碰撞理论

关于这个模拟实验

本模拟说明 A + B 生成 C + D 反应的碰撞理论。硬球粒子在箱中弹跳，速度服从所选温度下的麦克斯韦-玻尔兹曼分布。只有沿两中心连线的碰撞能量达到活化能时，碰撞才会发生反应。学生改变温度、活化能和浓度，并重新开始运行。读数显示迄今的反应数、反应速率、有效碰撞数和玻尔兹曼因子。它解释了为什么加热、提高浓度和降低能垒都会加快反应。

学生可以探索什么

将温度从600 K 提高到1200 K，比较前后的“反应速率”读数。
将活化能降低到5 kJ/mol，观察有多少碰撞变为有效碰撞。
将每种物质的浓度从30提高到60，比较“迄今的反应数”。
观察“有效碰撞”读数，并注意大多数碰撞只是弹开。
按下“重新开始”，用相同设置运行两次，观察计数的自然波动。

学习目标

1说明发生反应需要的碰撞能量至少达到活化能。
2解释温度如何影响高能碰撞的比例。
3描述浓度如何改变碰撞频率。
4解释降低活化能如何加快反应。

教师常问的问题

免费吗？

是的。它免费，可在任何现代浏览器中运行，包括交互式电子白板和平板电脑，且无需注册。

为什么温度只升高一点，反应就会加快这么多？

粒子运动更快，且有更多粒子具有足够的能量越过活化能垒。高能碰撞的比例大致按 e 的（−Ea/RT）次方增长，因此升温带来的变化十分陡峭。

为什么大多数碰撞不会引发反应？

许多碰撞携带的能量低于活化能，因此粒子只是弹开。只有沿两中心连线的能量足够高的碰撞才是有效的。

如何在课堂上使用？

使用“温度”“活化能”和“浓度”滑块，并按“重新开始”进行新的运行。每次读取“反应速率”，并请学生预测哪一种变化的效果最大。

嵌入这个模拟实验

免费嵌入你的学习平台、博客或班级网站。

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继续探索

进行粒子实验，调节温度、浓度、表面积和催化剂，比较转化率曲线。

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