Question

3．肌紅蛋白（Mb）與血紅蛋白（Hb）的主要功能為輸送氧氣與排出二氧化碳．肌紅蛋白（Mb）可以與小分子X（如氧氣或一氧化碳）結(jié)合．反應(yīng)方程式：Mb（aq）+X（g）?MbX（aq）
（1）通常用p 表示分子X 的壓力，p_o表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)大氣壓，若X 分子的平衡濃度為p/p_o，寫出上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K=$\frac{c（MbX）}{c（Mb）\frac{P}{po}}$．請(qǐng)用p、p_o及K 表示吸附小分子的肌紅蛋白（MbX）占總肌紅蛋白的比例$\frac{K\frac{P}{po}}{K\frac{P}{po}+1}$．
（2）在常溫下，肌紅蛋白與CO 結(jié)合反應(yīng)的平衡常數(shù)K（CO）遠(yuǎn)大于與O₂結(jié)合的平衡常數(shù)K（O₂），下列哪個(gè)圖最能代表結(jié)合率（f）與此兩種氣體壓力（p）的關(guān)系C．


（3）人體中的血紅蛋白（Hb）同樣能吸附O₂、CO₂ 和H⁺，相關(guān)反應(yīng)的方程式及其反應(yīng)熱、化學(xué)平衡常數(shù)分別是：
Ⅰ．Hb（aq）+H⁺（aq）?HbH⁺（aq）△H₁，K₁
Ⅱ．HbH⁺ （aq）+O₂（g）?HbO₂（aq）+H⁺（aq）△H₂，K₂
Ⅲ．Hb（aq）+O₂（g）?HbO₂（aq）；△H₃，K₃
Ⅳ．HbO₂（aq）+H⁺（aq）+CO₂（g）?Hb（H⁺）CO₂（aq）+O₂（g）
①△H₃=△H₁+△H₂（用△H₁、△H₂表示），K₃=K₁•K₂ （用K₁、K₂表示）
②若較低溫下反應(yīng)Ⅳ能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)△H＜0，△S＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）圖Ⅰ表示血紅蛋白氧結(jié)合率（f）與氧氣分壓[p（O₂）]示意圖，當(dāng)pH＞7.4 時(shí)，此時(shí)圖中代表的曲線是A（填“A”或“B”）．
（5）向2L密閉容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟�，發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）
CH₃OH（l）+H₂O（l）△H＜0，CO₂的濃度隨時(shí)間（0～t₂）變化如圖Ⅱ所示，保持其他條件不變，在t₂時(shí)將容器容積縮小一倍，t₃時(shí)達(dá)到平衡，t₄時(shí)降低溫度，t₅時(shí)達(dá)到平衡，請(qǐng)畫出t₂～t₆CO₂的濃度隨時(shí)間的變化．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)是指一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度系數(shù)之冪的積與反應(yīng)物濃度系數(shù)之冪的積比值，吸附小分子的肌紅蛋白（MbX）的個(gè)數(shù)等于生成MbX的個(gè)數(shù)，由K=$\frac{c（MbX）}{c（Mb）\frac{P}{po}}$可得c（Mb）=$\frac{c（MbX）}{K\frac{P}{po}}$，吸附小分子的肌紅蛋白（MbX）占總肌紅蛋白的比例等于$\frac{c（MbX）}{c（Mb）+c（MbX）}$=$\frac{c（MbX）}{\frac{c（MbX）}{K\frac{P}{po}}+c（MbX）}$=$\frac{K\frac{P}{po}}{K\frac{P}{po}+1}$；
（2）增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，因此無論是CO還是O₂，隨著壓強(qiáng)的增大，結(jié)合率（f）都是逐漸增大．在常溫下，肌紅蛋白與CO結(jié)合反應(yīng)的平衡常數(shù)K_（CO）遠(yuǎn)大于與O₂結(jié)合的平衡常數(shù)K（O₂），說明肌紅蛋白與CO的結(jié)合能力比其與O₂的結(jié)合能力強(qiáng)，所以相同壓強(qiáng)條件下，肌紅蛋白與CO的結(jié)合率（f）更大；
（3）已知：①Hb（aq）+H⁺（aq）?HbH⁺（aq）；△H₁，K₁
②HbH⁺（aq）+O₂（g）?HbHO₂（aq）+H⁺；△H₂，K₂
由蓋斯定律可知：①+②可得Hb（aq）+O₂（g）?HbO₂（aq）△H，
因此△H=△H₁+△H₂，K=K₁•K₂；
反應(yīng)Hb（aq）+O₂（g）?HbO₂（aq），△S＜0，由△G=△H₃-T•△S＜0自發(fā)可知，低溫下反應(yīng)③能自發(fā)進(jìn)行，說明△H₃＜0；
（4）當(dāng)pH＞7.4時(shí)，與PH=7.4時(shí)相比，氫離子濃度減小，HbH⁺（aq）+O₂（g）?HbHO₂（aq）+H⁺的化學(xué)平衡正向移動(dòng)，增大了血紅蛋白氧結(jié)合率（f）；
（5）保持其他條件不變，在t₂時(shí)將容器容積縮小一倍，CO₂的濃度瞬間增大，同時(shí)壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，濃度減小，t₃時(shí)達(dá)到平衡，平衡時(shí)濃度比原來大，t₄時(shí)降低溫度，平衡正向移動(dòng)，濃度減小，t₅時(shí)達(dá)到平衡，平衡時(shí)濃度比原來�。�

解答 解：（1）Mb（aq）+X（g）?MbX（aq）的化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（MbX）}{c（Mb）•c（X）}$=$\frac{c（MbX）}{c（Mb）\frac{P}{po}}$；吸附小分子的肌紅蛋白（MbX）的個(gè)數(shù)等于生成MbX的個(gè)數(shù)，由K=$\frac{c（MbX）}{c（Mb）\frac{P}{po}}$可得c（Mb）=$\frac{c（MbX）}{K\frac{P}{po}}$，吸附小分子的肌紅蛋白（MbX）占總肌紅蛋白的比例等于$\frac{c（MbX）}{c（Mb）+c（MbX）}$=$\frac{c（MbX）}{\frac{c（MbX）}{K\frac{P}{po}}+c（MbX）}$=$\frac{K\frac{P}{po}}{K\frac{P}{po}+1}$；
故答案為：$\frac{c（MbX）}{c（Mb）\frac{P}{po}}$；$\frac{K\frac{P}{po}}{K\frac{P}{po}+1}$；
（2）對(duì)于Mb（aq）+X（g）?MbX（aq），增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，因此無論是CO還是O₂，隨著壓強(qiáng)的增大，結(jié)合率（f）都是逐漸增大．在常溫下，肌紅蛋白與CO結(jié)合反應(yīng)的平衡常數(shù)K_（CO）遠(yuǎn)大于與O₂結(jié)合的平衡常數(shù)K（O₂），說明肌紅蛋白與CO的結(jié)合能力比其與O₂的結(jié)合能力強(qiáng)，所以相同壓強(qiáng)條件下，肌紅蛋白與CO的結(jié)合率（f）更大，因此C圖象符合，
故選C；
（3）已知：①Hb（aq）+H⁺（aq）?HbH⁺（aq）；△H₁，K₁
②HbH⁺（aq）+O₂（g）?HbHO₂（aq）+H⁺；△H₂，K₂
由蓋斯定律可知：①+②可得Hb（aq）+O₂（g）?HbO₂（aq）△H，
因此△H=△H₁+△H₂，K=K₁•K₂；
反應(yīng)Hb（aq）+O₂（g）?HbO₂（aq），△S＜0，由△G=△H₃-T•△S＜0自發(fā)可知，低溫下反應(yīng)③能自發(fā)進(jìn)行，說明△H₃＜0；
故答案為：△H₁+△H₂；K₁•K₂；＜；＜；
（4）當(dāng)pH＞7.4時(shí)，與PH=7.4時(shí)相比，氫離子濃度減小，HbH⁺（aq）+O₂（g）?HbHO₂（aq）+H⁺的化學(xué)平衡正向移動(dòng)，增大了血紅蛋白氧結(jié)合率（f），因此A曲線符合；
故答案為：A；
（5）保持其他條件不變，在t₂時(shí)將容器容積縮小一倍，CO₂的濃度瞬間增大，同時(shí)壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，濃度減小，t₃時(shí)達(dá)到平衡，平衡時(shí)濃度比原來大，t₄時(shí)降低溫度，平衡正向移動(dòng)，濃度減小，t₅時(shí)達(dá)到平衡，平衡時(shí)濃度比原來小，則t₂～t₆CO₂的濃度隨時(shí)間的變化如圖：
，故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡的移動(dòng)、反應(yīng)熱的計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向等問題，綜合性很強(qiáng)，難度較大，題干素材涉及生物知識(shí)，很好的考查了學(xué)生化學(xué)反應(yīng)原理的掌握水平．