Номер 4, страница 75 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

4. Сколько этилового спирта можно получить из 1 кг картофеля, если считать, что картофель состоит только из крахмала, а гидролиз крахмала до глюкозы и брожение глюкозы идут со 100%-м выходом?

Дано:
Масса картофеля = 1 кг
По условию задачи, картофель состоит только из крахмала, а выход всех реакций составляет 100%.
Следовательно, масса крахмала $m((C_6H_{10}O_5)_n) = 1 \text{ кг}$.

Масса крахмала в граммах: $m((C_6H_{10}O_5)_n) = 1000 \text{ г}$.

Найти:
Массу этилового спирта $m(C_2H_5OH)$

Решение:
Процесс получения этилового спирта из крахмала включает в себя две основные стадии:

1. Гидролиз крахмала (полисахарид) до глюкозы (моносахарид). Уравнение реакции:
$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \rightarrow nC_6H_{12}O_6$

2. Спиртовое брожение глюкозы с образованием этилового спирта и углекислого газа. Уравнение реакции:
$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{дрожжи} 2C_2H_5OH + 2CO_2$

Так как по условию выход обеих реакций составляет 100%, мы можем составить суммарную схему превращения для проведения расчетов. Из уравнений видно, что из каждого мономерного звена крахмала $(C_6H_{10}O_5)$ образуется одна молекула глюкозы, из которой, в свою очередь, образуются две молекулы этилового спирта.

Таким образом, стехиометрическое соотношение между мономерным звеном крахмала и этиловым спиртом следующее:
$C_6H_{10}O_5 \rightarrow 2C_2H_5OH$

Рассчитаем молярные массы веществ, используя периодическую таблицу химических элементов (атомные массы округлим до целых: C - 12, H - 1, O - 16):

Молярная масса мономерного звена крахмала $M(C_6H_{10}O_5)$:
$M(C_6H_{10}O_5) = 6 \cdot Ar(C) + 10 \cdot Ar(H) + 5 \cdot Ar(O) = 6 \cdot 12 + 10 \cdot 1 + 5 \cdot 16 = 72 + 10 + 80 = 162 \text{ г/моль}$.

Молярная масса этилового спирта $M(C_2H_5OH)$:
$M(C_2H_5OH) = 2 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 24 + 6 + 16 = 46 \text{ г/моль}$.

Найдем количество вещества (число молей) мономерных звеньев $C_6H_{10}O_5$ в 1000 г крахмала:
$\nu(C_6H_{10}O_5) = \frac{m(C_6H_{10}O_5)}{M(C_6H_{10}O_5)} = \frac{1000 \text{ г}}{162 \text{ г/моль}}$

Согласно суммарной схеме, количество вещества этилового спирта в 2 раза больше количества вещества мономерных звеньев крахмала:
$\nu(C_2H_5OH) = 2 \cdot \nu(C_6H_{10}O_5) = 2 \cdot \frac{1000 \text{ г}}{162 \text{ г/моль}} = \frac{2000}{162} \text{ моль}$

Теперь можем рассчитать массу этилового спирта:
$m(C_2H_5OH) = \nu(C_2H_5OH) \cdot M(C_2H_5OH) = \frac{2000}{162} \text{ моль} \cdot 46 \text{ г/моль} = \frac{92000}{162} \text{ г} \approx 567.9 \text{ г}$

Округляя результат, получаем, что из 1 кг крахмала можно получить около 568 г этилового спирта.

Ответ: из 1 кг картофеля можно получить примерно 568 г (или 0,568 кг) этилового спирта.