Câu hỏi:

Đọc thông tin dưới đây và trả lời các câu hỏi từ câu 54 - 60:

Khí thiên nhiên và khí dầu mỏ có thành phần chính là metan được dùng làm nguyên liệu để sản xuất phân bón ure, khí hiđro và NH₃. Metan (CH₄) là một chất hữu cơ quan trọng. Chất này là khí đốt cung cấp năng lượng quan trọng và là một trong tác nhân gây nên hiệu ứng nhà kính. Các chỉ số chỉ ra rằng nồng độ của CH₄ trong khí quyển đang ngày càng tăng lên, phần lớn là do sự gia tăng về số lượng vật nuôi và phát thải năng lượng. Nghiên cứu chỉ ra rằng trung bình mỗi ngày một con bò “ợ” vào bầu khí quyển khoảng 250 L – 300 L khí metan.

Hai nhà khoa học đã tranh luận về hậu quả có thể xảy ra của việc tăng hàm lượng khí metan trong khí quyển như sau:

Nhà khoa học 1:

Việc tăng hàm lượng CH₄ là một dấu hiệu cần được quan tâm đặc biệt nghiêm trọng vì trong khí quyển, CH₄ có thể chuyển đổi thành fomalđehit (HCHO). HCHO là một hoá chất nguy hiểm bị cấm ở một số quốc gia và còn được ứng dụng như một chất lỏng dùng trong việc ướp xác ở một số quốc gia khác.

Khi tầng ozon (O₃) bị tác động bởi bức xạ mặt trời trong điều kiện có hơi nước, các gốc hiđroxyl được tạo ra: Ánh sáng + O₃ + H₂O → 2ŸOH + O₂  (Phản ứng 1)

Khi gốc ŸOH sinh ra tác dụng với CH₄ một gốc tự do khác lࠟCH₃ lại được sinh ra:

ŸOH + CH₄ → ŸCH₃ + H₂O (Phản ứng 2)

Trong điều kiện có mặt O₂ và oxit nitric (NO), ŸCH₃ có độ hoạt động hoá học cao được chuyển thành HCHO:

ŸCH₃ + NO + 2O₂ → HCHO + NO₂ + HO₂ (Phản ứng 3)

Sản phẩm HO₂ không ổn định và phản ứng với NO, thu được nhiều gốc hiđroxyl (ŸOH) hơn:

HO₂ + NO → NO₃ + ŸOH (Phản ứng 4)

Từ phản ứng (2) đến phản ứng (4) hình thành nên một phản ứng dây chuyền v젟OH được hình thành trong phản ứng (4) có thể trở thành chất tham gia của phản ứng (2):

ŸOH + CH₄→ŸCH₃ + H₂O

ŸCH₃ + NO + 2O₂ → HCHO + NO₂ + HO₂

HO₂ + NO → NO₂ + ŸOH

Kết quả là một ŸOH có thể chuyển hoá rất nhiều phân tử metan. Ở hàm lượng CH₄ như hiện tại, phản ứng dây chuyền này chính là nguyên nhân chính gây ra sự hình thành HCHO trong khí quyển và khiến cho vấn đề này trở nên nghiêm trọng hơn bao giờ hết.

Nhà khoa học 2:

HCHO là một hoá chất nguy hiểm tuy nhiên nồng độ chất này sẽ không tăng đáng kể do phát thải khí metan trong khí quyển. Việc tạo ra cacbon monoxit (CO) mới là mối quan tâm lớn hơn. Các gốc hiđroxyl có thể phân huỷ khí metan, dẫn đến sự hình thành HCHO và oxit nitric (NO) như trong phản ứng từ (1) đến (4). Tuy nhiên khi có ánh sáng thì HCHO nhanh chóng phân huỷ thành CO và H₂:

HCHO → CO + H₂ (Phản ứng 5)

Hơn nữa, ŸOH được tạo ra bởi phản ứng (1) và (4) sẽ phản ứng nhanh với bất kì HCHO nào trong khí quyển để tạo ra CO và nước:

HCHO + 2ŸOH → CO + 2H₂O (Phản ứng 6)

Ngoài việc giảm lượng HCHO bằng cách phá vỡ phân tử HCHO, phản ứng này còn loại bỏ  ra khỏi khí quyển, ức chế phản ứng dây chuyền từ (2) đến (4).

Chất nào là chất mà theo hai nhà khoa học phải có mặt để tạo ra ŸCH₃ từ metan trong bầu khí quyển?