Question

綠色植物的光合作用的總反應(yīng)式為：
6CO₂（g）+6H₂O（l）

光和葉綠素

C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）
每放出1個(gè)氧分子要吸收8個(gè)波長(zhǎng)為6.88×10^-7 m的光量子．同時(shí)要放出1mol O₂，植物儲(chǔ)存469kJ?mol^-1的能量．在人體中，糖是體內(nèi)能量主要的來(lái)源，人體所需的熱量有70%是由糖類(lèi)轉(zhuǎn)化提供的，1mol葡萄糖完全氧化時(shí)在理論上可釋放2872kJ?mol^-1熱量．在人體內(nèi)葡萄糖完全氧化分解時(shí)的能量變化方程式為：
C₆H₁₂O₆+6O₂+38H₃PO₄+38ADP-→6CO₂+44H₂O+38ATP
H₂O（l）+ATP（aq）=ADP（aq）+H₃PO₄（aq）△H=-30.6kJ?mol^-1
（光子的能量公式為E=

hc

λ

，式中h為普朗克常數(shù)6.626×10³⁴ J?s，c為光速3.000×10⁸ m?s^-1，λ為光的波長(zhǎng)）
（1）計(jì)算光合作用中綠色植物的能量轉(zhuǎn)換效率．
（2）計(jì)算人體內(nèi)葡萄糖完全氧化分解時(shí)能量的利用率．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

分析：（1）1mol的氧氣含有阿伏加德羅常數(shù)個(gè)氧氣分子，據(jù)題意可求得光量子數(shù)目N，得到消耗的光量子能量W=Nhγ=N

hc

λ

，根據(jù)植物儲(chǔ)存469kJ的能量與此能量之比，即可求得能量轉(zhuǎn)換的效率；
（2）根據(jù)6CO₂（g）+6H₂O（l）

光和葉綠素

C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）放出1mol O₂，植物儲(chǔ)存469kJ?mol^-1的能量，則生成1 mol C₆H₁₂O₆儲(chǔ)存的能量6 mol×469 kJ?mol^-1，根據(jù)1 mol葡萄糖完全氧化時(shí)產(chǎn)生38 mol ATP，1 mol ATP轉(zhuǎn)化為ADP時(shí)放出30.6 kJ?mol^-1的能量，求出人體釋放的能量，計(jì)算人體內(nèi)葡萄糖完全氧化分解時(shí)能量的利用率．

解答： 解：（1）根據(jù)“每放出一個(gè)氧分子需吸收8個(gè)波長(zhǎng)為6.88×10^-7m的光量子”，綠色植物釋放1mol氧氣吸收的光量子數(shù)目為N=1×6.02×10²³×8=4.8×10²⁴，
那么消耗的光量子能量W=Nhγ=N

hc

λ

=

4.8×1024×6.626×10-34×3×108

6.88×10-7

≈1392.3 kJ，因此，綠色植物能量轉(zhuǎn)換效率為：η=

469KJ

1392.3KJ

×100%=33.69%，
答：光合作用中綠色植物的能量轉(zhuǎn)換效率為33.69%；　
（2）因1mol葡萄糖在人體內(nèi)葡萄糖完全氧化分解時(shí)的能量變化方程式為：C₆H₁₂O₆+6O₂+38H₃PO₄+38ADP-→6CO₂+44H₂O+38ATP
所以1 mol葡萄糖完全氧化時(shí)產(chǎn)生38 mol ATP；
而H₂O（l）+ATP（aq）=ADP（aq）+H₃PO₄（aq）△H=-30.6kJ?mol^-1
1 mol ATP轉(zhuǎn)化為ADP時(shí)放出30.6 kJ?mol^-1的能量，則人體釋放的能量為：30.6 kJ?mol^-1×38 mol=1163 kJ；
因6CO₂（g）+6H₂O（l）

光和葉綠素

C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）
每放出1mol O₂，植物儲(chǔ)存469kJ?mol^-1的能量，則生成1 mol C₆H₁₂O₆儲(chǔ)存的能量=6 mol×469 kJ?mol^-1=2814 kJ，
所以體內(nèi)葡萄糖完成氧化分解時(shí)能量的利用率為：

1163KJ

2814KJ

×100%≈41.33%，
答：人體內(nèi)葡萄糖完全氧化分解時(shí)能量的利用率為41.33%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式的能量計(jì)算應(yīng)用，關(guān)鍵要掌握光量子能量公式E=hγ=

hc

λ

，讀懂題意，理解效率的含義，題目難度中等．