Chemistry Labs

国際化学オリンピック · 1997年

問題

  1. 問題 2Molina 教授（MIT、1995年ノーベル賞）は大気中で HX2SOX4\ce{H2SO4} を生成する酸性雨反応を研究し、2つの化学量論を提案した: 提案 A: HX2O(g)+SOX3(g)→HX2SOX4(g)\ce{H2O(g) + SO3(g) -> H2SO4(g)}; 提案 B: 2 HX2O(g)+SOX3(g)→HX2SOX4(g)+HX2O(g)\ce{2H2O(g) + SO3(g) -> H2SO4(g) + H2O(g)}。(2.1) 単純衝突理論から A、B の反応次数はどう予想されるか。提案 B は SOX3+2 HX2O⇌kX−1kX1SOX3 ⋅ 2 HX2O\ce{SO3 + 2H2O <=>[k_1][k_{-1}] SO3.2H2O}（速い）と SOX3 ⋅ 2 HX2O→kX2HX2SOX4+HX2O\ce{SO3.2H2O ->[k_2] H2SO4 + H2O}（遅い、k2≪k1,k−1k_2 \ll k_1, k_{-1}）の2段階で進むと考えられる。(2.2) 定常状態近似を適用して速度則と次数を導け。(2.3) 量子計算による全活性化エネルギーは EA=+80E_A = +80 kJ mol⁻¹（A）、EB=−20E_B = -20 kJ mol⁻¹（B）。それぞれの Arrhenius 型温度依存性を書き、速度定数が T に対しどう変化するか予測せよ。(2.4) HX2SOX4\ce{H2SO4} 生成は地表（300 K）より上層大気（175 K）で速い: 上層大気で支配的なのはどちらの経路か。解答: 1