【单选题】按碰撞理论,气相双分子反应的温度升高能使反应速率增加的主要原因是A. 碰撞频率增大B. 活化分子数增加C. 碰撞数增加D. 活化能降低

本题考查碰撞理论以及温度对气相双分子反应速率的影响。解题思路是先明确碰撞理论中影响反应速率的因素，再分析温度升高时各因素的变化情况，从而确定反应速率增加的主要原因。

碰撞理论要点

在碰撞理论中，反应速率与碰撞频率和活化分子百分数有关。碰撞频率指单位时间内分子间的碰撞次数，活化分子百分数是指具有足够能量能够发生反应的分子占总分子数的比例。反应速率 $v = Z \cdot f$，其中 $Z$ 为碰撞频率，$f$ 为活化分子百分数。

温度升高对各因素的影响

• 碰撞频率：根据气体分子运动论，碰撞频率 $Z$ 与温度 $T$ 的关系为 $Z \propto \sqrt{T}$。当温度升高时，碰撞频率会增大，但这种增大的幅度相对较小。例如，温度从 $T_1$ 升高到 $T_2$，碰撞频率的变化为 $\frac{Z_2}{Z_1}=\sqrt{\frac{T_2}{T_1}}$，其增长并非是反应速率大幅增加的主要原因。
• 活化分子数：活化分子数与温度的关系遵循阿伦尼乌斯公式 $k = A\mathrm{e}^{-\frac{E_a}{RT}}$，其中 $k$ 是反应速率常数，$A$ 是指前因子，$E_a$ 是活化能，$R$ 是气体常数，$T$ 是温度。温度升高时，$-\frac{E_a}{RT}$ 的绝对值减小，$\mathrm{e}^{-\frac{E_a}{RT}}$ 增大，即活化分子百分数 $f$ 增大。由于总分子数不变，所以活化分子数增加。活化分子数的增加会使有效碰撞次数大幅增加，从而显著提高反应速率，这是温度升高使反应速率增加的主要原因。
• 碰撞数：碰撞数本质上和碰撞频率相关，温度升高时碰撞数会增加，但和碰撞频率一样，其增加幅度不是反应速率大幅提高的主要因素。
• 活化能：活化能是反应物分子达到活化状态所需的最低能量，它是反应的固有属性，一般情况下，温度升高并不会改变反应的活化能。

综上，温度升高能使反应速率增加的主要原因是活化分子数增加。