化学反应动力学 · 实验记录 10
同一堆反应物，为什么加热后“跑得更快”？先别急着说“分子更快”。用下面的旋钮改动条件：你会看到固定前因子 A 的 Arrhenius 模型怎样预测速率常数变化。平动能分布只帮助理解温度对能量分布的影响；它的尾部面积不作为反应概率或速率的定量结果。这里比较的是速率常数 k 的相对值，方便观察数量级，不把它误当成某个具体反应的单位数值。
同一反应，假定 A 不变
280–360 K；温度同时影响速率与平衡位置。
40–100 kJ·mol⁻¹；催化剂提供较低能垒路径。
计算式：k = A·e−Eₐ/RT
R = 8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹；计算前把 Ea 换成 J·mol⁻¹。
相对基准条件的速率常数
1.00 倍 基准：298 K，Ea = 80 kJ·mol⁻¹，且 A 相同此刻与基准相同。
把温度升高，Arrhenius 指数项中的 −Ea/RT 会变得“不那么负”；在固定 A、Eₐ 的模型中，k 增大。此结果独立于下方平动能分布图。
先想一想：如果你把 Ea 调低，反应“终点”的能量会跟着变吗？看下方能垒图，再作答。
当前计算： Ea = 80 000 J·mol⁻¹；T = 298 K。
产物能量固定为反应物下方，表示同一放热反应的 ΔH。滑块只改变可选路径的 Ea。
曲线是归一化平动能概率密度，温度升高使固定参考能量以上的尾部面积增大。竖线仅以 Eₐ 的数值作参考，不代表真实反应的平动能阈值；不能用这块面积求反应概率或 k。
你可能会说：“升温只是让分子跑得快一点。”这句话只说对了一半。对给定 Ea，e−Eₐ/RT 才是关键：T 增大，指数的负值绝对值减小，固定 A 时，Arrhenius 模型给出 k 增大；这不是由平动能尾部积分推算的反应概率。
将 Ea 调低可以模拟催化剂提供另一条反应途径。注意：这不等于改变反应物、产物的能量差；对同一反应、在温度不变时，催化剂不改变 ΔH，也不改变平衡常数 K，它只让正、逆反应更快地到达平衡。
| 改变什么 | 在本探索器中直接看到 | 不能顺手推出什么 |
|---|---|---|
| 升高温度 | 高能尾部增大，k 增大 | 平衡常数一定不变（K 通常随温度变） |
| 加入催化剂 | 有效 Ea 降低，k 增大 | ΔH 或同温度下 K 改变 |
保持温度不变，某催化剂确实降低了正、逆反应的活化能。下列判断哪一个准确？
先选一个，再核对你的推理。
模型说明：阿伦尼乌斯方程中的前因子 A 与碰撞频率、取向等有关。本互动为突出 T 与 Ea 的关系，比较时固定 A；能量分布图为定性示意。
教学示意：A 保持相同，k/kref 按 Arrhenius 式计算；反应坐标纵轴共用线性比例。分布图为理想气体平动能的归一化 Maxwell 密度 f(E)=2√E exp[−E/(RT)]/[√π(RT)³ᐟ²]，E 用 kJ/mol，曲线面积为1、纵轴共用尺度。此温度下 Ea=40–100 kJ/mol 的尾部极小，肉眼可能看不到；该平动能尾概率不是实际反应速率。