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 3/4: Phụ thuộc nhiệt độ Arrhenius
← TrướcTiếp →
Trực giác

Năng lượng hoạt hóa âm báo hiệu tiền cân bằng: khí lạnh chứa nhiều phức SOX3 ⋅ 2 HX2O\ce{SO3.2H2O} phản ứng hơn, thắng cả việc va chạm riêng lẻ chậm hơn.

kA=A e−80/RT (increases with T);kB=A e+20/RT (decreases with T)k_A = A\,e^{-80/RT}\ (\text{increases with } T);\qquad k_B = A\,e^{+20/RT}\ (\text{decreases with } T)
Phân tích

Với k=Ae−Ea/RTk = A e^{-E_a/RT}: đề xuất A có Ea=+80E_a = +80 kJ mol⁻¹ nên kAk_A tăng theo T. EaE_a biểu kiến của đề xuất B là −20-20 kJ mol⁻¹ (tổ hợp tỏa nhiệt thắng rào nấc chậm), nên kB=Ae+20/RTk_B = A e^{+20/RT} tăng khi T giảm.