题目内容
【题目】化学与生命活动密切相关。以下是人体中血红蛋白、肌红蛋白与O2结合机制的相关研究,假定其环境温度均为36.8℃。
(1)血红蛋白Hb结合O2形成动脉血,存在反应①:HbH+(aq)+O2(g)HbO2(aq)+H+(aq)。该反应可自发进行,则其ΔH______0(填“>”或“<”);血液中还同时存在反应②:CO2+H2O
H++HCO3-,结合反应①②,肺部氧分压_____(填“较高”或“较低”)有利于CO2排出体外,从化学平衡角度解释原因 ____________。
(2)肌肉中大量肌红蛋白 Mb也可结合O2形成MbO2,即反应③:Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq),其平衡常数K=
。其它条件不变,随着氧分压p(O2)增大,K值___(填“变大”、“变小”或“不变”)。已知在氧分压p(O2)=2.00 kPa 的平衡体系中,
=4.0。吸入的空气中p(O2)=21 kPa,计算此时 Mb与氧气的最大结合度(平衡转化率)约为_______________(保留两位有效数字)。
(3)Hb分子具有四个亚基,且每个亚基有两种构型(T型和R型)。图中,T0、R0表示未结合O2的T型和R型,且存在可逆的变构效应:T0R0,正向平衡常数为K0;当四分子O2与Hb的四个亚基结合后,T4
R4也是变构效应,正向平衡常数为K4。
①已知某肺炎病人肺脏中T0+4O2T4反应的n(O2)数据如下:
t/min | 0 | 2.0 | 4.0 | 6.0 | 8.0 |
n(O2)/10-6 mol | 1.68 | 1.64 | 1.58 | 1.50 | 1.40 |
计算2.0 min~8.0 min内以T的物质的量变化表示的反应速率v(T4)为_________mol·min-1。
②现假定R型Hb对O2的结合常数为KR,T型Hb对O2的结合常数为KT。已知KR>KT,则图中K0____K4(填“>”或“<”)。
(4)氧气是生命活动必不可少的物质。如下图所示,以Pt为阳极,Pb(CO2)的载体,使CO2活化为阴极,电解经CO2饱和处理的KHCO3溶液可使氧气再生,同时得到甲醇。其阴极反应式为____;从电解后溶液中分离甲醇的操作方法是_______________。
【答案】< 较高 增大氧分压,反应①正向移动,产生较高浓度的H+,从而反应②平衡逆向移动 不变 98% 1.0×10-8 < 7CO2+6e-+5H2O=CH3OH+6HCO3- 减压蒸馏
【解析】
(1)根据反应自发进行的依据判断;根据平衡移动原理分析判断;
(2)化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变;根据化学平衡常数与O2的结合度的关系计算;
(3)①先计算氧气变化的物质的量,然后根据反应中氧气与T4的量变化关系,计算用T表示的反应速率v(T4);
②根据物质转化关系,分别用K0、K4、KT、KR表示,结合KR>KT,推导K0、K4的大小关系;
(4)在阴极上CO2得到电子,变为CH3OH及HCO3-,据此书写电极反应式;根据甲醇熔沸点低分析判断分离方法。
(1)对于反应HbH+(aq)+O2(g)HbO2(aq)+H+(aq),△S<0,若该反应可自发进行,则根据反应自发进行的判断依据△G=△H-T△S<0,所以ΔH<0;根据反应①:HbH+(aq)+O2(g)
HbO2(aq)+H+(aq)可知:增大氧分压,反应①正向移动,产生较高浓度的H+,H+浓度增大,反应②:CO2+H2O
H++HCO3-的平衡逆向移动,从而可降低血液中CO2的浓度,有利于将CO2排出体外;
(2)由于只增大氧气的分压,温度不变,化学平衡常数只与温度有关,温度不变,则化学平衡常数K不变;在氧分压p(O2)=2.00 kPa 的平衡体系中,=4.0,则该温度下该反应的化学平衡常数K=
=2.0,温度不变,吸入的空气中p(O2)=21 kPa,假设此时 Mb与氧气的最大结合度为x,则由于化学平衡常数K=
,则x=
=98%;
(3)根据表格数据可知在2.0 min~8.0 min内O2的物质的量变化了△n(O2)=(1.64 -1.40)×10-6 mol=2.4×10-7mol,则根据O2与T4变化的物质的量的比是4:1,所△n(T4)=△n(O2)=6.0×10-8 mol,所以以T变化表示的反应速率v(T4)=6.0×10-8 mol÷6 min=1.0×10-8 mol/min;
②根据物质转化关系可知:K0=,K4=
,KT=
,KR=
,由于KR>KT,则
>1,所以K4>K0,即K0<K4;
(4)CO2中C元素化合价为+4价,在阴极上CO2得到电子,变为CH3OH中C的-2价,同时产生HCO3-,则阳极的电极反应式为:7CO2+6e-+5H2O=CH3OH+6HCO3-;阳极上水电离产生的OH-失去电子变为O2,因此可使氧气再生;由于甲醇属于分子晶体,物质的熔沸点比较低,而NaHCO3熔沸点高,减小压强,物质的熔沸点会降低,因此从电解后溶液中分离甲醇的操作方法是减压蒸馏法。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】铜矾(主要成分 CuSO4·5H2O)是一种可用于食品添加的铜强化剂。现以某硫铁矿渣(含有 CuSO4、CuSO3、Cu2O及少量难溶于酸的Cu2S、CuS)制备铜矾的工艺过程如下:
(1)“1%硫酸酸浸”时,固液质量比为1:3并进行4~6次浸取,其目的是_________;
(2)“滤饼”中含有Cu,其中Cu在“反应1”中溶解的离子方程式为________;“废渣1”中只含有S单质,则“反应1”中Cu2S与Fe2(SO4)3反应的物质的量之比为_______。
(3)“反应2”中通入空气的目的是_______;结合离子方程式,说明“反应3”加入石灰石的作用________。
(4)为了提高硫铁矿渣的利用率和产品的产率,在“浓缩”前进行的必要操作是_____;分析下列溶解度信息,最适宜的结晶方式为_________。
t/℃ | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 60 | 80 |
CuSO4·5H2O/(g/100g H2O) | 23.1 | 27.5 | 32.0 | 37.8 | 44.6 | 61.8 | 83.8 |
(5)将铜矾、生石灰、水按质量比依次为1.0:0.56:100混合配制无机铜杀菌剂波尔多液,其有效成分为CuSO4·xCu(OH)2·yCa(OH)2。当x=1时,试确定y的值为____。