Question

【题目】研究大气污染物SO2、CH3OH与H2O之间的反应，有利于揭示雾霾的形成机理。

反应i：

反应ii：

（1）CH3OSO3H发生水解：△H=______kJ/mol。

（2）T℃时，反应ii的CH3OH(g)、SO3(g)的初始浓度分别为，平衡时SO3转化率为0.04%，则K=_____________。

（3）我国科学家利用计算机模拟计算，分别研究反应ii在无水和有水条件下的反应历程，如图所示，其中分子间的静电作用力用“…”表示。

①分子间的静电作用力最强的是_____________（填“a”、“b”或“c”）。

②水将反应ii的最高能垒由_____________eV降为_____________eV。

③d到f转化的实质为质子转移，该过程断裂的化学键为____（填标号）。

A．CH3OH中的氢氧键B．CH3OH中的碳氧键

C．H2O中的氢氧键D．SO3中的硫氧键

（4）分别研究大气中H2O、CH3OH的浓度对反应i、反应ii产物浓度的影响，结果如图所示。

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

②当c(CH3OH)小于10-11mol.L-1时，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 反应i和反应ii为竞争反应，甲醇浓度增大，促进了甲醇和三氧化硫反应，抑制了三氧化硫和水的反应，硫酸的浓度减小 水的浓度越大，甲醇和三氧化硫碰撞几率越小，生成CH3OSO3H越小，c(CH3OSO3H)越小

【解析】

(3)图形很陌生，但仔细观察发现其实是反应历程与能量变化图，问题就变简单了。

(4)反应i和反应ii为竞争反应，两个反应都消耗三氧化硫，三氧化硫浓度不变的情况下，一个反应程度增大另一个反应程度一定减小。

(1) 反应i：

反应ii：

反应i-反应ii有：，所以=-=()-()=-164.4，故答案为：-164.4；

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

(3)①a处的两个分子能量更低，更稳定，分子间静电作用更强，故答案为：a；

②无水时，反应ii的最高能垒为19.59eV-(-1.34eV)=20.93eV，有水时，反应ii的最高能垒为3.66eV-(-2.96eV)=6.62eV，即水将反应ii的最高能垒由20.93eV降为6.62eV，故答案为：20.93；6.62；

③由图可知，水分子中的氢氧键断了一根，又形成一根；CH3OH中的氢氧键断了，O和S原子重新形成一根键；SO3中硫氧双键断了一根，变成硫氧单键，S和甲醇中的O重新形成一根单键，综上所述，水中的氢氧键、甲醇中的氢氧键、三氧化硫中的硫氧键都发生了断裂，ACD符合，故答案为：ACD；

(4)①反应i和反应ii都消耗三氧化硫，为竞争反应，甲醇浓度增大，促进了甲醇和三氧化硫反应，抑制了三氧化硫和水的反应，硫酸的浓度减小，故答案为：反应i和反应ii为竞争反应，甲醇浓度增大，促进了甲醇和三氧化硫反应，抑制了三氧化硫和水的反应，硫酸的浓度减小；

②水的浓度越大，甲醇和三氧化硫碰撞几率越小，生成CH3OSO3H减小，c(CH3OSO3H)减小，故答案为：水的浓度越大，甲醇和三氧化硫碰撞几率越小，生成CH3OSO3H越少，c(CH3OSO3H)越小。