Question

【题目】人体内的血红蛋白(Hb)和肌红蛋白(Mb)均可与O2结合，Hb也可以与CO结合。

已知：反应①：Hb(aq)+O2(g)HbO2(aq) H1＜0；

反应②：Hb(aq)+CO(g)HbCO(aq) H2＜0

反应③：HbO2(aq)+CO(g)HbCO(aq)+O2(g) H3

(1)H3=_____（用H1、H2表示）；反应③自发进行的趋势较大，则H1_____H2（填“＞”、“＜”或“=”）

(2)CO中毒者应立即转移至空气新鲜的地方，结合反应③，从平衡移动的原理分析这样做的理由是_____。

(3)肌红蛋白结合O2的化学方程式为Mb(aq)+O2(g) MbO2(aq) H＜0，研究发现，37℃ 时，v正=kAc(Mb)p(O2)，v逆=kDc(MbO2)（kA和kD分别是正向和逆向反应的速率常数）。

①对于CO中毒的病人，为解毒需要将v正提高到正常人的4倍，假设病人体内c(Mb)与常人相同，空气中p(O2)为20.0kPa，则解毒时提供病人呼吸的O2的压强是__________。

②该反应平衡总数的表达式为，37℃时，反应达平衡时测得Mb与O2结合度[a(Mb)，即Mb的转化率]的一组实验如下图所示，则37℃时该反应的K=_______，a(Mb)=________（用含p(O2)的式子表示）。

③ T℃时，kPa-1，则T______37（填“＞”、“＜”或“=”），理由是________________。

Answer 1

【答案】H2-H1 > 增大O2的浓度，减小CO的浓度，使平衡逆移 80.0kPa 2 kPa-1 2 kPa-1 ＞ ，K(T℃）<K(37℃），该反应为放热反应，升温会使平衡常数减小

【解析】

(1)根据盖斯定律，将②-①，整理可得③式；根据体系的自由能G=H-TS<0，反应能够自发进行判断；

(2)O2是生成物，增大生成物O2的浓度，可以使平衡逆向移动，也可以对CO进行稀释；

(3)①根据速率要求，结合速率常数只与温度有关分析；

②根据平衡常数的含义，结合37℃时，O2的平衡分压为20.0kPa，用三段式计算；

③结合正、逆反应速率的公式及可逆反应达到平衡时二者相等，再根据温度与反应热的关系判断。

(1)由于化学反应中的能量变化与反应途径无关，只与物质的始态和中态有关，根据盖斯定律，将②-①，整理可得③式，热化学方程式为：HbO2(aq)+CO(g)HbCO(aq)+O2(g) H3=H2-H1；反应③自发进行的趋势较大，说明体系的自由能G=H-TS<0，该反应反应前后气体体积不变，则说明H3<0，由于H3=H2-H1；则H1>H2；

(2)O2是生成物，增大生成物的浓度，平衡逆向移动，可以使血红蛋白与CO解离，就可以减轻人体的中毒症状；

(3)①对于CO中毒的病人，为解毒需要将v正提高到正常人的4倍，假设病人体内c(Mb)与常人相同，空气中p(O2)为20.0kPa，由于v正=kAc(Mb)p(O2)，则速率为正常人的四倍，则氧气产生的压强也为原来的四倍，因此解毒时提供病人呼吸的O2的压强是4×20.0kPa=80.0kPa；

②假设开始时Mb的浓度为1，根据三段式

可逆反应 Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)

c(开始) 1 0

c(转化) a a

c(平衡) 1-a a

K=，根据空气中p(O2)为20.0kPa，此时a=80%，带入上式可得K==2.0(kPa)-1；

假设开始时Mb的浓度为1，根据三段式

可逆反应 Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)

c(开始) 1 0 0

c(转化) a p(O2) a

c(平衡) 1-a p(O2) a

K=，整理可a=，由于该温度下平衡常数K=2，将K=2带入上式可得a=。

③肌红蛋白结合O2的化学方程式为Mb(aq)+O2(g) MbO2(aq) ，H＜0，v正=kAc(Mb)p(O2)，v逆=kDc(MbO2)当反应达到平衡时，v正= v逆，kAc(Mb)p(O2)= kDc(MbO2)，则，在37℃时K=2.0(kPa)-1>-1(kPa)-1，说明平衡逆向移动，由于该反应的正反应为放热反应，根据平衡移动原理，升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，使化学平衡常数降低，所以温度T>37℃。