Question

【題目】研究大氣污染物SO2、CH3OH與H2O之間的反應，有利于揭示霧霾的形成機理。

反應i：

反應ii：

（1）CH3OSO3H發生水解：△H=______kJ/mol。

（2）T℃時，反應ii的CH3OH(g)、SO3(g)的初始濃度分別為，平衡時SO3轉化率為0.04%，則K=_____________。

（3）我國科學家利用計算機模擬計算，分別研究反應ii在無水和有水條件下的反應歷程，如圖所示，其中分子間的靜電作用力用“…”表示。

①分子間的靜電作用力最強的是_____________（填“a”、“b”或“c”）。

②水將反應ii的最高能壘由_____________eV降為_____________eV。

③d到f轉化的實質為質子轉移，該過程斷裂的化學鍵為____（填標號）。

A．CH3OH中的氫氧鍵B．CH3OH中的碳氧鍵

C．H2O中的氫氧鍵D．SO3中的硫氧鍵

（4）分別研究大氣中H2O、CH3OH的濃度對反應i、反應ii產物濃度的影響，結果如圖所示。

①當c(CH3OH)大于10-11mol.L-1時，c(CH3OH)越大，c(H2SO4)越小的原因是_____________。

②當c(CH3OH)小于10-11mol.L-1時，c(H2O)越大，c(CH3OSO3H)越小的原因是_____________。

Answer 1

【答案】-164.4 4×104L·mol-1 a 20.93 6.62 ACD 反應i和反應ii為競爭反應，甲醇濃度增大，促進了甲醇和三氧化硫反應，抑制了三氧化硫和水的反應，硫酸的濃度減小 水的濃度越大，甲醇和三氧化硫碰撞幾率越小，生成CH3OSO3H越小，c(CH3OSO3H)越小

【解析】

(3)圖形很陌生，但仔細觀察發現其實是反應歷程與能量變化圖，問題就變簡單了。

(4)反應i和反應ii為競爭反應，兩個反應都消耗三氧化硫，三氧化硫濃度不變的情況下，一個反應程度增大另一個反應程度一定減小。

(1) 反應i：

反應ii：

反應i-反應ii有：，所以=-=()-()=-164.4，故答案為：-164.4；

(2)SO3轉化率為0.04%，則SO3轉化值=×0.04%=8×10-13mol·L-1，列三段式如下： ，K=≈=4×104L·mol-1，故答案為：4×104L·mol-1；

(3)①a處的兩個分子能量更低，更穩定，分子間靜電作用更強，故答案為：a；

②無水時，反應ii的最高能壘為19.59eV-(-1.34eV)=20.93eV，有水時，反應ii的最高能壘為3.66eV-(-2.96eV)=6.62eV，即水將反應ii的最高能壘由20.93eV降為6.62eV，故答案為：20.93；6.62；

③由圖可知，水分子中的氫氧鍵斷了一根，又形成一根；CH3OH中的氫氧鍵斷了，O和S原子重新形成一根鍵；SO3中硫氧雙鍵斷了一根，變成硫氧單鍵，S和甲醇中的O重新形成一根單鍵，綜上所述，水中的氫氧鍵、甲醇中的氫氧鍵、三氧化硫中的硫氧鍵都發生了斷裂，ACD符合，故答案為：ACD；

(4)①反應i和反應ii都消耗三氧化硫，為競爭反應，甲醇濃度增大，促進了甲醇和三氧化硫反應，抑制了三氧化硫和水的反應，硫酸的濃度減小，故答案為：反應i和反應ii為競爭反應，甲醇濃度增大，促進了甲醇和三氧化硫反應，抑制了三氧化硫和水的反應，硫酸的濃度減小；

②水的濃度越大，甲醇和三氧化硫碰撞幾率越小，生成CH3OSO3H減小，c(CH3OSO3H)減小，故答案為：水的濃度越大，甲醇和三氧化硫碰撞幾率越小，生成CH3OSO3H越少，c(CH3OSO3H)越小。