Chemistry Labs

第 1 题

分子氯的解离是吸热过程，ΔH=243.6\Delta H = 243.6 kJ mol−1^{-1}。该解离也可以通过光照实现。1.1 光的解离作用预计在什么波长处出现？1.2 波长小于或大于所计算临界波长的光是否也能产生此效应？1.3 临界波长光子的能量是多少？当能引起氯解离的光照射到气态氯和氢的混合物上时，会生成氯化氢。用汞UV灯（λ=253.6\lambda = 253.6 nm，输入功率10 W）照射该混合物。供给能量的2 %被10升容器中的气体混合物吸收。照射2.5秒内生成65毫摩尔的HCl。1.4 量子产率（每个被吸收光子对应的产物分子数）是多少？1.5 如何定性解释所得数值？描述反应机理。
第 5/5 步：链式机理
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ClX2→hν2 ClX∙;ClX∙+HX2→HCl+HX∙;HX∙+ClX2→HCl+ClX∙\ce{Cl2 ->[h\nu] 2 Cl^{\bullet}};\quad \ce{Cl^{\bullet} + H2 -> HCl + H^{\bullet}};\quad \ce{H^{\bullet} + Cl2 -> HCl + Cl^{\bullet}}
分析

量子产率 ≫1\gg 1 是自由基链反应的标志：光解产生Cl原子（链引发），再经 HX2\ce{H2} 与 ClX2\ce{Cl2} 交替传递，每循环生成两个HCl；链仅因自由基复合（2 HX∙→HX2\ce{2H^{\bullet} -> H2}、2 ClX∙→ClX2\ce{2Cl^{\bullet} -> Cl2}、HX∙+ClX∙→HCl\ce{H^{\bullet} + Cl^{\bullet} -> HCl}）终止，因此一个吸收光子被放大为数千个产物分子。