Chemistry Labs

Bài 2

Giáo sư Molina (MIT, Nobel 1995) nghiên cứu phản ứng mưa axit tạo HX2SOX4\ce{H2SO4} trong khí quyển và đề xuất hai cơ chế: Đề xuất A: HX2O(g)+SOX3(g)→HX2SOX4(g)\ce{H2O(g) + SO3(g) -> H2SO4(g)}; Đề xuất B: 2 HX2O(g)+SOX3(g)→HX2SOX4(g)+HX2O(g)\ce{2H2O(g) + SO3(g) -> H2SO4(g) + H2O(g)}. (2.1) Theo thuyết va chạm đơn giản, bậc phản ứng mong đợi của A và B là gì? Đề xuất B được cho là đi qua SOX3+2 HX2O⇌kX−1kX1SOX3 ⋅ 2 HX2O\ce{SO3 + 2H2O <=>[k_1][k_{-1}] SO3.2H2O} (nhanh) và SOX3 ⋅ 2 HX2O→kX2HX2SOX4+HX2O\ce{SO3.2H2O ->[k_2] H2SO4 + H2O} (chậm, k2≪k1,k−1k_2 \ll k_1, k_{-1}). (2.2) Dùng nguyên lí trạng thái dừng để suy ra định luật tốc độ và bậc của cơ chế. (2.3) Tính lượng tử cho năng lượng hoạt hóa tổng EA=+80E_A = +80 kJ mol⁻¹ (A) và EB=−20E_B = -20 kJ mol⁻¹ (B). Viết sự phụ thuộc Arrhenius theo nhiệt độ cho mỗi trường hợp và dự đoán hằng số tốc độ biến đổi thế nào với T. (2.4) Phản ứng tạo HX2SOX4\ce{H2SO4} nhanh hơn ở tầng khí quyển trên (175 K) so với bề mặt (300 K): cơ chế nào chiếm ưu thế ở tầng trên?
Bước 1/4: Bậc theo thuyết va chạm
← TrướcTiếp →
A: d[HX2SOX4]dt=k[HX2O][SOX3] (2nd order);B: d[HX2SOX4]dt=k[SOX3][HX2O]2 (3rd order)\text{A:}\ \frac{d[\ce{H2SO4}]}{dt} = k[\ce{H2O}][\ce{SO3}]\ (2^{nd}\ \text{order});\qquad \text{B:}\ \frac{d[\ce{H2SO4}]}{dt} = k[\ce{SO3}][\ce{H2O}]^2\ (3^{rd}\ \text{order})
Phân tích

Theo thuyết va chạm đơn giản, tốc độ tỉ lệ tần suất va chạm: nấc hai phân tử cho bậc 2, nấc ba phân tử (hai HX2O\ce{H2O} + một SOX3\ce{SO3}) cho bậc 3.