化学反应速率的概念
实验台上有两支一模一样的锥形瓶。老师同时向其中加入等量、等浓度的盐酸：一支放进细小的镁粉，另一支放进同质量的镁条。两边都立刻冒泡，可是左边像刚打开的汽水，气泡一阵接一阵地冲出；右边则安静得多。若只说“左边更快”，大家都会点头；可一旦追问“快多少”，眼睛就不能只盯着气泡了。
化学反应速率，就是把这种直觉翻译成可记录、可计算、可比较的数值。它关注的不是反应“能不能发生”，而是反应进行时有关物质改变得有多快。
下图记录的是同一根镁条与盐酸反应时的变化过程，可观察镁条的消耗和气泡的产生。它不直接展示镁粉与镁条的对照。
比较两组实验时，气泡更密集通常提示气体生成较快，但“看起来更多”仍不是测量。实验记录要回答的是：在相同的时间里，某种可测的量变了多少；或者达到同样的变化量，究竟用了多久。接下来我们就为“快慢”建立一把共同的尺子。
从“冒泡”到“有数”：先选一个会变化的量
对反应
而言，氢气的体积会增加，溶液中 的浓度会减小，敞口装置的总质量会因氢气逸出而减小。它们都能留下反应正在进行的证据。不过，证据能否用来比较快慢，还要满足两个条件：变化与反应进程的关系清楚，并且能定量记录。温度也可作为观察量，但它同时受散热等因素影响，不能直接换算成生成气体的量。
例如，比较两组实验时，记录“收集 氢气所需的时间”很直接：气体体积应在相同温度、压强下读取；时间较短的那组，在这一段内反应较快。也可以固定为“反应 后收集到多少气体”：气体更多的那组较快。两种说法其实都在比较同一件事——变化量与时间的关系。
这里有一个实验细节常被忽略。若用天平称量大理石和盐酸反应前后的装置质量，必须让 能逸出，并排除液滴飞溅和蒸发等质量损失；此时质量减小才可归因于逸出的 。若还要由逸出量推算反应量，应忽略溶解在液体中而未逸出的 。若把装置完全密闭，反应前后整个装置的总质量并不会因为生成了 而改变。
现在试着替实验记录作选择：若目标是比较两组大理石与盐酸反应的快慢，优先记录“收集 所需时间”还是“气泡看起来更大”？前者给出可复核的数据，后者只能作为观察线索。颜色、气泡、浑浊这些现象能提示反应在发生；要计算或严谨比较，仍要把它们转化为体积、质量、浓度或时间等可读数的量。
化学家写下的定义：浓度每分钟变了多少
在体积保持不变或体积变化可以忽略的反应体系中，高中阶段通常用单位时间内反应物浓度的减少量，或生成物浓度的增加量来表示化学反应速率：
其中， 是所选物质的浓度变化量，取非负的变化大小； 是对应的时间间隔。因此速率的常用单位是 或 。
把它和生活中的“平均速率”类比一下会更自然。平均速率问“这段路程平均每秒走多远”；化学反应速率问“这段时间平均每秒或每分钟浓度改变多少”。它不是某一时刻容器里“有多少浓度”，而是浓度变化得有多快。
化学反应速率表示的是快慢，按高中阶段的约定写成非负值。反应物浓度减少时，取减少量的大小；生成物浓度增加时，取增加量的大小。写速率时还必须说明用哪一种物质表示。
现在把这个定义放回实验数据。设某反应中 的浓度从 降到 ，历时 。你也许会问：反应物在“减少”， 会不会是负数？如果直接把末浓度减初浓度，确实得到负数；但我们要描述的是快慢，所以取减少的。
例 1 用反应物浓度计算平均速率
求这 内用 表示的平均反应速率。
先锁定时间段。题目给的是从 到 ，所以 ；它要求的是这一段的平均速率，而不是某一瞬间的速率。
一段时间的平均，和某一瞬间的快慢
反应刚开始时，反应物往往较多；随着反应进行，反应物浓度逐渐降低，许多反应会逐渐变慢。于是“前 ”与“后 ”算出的速率可能不同。没有特别说明时，题目中由一段时间的数据算出的化学反应速率，指的就是平均反应速率。
图像把这个区别变得很直观。取曲线上的两个时刻，连接两点所得直线的斜率的绝对值，对应这段时间内的平均速率；把观察窗口缩得越来越短，这个平均值就越来越接近该时刻的瞬时快慢。对图中的反应物浓度曲线，应取切线斜率的绝对值来表示瞬时反应速率。高中计算题的重点仍是根据给出的时间段求平均速率，但读图时要分清“两个点的一段时间”和“一个时刻”。
“浓度大”不等于“反应速率大”。浓度是某一时刻物质有多少；速率是浓度随时间改变得多快。还要警惕把较长时段的平均速率当成某一时刻的瞬时速率，时间范围是速率数据的一部分。
同一反应，为什么会出现好几个速率数值
一只反应容器里不只一种物质在变化。以
为例，每消耗 份 ，同时消耗 份 ，并生成 份 。在同一个时间段、同一恒容容器中，各物质浓度的变化量之比与化学计量数之比相同，因而用它们表示的平均速率也满足：
这就解释了一个看似矛盾的现象：同一个反应，写成 与写成 ，数值不同，却是在描述同一段反应过程。它们像同一列火车从不同车厢报出的“通过人数”：统计对象不同，数字可以不同，过程却是同一个。
例 2 由一种物质的速率推出其他物质的速率
在恒容条件下的某段时间内，测得上述反应中 。求 和 。
先从方程式读出关系，而不是凭感觉比较数值：。
当题目让你比较不同实验条件下哪个反应更快时，不能盯着两个原始数字直接比。应先利用化学计量数，把它们换算成同一种物质表示的速率，再下结论。比如对 ，甲实验给出 ，乙实验给出 （单位相同），乙要先换成 ，所以乙更快。
不要把“同一反应中各物质速率的比等于化学计量数的比”误读成“各物质速率数值一定相等”。另一个常见错误是跨物质、跨单位直接比较；正确做法是先统一单位，再换算为同一种物质的速率。
哪些量不宜直接拿来写浓度速率
既然每种物质都在变化，能否随手选一种来写 ？还差最后一个限制：在反应中，纯固体和纯液体的浓度视为常数，一般不用它们的浓度变化来表示化学反应速率。比如 固体在盐酸中逐渐变少，这一事实当然可以帮助我们设计实验，却不写“ 的浓度变化”；更合适的是测溶液中反应物或生成物的浓度，或通过逸出气体的质量、体积等可测量量间接追踪反应。
顺着这个想法再看一个现象：等体积、等浓度的过氧化氢溶液在相同温度下，加入少量 后，氧气更快逸出。用“收集一定体积氧气所需时间”就能比较两组反应的快慢；但仅凭“最终气体多不多”不能判断速率。为什么 能改变快慢、它是否在反应前后发生变化，将在下一章从影响因素和催化剂继续解释；这一章先把尺子拿稳。
把定义落到一次测量：质量变化怎样变成速率
现在回到大理石与盐酸的场景。某小组在敞口装置中进行反应：
实验开始时装置质量为 ， 后为 。已知无液滴飞溅及其他物质的蒸发损失，忽略 的溶解滞留，且反应液体积近似为 。求这段时间用 表示的平均反应速率。先由逸出的 求消耗的 的物质的量，再除以液体体积，才能得到溶液中反应物的浓度变化。
下图展示称量方法，图中的质量记录是另一组示意数据；本例计算使用上文给出的 和 。
先找质量变化：。在题设条件下，它是逸出 的质量；若有液滴飞溅或装置密闭，这一步就不成立。
到这里可以回看开头的两支锥形瓶：所谓“快”，不是气泡看起来热闹，而是用同一把尺子测得单位时间内变化更多，或达到同一变化量所需时间更短。以后讨论浓度、温度、压强和催化剂时，所有结论最终都会落回这把尺子上。
练习：把尺子用熟
1
某反应中，B 的浓度在 5 min 内由 1.20 mol·L⁻¹ 降至 0.70 mol·L⁻¹。用 B 表示的平均反应速率是？
2
0～4 min 内，生成物 P 的浓度由 0.08 mol·L⁻¹ 增至 0.56 mol·L⁻¹。用 P 表示的平均反应速率为 ____。
3
在恒容条件下的 2NO + O₂ → 2NO₂ 中，若用 NO 表示的速率为 0.40 mol·L⁻¹·s⁻¹，则用 O₂ 表示的速率为 0.20 mol·L⁻¹·s⁻¹。
4
研究大理石与稀盐酸反应的快慢，气体体积均在相同温度、压强下读取。下列说法正确的是？
第 5 题 比较题
对于恒容条件下的反应 ，甲实验中 ；乙实验中 。哪组反应较快？
第 6 题 实验数据题
大理石与稀盐酸在敞口装置中反应：。忽略液滴飞溅、其他物质的蒸发及 的溶解滞留，装置的质量损失仅来自 逸出。～ 内，装置质量由 变为 ，反应液体积近似为 。求这一时段用 表示的平均反应速率。