Question

【題目】肌紅蛋白(Mb)是由肽鏈和血紅素輔基組成的可結(jié)合氧的蛋白，廣泛存在于肌肉中。肌紅蛋白結(jié)合氧的反應(yīng)為：Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)。肌紅蛋白的結(jié)合度(即轉(zhuǎn)化率α）與氧氣分壓p(O2)密切相關(guān)，37℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)測(cè)得的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示。回答下列問題：

(1)37℃時(shí)，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________kPa－1(氣體和溶液中的溶質(zhì)分別用分壓和物質(zhì)的量濃度表達(dá))；

(2)平衡時(shí)，肌紅蛋白的結(jié)合度α=___________[用含p(O2)和K的代數(shù)式表示]；37℃時(shí)，若空氣中氧氣分壓為20.0kPa，人正常呼吸時(shí)α的最大值為___________%結(jié)果保留2位小數(shù))；

(3)一般情況下，高燒患者體內(nèi)MbO2的濃度會(huì)比其健康時(shí)___________(填“高”或“低”)；在溫度不變的條件下，游客在高山山頂時(shí)體內(nèi)MbO2的濃度比其在山下時(shí)___________(填“高”或“低”)；

(4)上述反應(yīng)的正反應(yīng)速率υ正=k正c(Mb)p(O2)，逆反應(yīng)速率υ逆=k逆c(MbO2)。k正和k逆分別是正向和逆向反應(yīng)的速率常數(shù)。37℃時(shí)，上圖中坐標(biāo)為(1.00，50.0)的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)狀態(tài)為向___________進(jìn)行(填“左”或“右”)，此時(shí)υ正︰υ逆=___________(填數(shù)值)。

Answer 1

【答案】2 97.56 低 低 右 2

【解析】

按照提示寫出平衡常數(shù)表達(dá)式，代入平衡數(shù)據(jù)求平衡常數(shù)，進(jìn)而計(jì)算轉(zhuǎn)化率；運(yùn)用平衡移動(dòng)原理分析溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響；用Q與K的關(guān)系判斷反應(yīng)的方向；用速率方程與K的關(guān)系求速率比。

(1)反應(yīng)Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=。圖中，37℃、肌紅蛋白結(jié)合度為50%時(shí)，c(Mb)=c(MbO2)、p(O2)=0.5kPa，求得K=2kPa－1。

(2)平衡時(shí)，肌紅蛋白的結(jié)合度α，則，代入K表達(dá)式得α=；37℃時(shí)，將K=2kPa－1、p(O2)=20.0kPa代入，得到α最大值為97.56%。

(3)高燒患者體溫超過37℃，血液中O2濃度降低，MbO2濃度會(huì)比健康時(shí)低；高山山頂O2分壓比地面低，使Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)左移，MbO2濃度也會(huì)降低。

(4)當(dāng)上述反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，有υ正=υ逆，即k正c(Mb)·p(O2)=k逆c(MbO2)。得 ＝K。

圖中點(diǎn)(1.00，50.0)不在曲線上，37℃時(shí)不是化學(xué)平衡狀態(tài)。此時(shí)c(Mb)=c(MbO2)、p(O2)=1.00kPa，得Q=1kPa－1<K=2kPa－1，故反應(yīng)向右進(jìn)行。υ正︰υ逆=[k正c(Mb)·p(O2)]︰[k逆c(MbO2)]=k正︰k逆=K=2。