A-Level化学反应速率:一段时间的平均值,为什么不等于某一瞬间的速率

从浓度—时间图读速率,先要回答题目问的是整个区间还是某一时刻。两者都与斜率有关,但所用直线不同,不能看到两组数据就把平均值当成瞬时值。

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用区间数据求平均消耗速率

设原创数据中,反应物A的浓度在30秒内由0.80降到0.50摩尔每立方分米。浓度变化率为(0.50-0.80)/30=-0.010摩尔每立方分米每秒。

若问A的平均消耗速率,通常报告正的大小0.010,并说明对象是A。负号来自A的浓度下降,不代表化学反应“反向进行”。

瞬时速率要看当地的切线

上述两点决定的是割线斜率。若问第10秒的瞬时速率,应在相应点作切线,选切线上便于读数的两点估算斜率,而不是默认取0秒和30秒的两点。

切线上的辅助点不必是原始实验测量点。读图时应尽量选择间隔合理、坐标明确的点,避免把很短的一段放大读数误差。

反应物的消耗与反应速率可能差一个系数

若反应式中A的化学计量系数为2,按该方程定义的反应速率可写为-(1/2)Δ[A]/Δt。本例相应平均值为0.0050,而A本身的平均消耗速率仍为0.010。

先说明所报量是什么,才能比较不同物种对应的数据。不能看到“速率”二字就忽略反应方程和定义。

单位与结论一起检查

分钟与秒、立方厘米与立方分米之间都可能产生换算差异。若浓度图变平,只能按模型解释为该物种变化变慢;是否达到平衡或反应完成,还需要额外证据。

本文为原创纸面练习,不是实验操作说明。具体作图、有效数字和速率定义,应按所学A-Level考试局及科目资料核对。

延伸阅读:A-Level化学限量试剂:为什么不能只比较摩尔数大小。

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