Question

16．肌红蛋白（Mb）与血红蛋白（Hb）的主要功能为输送氧气与排出二氧化碳．肌红蛋白（Mb）可以与小分子X（如氧气或一氧化碳）结合．反应方程式：Mb（aq）+X（g）?MbX（aq）
（1）在常温下，肌红蛋白与CO 结合反应的平衡常数K（CO）远大于与O₂结合的平衡常数K（O₂），下列哪个图最能代表结合率（f）与此两种气体压力（p）的关系c．

（2）①通常用p 表示分子X 的压力，p₀表示标准状态大气压．若X 分子的平衡浓度为$\frac{p}{{p}_{0}}$，上述反应的平衡常数为K，请用p、p₀和K 表示吸附小分子的肌红蛋白（MbX）占总肌红蛋白的比例$\frac{pK}{pK+{p}_{0}}$．
②下图表示37℃下反应“Mb（aq）+O₂（g）?MbO₂（aq）”肌红蛋白与氧气的结合度（α）与氧分压p（O₂）的关系，p₀取101kPa．据图可以计算出37℃时上述反应的正反应平衡常数K_p=2.00．

Answer 1

分析 （1）Mb（aq）+X（g）?MbX（aq），增大压强，平衡正向移动，因此无论是CO还是O₂，随着压强的增大，结合率（f）都是逐渐增大；肌红蛋白与CO结合反应的平衡常数K（CO）远大于与O₂结合的平衡常数K（O₂），说明肌红蛋白与CO的结合能力比其与O2的结合能力强；
（2）①设平衡时吸附小分子的肌红蛋白（MbX）的浓度为[MbX]，肌红蛋白（Mb）的浓度为[Mb]，根据K的概念代入表达式；
②令Mb起始浓度为1，根据三段式：
           Mb（aq）+O₂（g）?MbO₂（aq）
起始：1                                   0
转化：α                                 α
平衡：1-α                                 α
K=$\frac{c（Mb{O}_{2}）}{c（Mb）•P（{O}_{2}）}$=$\frac{α}{（1-α）P（{O}_{2}）}$，根据图2，p（O₂）=2.0kPa，α=80%，代入计算．

解答 解：（1）对于Mb（aq）+X（g）?MbX（aq），增大压强，平衡正向移动，因此无论是CO还是O2，随着压强的增大，结合率（f）都是逐渐增大．在常温下，肌红蛋白与CO结合反应的平衡常数K（CO）远大于与O2结合的平衡常数K（O2），说明肌红蛋白与CO的结合能力比其与O2的结合能力强，所以相同压强条件下，肌红蛋白与CO的结合率（f）更大，因此C图象符合，
故答案为：C；
（2）①设平衡时吸附小分子的肌红蛋白（MbX）的浓度为[MbX]，肌红蛋白（Mb）的浓度为[Mb]，则对于Mb（aq）+X（g）?MbX（aq），平衡常数K=$\frac{[MbX]}{[Mb]•\frac{p}{{p}_{0}}}$，所以[Mb]=$\frac{[MbX]}{K•\frac{p}{{p}_{0}}}$，所以吸附小分子的肌红蛋白（MbX）占总肌红蛋白的比例为$\frac{[MbX]}{[MbX]+[Mb]}$，将[Mb]代入整理可得，比例为$\frac{pK}{pK+{p}_{0}}$；
故答案为：$\frac{pK}{pK+{p}_{0}}$； 
②令Mb起始浓度为1，根据三段式：
           Mb（aq）+O₂（g）?MbO₂（aq）
起始：1                                   0
转化：α                                 α
平衡：1-α                                 α
K=$\frac{c（Mb{O}_{2}）}{c（Mb）•P（{O}_{2}）}$=$\frac{α}{（1-α）P（{O}_{2}）}$，根据图2，p（O₂）=2.0kPa，α=80%，K=$\frac{0.8}{（1-0.8）×2}$=2.00；
故答案为：2.00．

点评 本题考察化学反应原理的载体一改工业合成的惯例，采用人体中气体分子与蛋白结合的平衡模型，非常新颖．本题的思维含量很高，计算量也不小，特别是第（2）题要求对平衡常数的运算式熟练掌握，并且引入平衡分压概念，适当拓展，全面思考的能力．此题难度很大．