浓度依赖性

反应进行快慢的度量称为反应速率。对于单步反应，反应速率等于各反应物或产物浓度随时间的变化量乘以相应化学计量系数的倒数。可以将浓度随时间的变化理解为时间 t 时的浓度减去初始浓度，再除以 t。反应速率始终为正值，因此反应物的表达式带有负号。在多步反应中，这些速率可能不相等，但我们仍可利用此关系来估算总反应速率。

速率定律，或称速率方程，描述了反应速率与反应物浓度之间的关系。在此方程中，k 为速率常数，A 和 B 是两种反应物，m 和 n 分别是它们的反应级数。反应级数描述了反应物浓度与反应速率之间的关系，且与化学计量关系无关。必须牢记的是，反应级数并不等于配平方程中反应物的化学计量系数。

当一个反应涉及两种或多种反应物时，我们必须考虑每种反应物的反应级数。总反应级数等于各反应物反应级数之和。例如，若反应物 A 为一级反应，反应物 B 为零级反应，则总反应级数为一级。在简单反应中，最常见的反应级数为零级、一级和二级。接下来，我们以单分子反应为例，逐一进行说明。

如果反应为零级反应，则反应物浓度对反应速率没有影响。因此，反应速率等于速率常数 k。反应速率随浓度变化的图像是一条水平直线。

在一级反应关系中，反应物浓度与反应速率呈线性关系。因此，反应速率等于速率常数乘以反应物浓度。以反应速率对浓度作图，将得到一条直线，其斜率为 k。

如果反应为二级反应，则反应速率与浓度之间存在二次函数关系。因此，反应速率等于速率常数乘以浓度的平方。反应速率随浓度变化的图像呈抛物线形，其中k为斜率。

速率常数 k 是一个与温度相关的值，用于关联反应的活化能与反应速率。您将在下一个实验中探究这一关系。

反应速率通常以摩尔每升每秒表示。无论反应级数如何，速率的单位都相同。因此，速率常数的单位则取决于反应级数。例如，如果A为一级反应，B为零级反应，则速率方程中包含一个摩尔每升的量纲，因此速率常数的单位必须为每秒的倒数（秒⁻¹）。

那么我们如何确定反应级数呢？反应级数必须通过一系列实验来确定。如果有两种反应物，一种方法是保持其中一种反应物的浓度不变，改变另一种反应物的浓度，并记录生成一定量产物所需的时间。然后对第二种反应物重复相同的过程。通过绘制反应速率与反应物浓度变化的关系图，观察其图形是否符合零级、一级或二级反应的特征，即可估算出每个反应物的反应级数。将实验数据与相应的速率方程进行匹配，还可以计算出速率常数 k。

在本实验中，您将通过改变两种反应物的浓度并记录反应进行至溶液变为不透明所需的时间，来确定这两种反应物的反应级数。