Question

绿色植物的光合作用的总反应式为：
6CO₂（g）+6H₂O（l）

光和叶绿素

C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）
每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88×10^-7 m的光量子．同时要放出1mol O₂，植物储存469kJ?mol^-1的能量．在人体中，糖是体内能量主要的来源，人体所需的热量有70%是由糖类转化提供的，1mol葡萄糖完全氧化时在理论上可释放2872kJ?mol^-1热量．在人体内葡萄糖完全氧化分解时的能量变化方程式为：
C₆H₁₂O₆+6O₂+38H₃PO₄+38ADP-→6CO₂+44H₂O+38ATP
H₂O（l）+ATP（aq）=ADP（aq）+H₃PO₄（aq）△H=-30.6kJ?mol^-1
（光子的能量公式为E=

hc

λ

，式中h为普朗克常数6.626×10³⁴ J?s，c为光速3.000×10⁸ m?s^-1，λ为光的波长）
（1）计算光合作用中绿色植物的能量转换效率．
（2）计算人体内葡萄糖完全氧化分解时能量的利用率．

Answer 1

考点：有关反应热的计算

专题：化学反应中的能量变化

分析：（1）1mol的氧气含有阿伏加德罗常数个氧气分子，据题意可求得光量子数目N，得到消耗的光量子能量W=Nhγ=N

hc

λ

，根据植物储存469kJ的能量与此能量之比，即可求得能量转换的效率；
（2）根据6CO₂（g）+6H₂O（l）

光和叶绿素

C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）放出1mol O₂，植物储存469kJ?mol^-1的能量，则生成1 mol C₆H₁₂O₆储存的能量6 mol×469 kJ?mol^-1，根据1 mol葡萄糖完全氧化时产生38 mol ATP，1 mol ATP转化为ADP时放出30.6 kJ?mol^-1的能量，求出人体释放的能量，计算人体内葡萄糖完全氧化分解时能量的利用率．

解答： 解：（1）根据“每放出一个氧分子需吸收8个波长为6.88×10^-7m的光量子”，绿色植物释放1mol氧气吸收的光量子数目为N=1×6.02×10²³×8=4.8×10²⁴，
那么消耗的光量子能量W=Nhγ=N

hc

λ

=

4.8×1024×6.626×10-34×3×108

6.88×10-7

≈1392.3 kJ，因此，绿色植物能量转换效率为：η=

469KJ

1392.3KJ

×100%=33.69%，
答：光合作用中绿色植物的能量转换效率为33.69%；　
（2）因1mol葡萄糖在人体内葡萄糖完全氧化分解时的能量变化方程式为：C₆H₁₂O₆+6O₂+38H₃PO₄+38ADP-→6CO₂+44H₂O+38ATP
所以1 mol葡萄糖完全氧化时产生38 mol ATP；
而H₂O（l）+ATP（aq）=ADP（aq）+H₃PO₄（aq）△H=-30.6kJ?mol^-1
1 mol ATP转化为ADP时放出30.6 kJ?mol^-1的能量，则人体释放的能量为：30.6 kJ?mol^-1×38 mol=1163 kJ；
因6CO₂（g）+6H₂O（l）

光和叶绿素

C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）
每放出1mol O₂，植物储存469kJ?mol^-1的能量，则生成1 mol C₆H₁₂O₆储存的能量=6 mol×469 kJ?mol^-1=2814 kJ，
所以体内葡萄糖完成氧化分解时能量的利用率为：

1163KJ

2814KJ

×100%≈41.33%，
答：人体内葡萄糖完全氧化分解时能量的利用率为41.33%．

点评：本题考查了热化学方程式的能量计算应用，关键要掌握光量子能量公式E=hγ=

hc

λ

，读懂题意，理解效率的含义，题目难度中等．