Question

【題目】含氮化合物在生產、生命活動中有重要的作用。回答下列問題：

(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，寫出在298K時，氨氣燃燒生成N2的熱化學方程式___________。

(2)肌肉中的肌紅蛋白(Mb)可與O2結合生成MbO2：Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)，其中k正和k逆分別表示正反應和逆反應的速率常數，即V正=k正·c(Mb)·P(O2)，V逆=k逆·c(MbO2)。37℃時測得肌紅蛋白的結合度(α)與P(O2)的關系如下表[結合度(α)指已與O2結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計算37℃、P(O2)為2.00kPa時，上述反應的平衡常數K=___________。

②導出平衡時肌紅蛋白與O2的結合度(α)與O2的壓強[P(O2)]之間的關系式α=___________(用含有k正、k逆的式子表示)。

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

在甘氨酸溶液中加入酸或堿，三種離子的百分含量與的關系如圖所示：

①純甘氨酸溶液呈___________性；當溶液呈中性時三種離子的濃度由大到小的順序為___________。

②向=8的溶液中加入過量HCl時，反應的離子方程式為___________。

③用電位滴定法可測定某甘氨酸樣品的純度.

稱取樣品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)，測得電壓變化與滴入HClO4溶液的體積關系如下圖。做空白對照實驗，消耗HClO4溶液的體積為0.25mL，該樣品的純度為___________%(計算結果保留一位小數)

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) 根據蓋斯定律，將三個熱化學方程式疊加，可得相應的熱化學方程式；

(2)①根據平衡常數的含義，結合37℃、P(O2)為2.00kPa時a(MbO2)計算平衡常數；

②根據反應達到平衡時，V正=V逆，結合平衡常數定義式進行變性，可得表達式；

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

②根據lg=8時，微粒存在有H2NCH2COO-、H3N+CH2COOH，鹽酸過量，H2NCH2COO-反應變?yōu)?/span>H3N+CH2COOH，書寫反應方程式；

③結合滴定突躍時溶液體積讀數與空白讀數差，計算出消耗高氯酸的體積，利用n=cV計算出高氯酸的物質的量，根據恰好反應時甘氨酸與高氯酸的物質的量的比是1：1，計算出甘氨酸質量，利用甘氨酸質量與樣品質量差計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，整理可得熱化學方程式：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H=kJ/mol；

(2)①37℃、P(O2)=2.00kPa時，結合度為80%，化學平均常數K=kPa-1；

②由結合度的定義式可知，反應達平衡時，V正=V逆，所以K=，可求出c(MbO2)=，代入結合度定義式=可得a=；

①甘氨酸的三種存在形式：H3N+CH2COOH、H3N+CH2COO-和H2NCH2span>COO-應分別在強酸性至強堿性中存在，由此判斷，圖中I、II和III分別為H2NCH2COO-、H3N+CH2COO-和H3N+CH2COOH，當lg=-8時，溶液顯堿性，溶液中存在的主要是H2NCH2COO-，它與過量的HCl反應生成H3N+CH2COOH。由圖可知純甘氨酸溶液呈酸性(實際在5.9左右)，溶液呈中性時，lg=0，中性時H3N+CH2COO-> H2NCH2COO->H3N+CH2COOH；②根據lg=8時，微粒存在有H2NCH2COO-、H3N+CH2COOH，由于加入的鹽酸過量，所以，發(fā)生反應H2NCH2COO-變?yōu)?/span>H3N+CH2COOH，反應方程式為H2NCH2COO-+2H+=H3N+CH2COOH；

根據滴定曲線的突躍范圍，消耗HClO4溶液17.25mL，減去空白實驗的0.25mL，實際消耗滴定液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%。