Question

10．血紅蛋白是高等生物體內(nèi)負(fù)責(zé)運(yùn)載氧的一種蛋白質(zhì)（縮寫為HB或HGB）．與正常血紅蛋白相比，硫血紅蛋白不能與氧呈可逆的結(jié)合，因此失去攜帶氧的能力．如圖1所示為硫血紅蛋白的結(jié)構(gòu)．請回答下列問題：

（1）硫血紅蛋白中所含非金屬元素中電負(fù)性最大元素是O，第一電離能最大的元素的原子是N．
（2）根據(jù)等電子體原理推斷氧元素的一種同素異形體O₃是極性分子（填“極性”或“非極性”）．濃硫酸粘度較大的原因是分子間可以形成氫鍵．
（3）硫血紅蛋白中C原子的雜化方式為sp²、sp³．在圖2中用“→”標(biāo)出N和Fe²⁺形成的配位鍵．
（4）鐵的金屬密堆積方式為體心立方結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖2所示．則晶胞中鐵原子的配位數(shù)為8．如果鐵原子的半徑為r pm，列式并計(jì)算出該堆積方式的空間利用率$\frac{2×\frac{4}{3}×π×r{\;}^{3}}{（\frac{4\sqrt{3}r}{3}）^{3}}$×100%．

Answer 1

分析 （1）同一周期，自左而右電負(fù)性增大，同一主族，自上而下電負(fù)性減�。煌�主族，自上而下，元素的第一電離能減小，同一周期，自左而右元素的第一電離能增大，注意同一周期的第ⅡA元素的第一電離能大于第ⅢA族的，第ⅤA族的大于第ⅥA族的；
（2）具有相同原子數(shù)和最外層電子數(shù)的分子或離子叫等電子體，等電子體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似；分子間可以形成氫鍵使物質(zhì)的粘度增大；
（3）根據(jù)N原子形成的共價(jià)鍵類型判斷雜化類型；形成配位鍵時(shí)能夠提供孤對電子的原子指向提供空軌道的原子；
（4）體心立方結(jié)構(gòu)的配位數(shù)為8；利用均攤法計(jì)算晶胞的結(jié)構(gòu)．

解答 解：（1）硫血紅蛋白中所含非金屬元素有：C、H、N、O、S，同周期元素從左到右元素的電負(fù)性逐漸增大，則有電負(fù)性C＜N＜O，H的電負(fù)性最小，所以電負(fù)性最大的是O；第一電離能最大的元素的原子是N；
故答案為：O；N；
（2）O₃和SO₂是等電子體，SO₂中為V型分子，正、負(fù)電荷中心不重合，是極性分子，等電子體的結(jié)構(gòu)相似，O₃是極性分子；硫酸分子中含有羥基，形成氫鍵，濃硫酸粘度較大的原因是分子間可以形成氫鍵；
故答案為：極性；分子間可以形成氫鍵；
（3）形成雙鍵的N原子空間構(gòu)型為平面，所以以sp²雜化，形成單鍵的N原子，與NH₃雜化相同，可知，以sp³雜化；N原子最外層有5個(gè)電子，只需要形成3條鍵即可達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，但是圖中形成雙鍵的N原子形成了四條鍵，顯然有一條為配位鍵，可表示為Fe²⁺的配位鍵為；
故答案為：sp²、sp³；；
（4）鐵的金屬密堆積方式為體心立方結(jié)構(gòu)，晶胞中鐵原子的配位數(shù)為8；體心立方中含有1+8×$\frac{1}{8}$=2個(gè)鐵原子，晶胞中鐵原子的體積為：2×$\frac{4}{3}$×π×r³，體心立方中，體對角線上為三個(gè)鐵原子相切，則體對角線為4r，晶胞邊長為：$\frac{4}{\sqrt{3}}$r=$\frac{4\sqrt{3}}{3}$r，晶胞體積為：（$\frac{4\sqrt{3}}{3}$r）³，空間利用率為：$\frac{2×\frac{4}{3}×π×r{\;}^{3}}{（\frac{4\sqrt{3}r}{3}）^{3}}$×100%；
故答案為：8；$\frac{2×\frac{4}{3}×π×r{\;}^{3}}{（\frac{4\sqrt{3}r}{3}）^{3}}$×100%．

點(diǎn)評 本題以血紅蛋白為載體，涉及電負(fù)性、分子極性、配位鍵、雜化方式以及晶胞的計(jì)算等問題，題目難度較大，易錯(cuò)點(diǎn)為（3），注意利用均攤法計(jì)算晶胞．