Question

【題目】肌紅蛋白(Mb)是由肽鏈和血紅素輔基組成的可結合氧的蛋白，廣泛存在于肌肉中。肌紅蛋白結合氧的反應為：Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)。肌紅蛋白的結合度(即轉化率α）與氧氣分壓p(O2)密切相關，37℃時，反應達平衡時測得的一組實驗數據如圖所示。回答下列問題：

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

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

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

(4)上述反應的正反應速率υ正=k正c(Mb)p(O2)，逆反應速率υ逆=k逆c(MbO2)。k正和k逆分別是正向和逆向反應的速率常數。37℃時，上圖中坐標為(1.00，50.0)的點對應的反應狀態為向___________進行(填“左”或“右”)，此時υ正︰υ逆=___________(填數值)。

Answer 1

【答案】2 97.56 低 低 右 2

【解析】

按照提示寫出平衡常數表達式，代入平衡數據求平衡常數，進而計算轉化率；運用平衡移動原理分析溫度、壓強對化學平衡的影響；用Q與K的關系判斷反應的方向；用速率方程與K的關系求速率比。

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

(2)平衡時，肌紅蛋白的結合度α，則，代入K表達式得α=；37℃時，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濃度會比健康時低；高山山頂O2分壓比地面低，使Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)左移，MbO2濃度也會降低。

(4)當上述反應達到化學平衡時，有υ正=υ逆，即k正c(Mb)·p(O2)=k逆c(MbO2)。得 ＝K。

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