Question

【題目】含氮化合物在生產(chǎn)、生命活動(dòng)中有重要的作用。回答下列問(wèn)題：

(1)已知4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H1=－alkJ/mol，4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H2=－bkJ/mol，H2O(1)=H2O(g)△H3=+ckJ/mol，寫(xiě)出在298K時(shí)，氨氣燃燒生成N2的熱化學(xué)方程式___________。

(2)肌肉中的肌紅蛋白(Mb)可與O2結(jié)合生成MbO2：Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)，其中k正和k逆分別表示正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率常數(shù)，即V正=k正·c(Mb)·P(O2)，V逆=k逆·c(MbO2)。37℃時(shí)測(cè)得肌紅蛋白的結(jié)合度(α)與P(O2)的關(guān)系如下表[結(jié)合度(α)指已與O2結(jié)合的肌紅蛋白占總肌紅蛋白的百分比]：

P(O2)	0.50	1.00	2.00	3.00	4.00	5.00	6.00
α（MbO2%）	50.0	67.0	80.0	85.0	88.0	90.3	91.0

①計(jì)算37℃、P(O2)為2.00kPa時(shí)，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________。

②導(dǎo)出平衡時(shí)肌紅蛋白與O2的結(jié)合度(α)與O2的壓強(qiáng)[P(O2)]之間的關(guān)系式α=___________(用含有k正、k逆的式子表示)。

(3)構(gòu)成肌紅蛋白的甘氨酸(NH2CH2COOH)是一種兩性物質(zhì)，在溶液中以三種離子形式存在，其轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：

在甘氨酸溶液中加入酸或堿，三種離子的百分含量與的關(guān)系如圖所示：

①純甘氨酸溶液呈___________性；當(dāng)溶液呈中性時(shí)三種離子的濃度由大到小的順序?yàn)?/span>___________。

②向=8的溶液中加入過(guò)量HCl時(shí)，反應(yīng)的離子方程式為___________。

③用電位滴定法可測(cè)定某甘氨酸樣品的純度.

稱(chēng)取樣品150mg，在一定條件下，用0.1000mol/L的高氯酸溶液滴定(與甘氨酸1︰1發(fā)生反應(yīng))，測(cè)得電壓變化與滴入HClO4溶液的體積關(guān)系如下圖。做空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)，消耗HClO4溶液的體積為0.25mL，該樣品的純度為___________%(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))

Answer 1

【答案】4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H=kJ/mol 2.00 酸 H3N+CH2COO->H2NCH2COO->H3N+CH2COOH H2NCH2COO-+2H+=H3N+CH2COOH 85.0

【解析】

(1) 根據(jù)蓋斯定律，將三個(gè)熱化學(xué)方程式疊加，可得相應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

(2)①根據(jù)平衡常數(shù)的含義，結(jié)合37℃、P(O2)為2.00kPa時(shí)a(MbO2)計(jì)算平衡常數(shù)；

②根據(jù)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，V正=V逆，結(jié)合平衡常數(shù)定義式進(jìn)行變性，可得表達(dá)式；

(3)①根據(jù)甘氨酸的存在形式與溶液酸堿性的關(guān)系，先判斷I、II、III分別為H2NCH2COO-、H3N+CH2COO-和H3N+CH2COOH，若只含有H3N+CH2COO-，此時(shí)lg，結(jié)合溶液的Kw可判斷溶液的pH、確定溶液的酸堿性；當(dāng)溶液呈中性時(shí)，lg=0，根據(jù)圖示判斷微粒濃度大小；

②根據(jù)lg=8時(shí)，微粒存在有H2NCH2COO-、H3N+CH2COOH，鹽酸過(guò)量，H2NCH2COO-反應(yīng)變?yōu)?/span>H3N+CH2COOH，書(shū)寫(xiě)反應(yīng)方程式；

③結(jié)合滴定突躍時(shí)溶液體積讀數(shù)與空白讀數(shù)差，計(jì)算出消耗高氯酸的體積，利用n=cV計(jì)算出高氯酸的物質(zhì)的量，根據(jù)恰好反應(yīng)時(shí)甘氨酸與高氯酸的物質(zhì)的量的比是1：1，計(jì)算出甘氨酸質(zhì)量，利用甘氨酸質(zhì)量與樣品質(zhì)量差計(jì)算得到甘氨酸的純度。

(1) ①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H1=－alkJ/mol，

②4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H2=－bkJ/mol，

③H2O(1)=H2O(g)△H3=+ckJ/mol，將①×3+②×2-③×30，整理可得熱化學(xué)方程式：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H=kJ/mol；

(2)①37℃、P(O2)=2.00kPa時(shí)，結(jié)合度為80%，化學(xué)平均常數(shù)K=kPa-1；

②由結(jié)合度的定義式可知，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，V正=V逆，所以K=，可求出c(MbO2)=，代入結(jié)合度定義式=可得a=；

①甘氨酸的三種存在形式：H3N+CH2COOH、H3N+CH2COO-和H2NCH2COO-應(yīng)分別在強(qiáng)酸性至強(qiáng)堿性中存在，由此判斷，圖中I、II和III分別為H2NCHCOO-、H3N+CH2COO-和H3N+CH2COOH，當(dāng)lg=-8時(shí)，溶液顯堿性，溶液中存在的主要是H2NCH2COO-，它與過(guò)量的HCl反應(yīng)生成H3N+CH2COOH。由圖可知純甘氨酸溶液呈酸性(實(shí)際在5.9左右)，溶液呈中性時(shí)，lg=0，中性時(shí)H3N+CH2COO-> H2NCH2COO->H3N+CH2COOH；②根據(jù)lg=8時(shí)，微粒存在有H2NCH2COO-、H3N+CH2COOH，由于加入的鹽酸過(guò)量，所以，發(fā)生反應(yīng)H2NCH2COO-變?yōu)?/span>H3N+CH2COOH，反應(yīng)方程式為H2NCH2COO-+2H+=H3N+CH2COOH；

根據(jù)滴定曲線(xiàn)的突躍范圍，消耗HClO4溶液17.25mL，減去空白實(shí)驗(yàn)的0.25mL，實(shí)際消耗滴定液17.00mL。n(HClO4)= 0.1000mol/L×0.01700L=0.0017mol，則n(甘氨酸)=0.0017mol，甘氨酸的質(zhì)量為m(甘氨酸)=0.0017mol×75g/mol=0.1275g，所以甘氨酸的純度為：(0.1275g÷0.150g)×100%=85.0%。