Question

【题目】含氮化合物在生产、生命活动中有重要的作用。回答下列问题：

(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，写出在298K时，氨气燃烧生成N2的热化学方程式___________。

(2)肌肉中的肌红蛋白(Mb)可与O2结合生成MbO2：Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)，其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数，即V正=k正·c(Mb)·P(O2)，V逆=k逆·c(MbO2)。37℃时测得肌红蛋白的结合度(α)与P(O2)的关系如下表[结合度(α)指已与O2结合的肌红蛋白占总肌红蛋白的百分比]：

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计算37℃、P(O2)为2.00kPa时，上述反应的平衡常数K=___________。

②导出平衡时肌红蛋白与O2的结合度(α)与O2的压强[P(O2)]之间的关系式α=___________(用含有k正、k逆的式子表示)。

(3)构成肌红蛋白的甘氨酸(NH2CH2COOH)是一种两性物质，在溶液中以三种离子形式存在，其转化关系如下：

在甘氨酸溶液中加入酸或碱，三种离子的百分含量与的关系如图所示：

①纯甘氨酸溶液呈___________性；当溶液呈中性时三种离子的浓度由大到小的顺序为___________。

②向=8的溶液中加入过量HCl时，反应的离子方程式为___________。

③用电位滴定法可测定某甘氨酸样品的纯度.

称取样品150mg，在一定条件下，用0.1000mol/L的高氯酸溶液滴定(与甘氨酸1︰1发生反应)，测得电压变化与滴入HClO4溶液的体积关系如下图。做空白对照实验，消耗HClO4溶液的体积为0.25mL，该样品的纯度为___________%(计算结果保留一位小数)

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) 根据盖斯定律，将三个热化学方程式叠加，可得相应的热化学方程式；

(2)①根据平衡常数的含义，结合37℃、P(O2)为2.00kPa时a(MbO2)计算平衡常数；

②根据反应达到平衡时，V正=V逆，结合平衡常数定义式进行变性，可得表达式；

(3)①根据甘氨酸的存在形式与溶液酸碱性的关系，先判断I、II、III分别为H2NCH2COO-、H3N+CH2COO-和H3N+CH2COOH，若只含有H3N+CH2COO-，此时lg，结合溶液的Kw可判断溶液的pH、确定溶液的酸碱性；当溶液呈中性时，lg=0，根据图示判断微粒浓度大小；

②根据lg=8时，微粒存在有H2NCH2COO-、H3N+CH2COOH，盐酸过量，H2NCH2COO-反应变为H3N+CH2COOH，书写反应方程式；

③结合滴定突跃时溶液体积读数与空白读数差，计算出消耗高氯酸的体积，利用n=cV计算出高氯酸的物质的量，根据恰好反应时甘氨酸与高氯酸的物质的量的比是1：1，计算出甘氨酸质量，利用甘氨酸质量与样品质量差计算得到甘氨酸的纯度。

(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，将①×3+②×2-③×30，整理可得热化学方程式：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H=kJ/mol；

(2)①37℃、P(O2)=2.00kPa时，结合度为80%，化学平均常数K=kPa-1；

②由结合度的定义式可知，反应达平衡时，V正=V逆，所以K=，可求出c(MbO2)=，代入结合度定义式=可得a=；

①甘氨酸的三种存在形式：H3N+CH2COOH、H3N+CH2COO-和H2NCH2COO-应分别在强酸性至强碱性中存在，由此判断，图中I、II和III分别为H2NCHCOO-、H3N+CH2COO-和H3N+CH2COOH，当lg=-8时，溶液显碱性，溶液中存在的主要是H2NCH2COO-，它与过量的HCl反应生成H3N+CH2COOH。由图可知纯甘氨酸溶液呈酸性(实际在5.9左右)，溶液呈中性时，lg=0，中性时H3N+CH2COO-> H2NCH2COO->H3N+CH2COOH；②根据lg=8时，微粒存在有H2NCH2COO-、H3N+CH2COOH，由于加入的盐酸过量，所以，发生反应H2NCH2COO-变为H3N+CH2COOH，反应方程式为H2NCH2COO-+2H+=H3N+CH2COOH；

根据滴定曲线的突跃范围，消耗HClO4溶液17.25mL，减去空白实验的0.25mL，实际消耗滴定液17.00mL。n(HClO4)= 0.1000mol/L×0.01700L=0.0017mol，则n(甘氨酸)=0.0017mol，甘氨酸的质量为m(甘氨酸)=0.0017mol×75g/mol=0.1275g，所以甘氨酸的纯度为：(0.1275g÷0.150g)×100%=85.0%。