关于此实验
选择氢分子和氧分子的数量，然后一次反应一批。每批反应消耗两个氢分子和一个氧分子，生成两个水分子。被消耗的分子会淡入背景，同时生成物出现，因此无需隐藏剩余粒子，也能直观看到过量反应物和理论产量。
学习目标
- 利用配平后的化学计量系数确定限量反应物
- 预测理论生成物数量和剩余反应物
- 验证原子守恒，而不是分子数量守恒
- 解释限量反应物与过量反应物之间的区别。
使用方法
- 1有12个氢分子和8个氧分子时，请在反应前预测哪种反应物会限制产量。
- 2推进一批反应，并统计每种反应物的减少量和水的增加量。
- 3让所有可进行的批次都反应，并将生成的水与理论产量进行比较。
- 4先试试精确配比预设，再尝试使用13个这样的奇数个氢分子。解释为什么会有氢剩余。
- 5准备6个氢分子和10个氧分子。预测生成的水和剩余的反应物，然后让它们全部反应以进行验证。
模型
假设
- 粒子数为整数。一个完整批次需要恰好 2 个 H2 分子和 1 个 O2 分子。
- 所有可用的完整批次都会以模型中的 100% 产率发生反应。不考虑副反应、平衡、活化能和实际反应速率。
- 动画时长是为教学目的设定的，并不代表化学反应速率。分子图为示意图，包括键角在内均非精确表示。
- 该模型统计分子和原子，而非测量气体体积或样品质量。化学计量系数也可以单独解释为摩尔比。
在课堂上试试这个实验
- Q1为什么氢气是限量反应物时，仍可能有氧气剩余？
- Q2有 13 个氢气分子和 8 个氧气分子时，为什么理论产水量是 12 个而不是 13 个？
- Q3一次完整反应批次前后，分别有多少个氢原子和氧原子？
- Q4在汽车发动机中，燃料和氧气哪一种反应物通常过量？如果情况相反，会发生什么？
- Q5将反应扩大到摩尔尺度：4 mol H₂与3 mol O₂反应。会生成多少摩尔水，还会剩下什么？
常见问题
物质守恒，为什么分子数量却会变化？
原子会重新排列，形成不同的分子。一批反应物从三个分子开始，最终变成两个分子，但仍含有四个氢原子和两个氧原子。
理论产量与实际产量有什么区别？
理论产量是根据给定的反应物和配平后的化学方程式所能得到的最大量。实际测得的产量可能更低。此模型假设所有可反应的完整批次都能成功反应。
分子数较少的反应物总是限量反应物吗？
不对。你必须将数量与配平化学方程式中的系数进行比较。在这里，只要氢分子的数量少于氧分子数量的两倍，氢就会先耗尽，即使氢分子的总数更多也是如此。