化学 · 反应速率 · 平衡 / 原理与探索
催化剂与活化能实验解说
催化剂提供一个活化能较低的途径，反应物需要克服。通过改变催化途径和温度，比较反应速率以及能够跨越该障碍的粒子比例。反应达到平衡的速度以及平衡时的组成是两个不同的问题。
它是怎么工作的？
当势垒上的粒子数量增加，反应速度加快。在相同的温度下，K值保持不变。
关键关系
k（催化剂）/ k（非催化剂） = exp[(50−Ea)×1000/RT]
尝试这个实验
- 选择催化剂是否存在，并比较它们的势垒和速率。没有催化剂，Ea=50，ΔH=-20 kJ/mol。两种路径的初始能量和最终能量相同。
- 记录催化途径，不使用催化剂，且活化能 (Ea) 为 40 kJ/mol，在 25 °C 处。
- 逐步改变 Ea 或温度，在催化路径中。催化剂的存在或不存在，均不影响平衡常数。
解读您的结果
催化剂在相同温度下，会保持哪些量的数值不变？
催化剂降低了正向和逆向反应的活化能。反应物和产物的能量以及ΔH相同，因此K也相同。
假设与限制
这是一个假设的能量路径，且 ΔH = -20 kJ/mol。 假设相同的频率因子 A = 10⁷ s⁻¹. 我们将玻尔兹曼能量分布简化为单个能量自由度的模型，即 p(E) = exp(−E/RT)/(RT)。 实际的三维能量分布、催化剂表面、吸附以及多步反应被忽略。 速率曲线仅涵盖初始反应物的 A 消耗，而不计算平衡组成。