Chemistry Labs

国际化学奥林匹克 · 1997年

题目

  1. 第 2 题Molina教授（MIT，1995年诺贝尔奖）研究了大气中生成HX2SOX4\ce{H2SO4}的酸雨反应，提出两种化学计量：方案A：HX2O(g)+SOX3(g)→HX2SOX4(g)\ce{H2O(g) + SO3(g) -> H2SO4(g)}；方案B：2 HX2O(g)+SOX3(g)→HX2SOX4(g)+HX2O(g)\ce{2H2O(g) + SO3(g) -> H2SO4(g) + H2O(g)}。(2.1) 按简单碰撞理论，A和B预期的反应级数是多少？方案B被认为经由SOX3+2 HX2O⇌kX−1kX1SOX3 ⋅ 2 HX2O\ce{SO3 + 2H2O <=>[k_1][k_{-1}] SO3.2H2O}（快）和SOX3 ⋅ 2 HX2O→kX2HX2SOX4+HX2O\ce{SO3.2H2O ->[k_2] H2SO4 + H2O}（慢，k2≪k1,k−1k_2 \ll k_1, k_{-1}）两步进行。(2.2) 用稳态近似推导该机理的速率方程和级数。(2.3) 量子计算给出总活化能EA=+80E_A = +80 kJ mol⁻¹（A）和EB=−20E_B = -20 kJ mol⁻¹（B）。写出各自的Arrhenius温度关系并预测速率常数随T的变化。(2.4) HX2SOX4\ce{H2SO4}生成在高空大气（175 K）比地表（300 K）更快：高空哪条途径占优？解答: 1