一、实验数据的初速度法（改变浓度法）

1. 固定其他反应物浓度

保持其他反应物浓度不变，仅改变某一反应物的浓度，观察初始反应速率的变化。

  • 示例：假设反应为 ( aA + bB rightarrowext{产物} )，速率方程为 ( v = k[A]^m[B]^n )。
  • 固定 ([B])，改变 ([A])：若 ([A]) 加倍时速率也加倍，则 ( m = 1 )（一级）；若速率变为4倍，则 ( m = 2 )（二级）。
  • 同理，固定 ([A])，改变 ([B]) 确定 ( n )（如网页1和网页12中的实验方法）。

    • 2. 实验数据对比

    通过多组实验数据的比值计算分级数。例如：

  • 实验1：( v_1 = k[A]_1^m[B]_1^n )
  • 实验2：( v_2 = k[A]_2^m[B]_2^n )
  • 两式相除消去 ( k )，取对数求解 ( m ) 或 ( n )（如网页1中通过实验数据求 ( a ) 和 ( b ) 的示例）。

    • 二、积分法（动力学方程拟合法）

    通过浓度随时间的变化曲线拟合不同级数的积分方程：

    1. 零级反应

  • 特征：浓度与时间呈线性关系 ( [A] = [A]_0
  • kt )。
  • 验证方法：若 ([A]-t) 图为直线，则为零级反应。

    • 2. 一级反应

  • 特征：( ln[A] ) 与时间 ( t ) 呈线性关系，半衰期 ( t_{1/2} = ln2/k )，与初始浓度无关。
  • 验证方法：作 ( ln[A]-t ) 图，若为直线则判断为一级反应。

    • 3. 二级反应

  • 特征：( 1/[A] ) 与时间 ( t ) 呈线性关系，半衰期与初始浓度成反比 ( t_{1/2} = 1/(k[A]_0) )。
  • 验证方法：作 ( 1/[A]-t ) 图，若为直线则判断为二级反应。

    • 三、微分法（速率方程取对数法）

    1. 取对数求级数

    将速率方程 ( v = k[A]^m[B]^n ) 取对数得：

    [

    ln v = ln k + mln[A] + nln[B]

    ]

  • 保持其他浓度不变时，( ln v ) 与 ( ln[A] ) 的斜率即为 ( m )（同理求 ( n )）。

    • 2. 瞬时速率法

    通过实验绘制浓度-时间曲线，取不同时间点的切线斜率（瞬时速率），再结合上述对数法计算级数。

    四、半衰期法

    通过半衰期与初始浓度的关系判断级数：

  • 一级反应：半衰期与初始浓度无关。
  • 二级反应：半衰期与初始浓度成反比。
  • 零级反应：半衰期与初始浓度成正比。

    • 五、速率常数 ( k ) 的单位验证

    不同级数的 ( k ) 单位不同，可通过单位反推级数：

  • 零级：(

    ext{mol·L}^{-1}·

    ext{s}^{-1} )
  • 一级：(ext{s}^{-1} )
  • 二级：(

    ext{L·mol}^{-1}·

    ext{s}^{-1} )
  • 三级：(

    ext{L}^2·

    ext{mol}^{-2}·

    ext{s}^{-1} ) 。

    • 六、基元反应与非基元反应的区分

    1. 基元反应：级数直接等于化学计量数之和（如 ( a + b )）。

    2. 非基元反应：级数需通过实验测定，可能与化学计量数无关（如网页34中提到的复杂反应）。

  • 关键步骤：实验设计（改变浓度、测量初速度）、数据对比、方程拟合或对数分析。

    • 注意事项：需区分基元与非基元反应，且反应级数可能为分数或负数（如网页11中的链式反应示例）。