反应物

化学

fǎn yìng wù

反应物是化学反应中被消耗的起始物质;反应物写在化学方程式的左边。

Visualization

Definition

反应物是化学反应中的起始物质,写在方程式的左边,随着反应的进行会被逐渐消耗。反应物在生成物形成的过程中被消耗,其系数确定了它与其他反应物结合的比例;如果某种反应物先于其他反应物用完,它就是限量反应物,会使反应停止。在反应动力学中,反应速率的定义是反应物浓度下降的速度,具体表示为浓度降低量除以该反应物化学计量系数的负值;限量反应物决定了理论产率,其余反应物则处于过量状态。在可逆反应中,把某种物质称为反应物,只是在说明方程式是按哪个方向书写的,因为在平衡状态下,反应物和生成物是同时存在的。催化剂和溶剂虽然存在于反应体系中,却从不被消耗,因此不是反应物。

Example

蜡烛燃烧时,蜡和空气中的氧气都是反应物,都会随着火焰的燃烧而逐渐消失。在 $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$ 中,每个氧分子对应两个镁原子反应;所以 $3$ 个镁原子只配 $1$ 个氧分子时,会剩下一个镁原子未反应,此时氧气就是限量反应物。同样的思路也适用于更大规模的计算:在 $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$ 中,用 $10.0\text{ g}$ 的 $H_2$($4.96\text{ mol}$)与 $64.0\text{ g}$ 的 $O_2$($2.00\text{ mol}$)反应,现有的氧气需要 $4.00\text{ mol}$ 的氢气才能完全反应,所以氧气是限量反应物,理论产率为 $4.00\text{ mol}$($72.1\text{ g}$)的水,剩余 $0.96\text{ mol}$ 的氢气。

Key Insight

反应物总是写在箭头的左边,因为在化学方程式中,左边就代表之前。工业生产会有意利用这种不对称性,大量过量供应某一种反应物,以推动平衡向生成物方向移动,并使成本较高的那种反应物被完全消耗;所以决定哪种反应物最终成为限量反应物,是一种设计上的选择,而不是偶然发生的。