Question

16．肌紅蛋白（Mb）與血紅蛋白（Hb）的主要功能為輸送氧氣與排出二氧化碳．肌紅蛋白（Mb）可以與小分子X（如氧氣或一氧化碳）結合．反應方程式：Mb（aq）+X（g）?MbX（aq）
（1）在常溫下，肌紅蛋白與CO 結合反應的平衡常數K（CO）遠大于與O₂結合的平衡常數K（O₂），下列哪個圖最能代表結合率（f）與此兩種氣體壓力（p）的關系c．

（2）①通常用p 表示分子X 的壓力，p₀表示標準狀態大氣壓．若X 分子的平衡濃度為$\frac{p}{{p}_{0}}$，上述反應的平衡常數為K，請用p、p₀和K 表示吸附小分子的肌紅蛋白（MbX）占總肌紅蛋白的比例$\frac{pK}{pK+{p}_{0}}$．
②下圖表示37℃下反應“Mb（aq）+O₂（g）?MbO₂（aq）”肌紅蛋白與氧氣的結合度（α）與氧分壓p（O₂）的關系，p₀取101kPa．據圖可以計算出37℃時上述反應的正反應平衡常數K_p=2.00．

Answer 1

分析 （1）Mb（aq）+X（g）?MbX（aq），增大壓強，平衡正向移動，因此無論是CO還是O₂，隨著壓強的增大，結合率（f）都是逐漸增大；肌紅蛋白與CO結合反應的平衡常數K（CO）遠大于與O₂結合的平衡常數K（O₂），說明肌紅蛋白與CO的結合能力比其與O2的結合能力強；
（2）①設平衡時吸附小分子的肌紅蛋白（MbX）的濃度為[MbX]，肌紅蛋白（Mb）的濃度為[Mb]，根據K的概念代入表達式；
②令Mb起始濃度為1，根據三段式：
           Mb（aq）+O₂（g）?MbO₂（aq）
起始：1                                   0
轉化：α                                 α
平衡：1-α                                 α
K=$\frac{c（Mb{O}_{2}）}{c（Mb）•P（{O}_{2}）}$=$\frac{α}{（1-α）P（{O}_{2}）}$，根據圖2，p（O₂）=2.0kPa，α=80%，代入計算．

解答 解：（1）對于Mb（aq）+X（g）?MbX（aq），增大壓強，平衡正向移動，因此無論是CO還是O2，隨著壓強的增大，結合率（f）都是逐漸增大．在常溫下，肌紅蛋白與CO結合反應的平衡常數K（CO）遠大于與O2結合的平衡常數K（O2），說明肌紅蛋白與CO的結合能力比其與O2的結合能力強，所以相同壓強條件下，肌紅蛋白與CO的結合率（f）更大，因此C圖象符合，
故答案為：C；
（2）①設平衡時吸附小分子的肌紅蛋白（MbX）的濃度為[MbX]，肌紅蛋白（Mb）的濃度為[Mb]，則對于Mb（aq）+X（g）?MbX（aq），平衡常數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紅蛋白（MbX）占總肌紅蛋白的比例為$\frac{[MbX]}{[MbX]+[Mb]}$，將[Mb]代入整理可得，比例為$\frac{pK}{pK+{p}_{0}}$；
故答案為：$\frac{pK}{pK+{p}_{0}}$； 
②令Mb起始濃度為1，根據三段式：
           Mb（aq）+O₂（g）?MbO₂（aq）
起始：1                                   0
轉化：α                                 α
平衡：1-α                                 α
K=$\frac{c（Mb{O}_{2}）}{c（Mb）•P（{O}_{2}）}$=$\frac{α}{（1-α）P（{O}_{2}）}$，根據圖2，p（O₂）=2.0kPa，α=80%，K=$\frac{0.8}{（1-0.8）×2}$=2.00；
故答案為：2.00．

點評 本題考察化學反應原理的載體一改工業合成的慣例，采用人體中氣體分子與蛋白結合的平衡模型，非常新穎．本題的思維含量很高，計算量也不小，特別是第（2）題要求對平衡常數的運算式熟練掌握，并且引入平衡分壓概念，適當拓展，全面思考的能力．此題難度很大．