Chemistry Labs

Olympiade Internationale de Chimie · Année 1997

Problèmes

  1. Problème 2Le professeur Molina (MIT, Nobel 1995) a étudié la réaction des pluies acides produisant HX2SOX4\ce{H2SO4} dans l'atmosphère, proposant deux stœchiométries : Proposition A : HX2O(g)+SOX3(g)→HX2SOX4(g)\ce{H2O(g) + SO3(g) -> H2SO4(g)} ; Proposition B : 2 HX2O(g)+SOX3(g)→HX2SOX4(g)+HX2O(g)\ce{2H2O(g) + SO3(g) -> H2SO4(g) + H2O(g)}. (2.1) Par la théorie des collisions simples, quels ordres sont attendus pour A et B ? La proposition B passerait par SOX3+2 HX2O⇌kX−1kX1SOX3 ⋅ 2 HX2O\ce{SO3 + 2H2O <=>[k_1][k_{-1}] SO3.2H2O} (rapide) puis SOX3 ⋅ 2 HX2O→kX2HX2SOX4+HX2O\ce{SO3.2H2O ->[k_2] H2SO4 + H2O} (lente, k2≪k1,k−1k_2 \ll k_1, k_{-1}). (2.2) Appliquer l'état stationnaire pour dériver la loi de vitesse et l'ordre de ce mécanisme. (2.3) Les calculs quantiques donnent EA=+80E_A = +80 kJ mol⁻¹ (A) et EB=−20E_B = -20 kJ mol⁻¹ (B). Écrire la dépendance d'Arrhenius pour chacun et prédire la variation de la constante de vitesse avec T. (2.4) La formation de HX2SOX4\ce{H2SO4} est plus rapide en haute atmosphère (175 K) qu'à la surface (300 K) : quelle voie domine en altitude ?Solutions: 1