升/秒。在每次追踪过程中，B都由外部缓冲液储液池维持恒定。
只有A会被消耗，通用产物的浓度则增加相同的量。该模型并不是A与B发生反应的封闭化学计量批次反应。
初速实验不添加测量噪声。进行对数线性拟合需要独立设置A和B。更改基础速率定律会清空表格。

在课堂上试试这个实验

Q1为什么只改变A可能无法确定B的反应级数？
Q2为什么必须在发生明显消耗之前比较初速？

常见问题

反应级数总是等于化学计量系数吗？

不是。反应级数是经验动力学参数。本活动允许独立选择各反应级数。

为什么在时间追踪过程中 B 没有减少？

储液槽会使 B 保持恒定。此活动用于单独考察缓冲共反应物的影响，而不是模拟封闭的双反应物批次体系。