Номер 4, страница 118 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

4. Напишите схемы получения этилового спирта из картофеля и древесины.

Этиловый спирт (этанол) можно получать из различного растительного сырья, богатого полисахаридами – крахмалом или целлюлозой. Процессы для картофеля и древесины включают общие стадии гидролиза полисахаридов до глюкозы и последующее сбраживание глюкозы в спирт, однако условия проведения этих стадий различаются.

Получение этилового спирта из картофеля

Картофель является крахмалсодержащим сырьем. Процесс получения из него этанола включает две основные химические стадии:

1. Гидролиз крахмала. Крахмал представляет собой полисахарид с формулой $(C_6H_{10}O_5)_n$. Для получения спирта его необходимо расщепить (гидролизовать) до моносахарида – глюкозы ($C_6H_{12}O_6$). В промышленности это осуществляют с помощью ферментов амилазы, которые содержатся в солоде (пророщенных зернах ячменя).

Уравнение реакции ферментативного гидролиза крахмала:

$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \xrightarrow{ферменты} nC_6H_{12}O_6$

(крахмал) (глюкоза)

2. Спиртовое брожение глюкозы. Раствор глюкозы, полученный на первой стадии, подвергают брожению с помощью дрожжей. Дрожжи содержат ферментный комплекс (зимазу), который катализирует расщепление глюкозы на этиловый спирт и диоксид углерода.

Уравнение реакции спиртового брожения:

$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{дрожжи} 2C_2H_5OH + 2CO_2 \uparrow$

(глюкоза) (этанол)

Полученную в результате брожения смесь (брагу) очищают и концентрируют методом ректификации для получения пищевого или медицинского спирта.

Ответ: Общая схема получения этанола из картофеля: крахмал $\xrightarrow{гидролиз}$ глюкоза $\xrightarrow{брожение}$ этанол.
В виде уравнений: $(C_6H_{10}O_5)_n \xrightarrow{+nH_2O, ферменты} nC_6H_{12}O_6 \xrightarrow{дрожжи} 2nC_2H_5OH + 2nCO_2\uparrow$.

Получение этилового спирта из древесины

Древесина в основном состоит из целлюлозы (клетчатки), которая также является полисахаридом с формулой $(C_6H_{10}O_5)_n$. Схема получения спирта из древесины аналогична, но требует более жестких условий для гидролиза.

1. Гидролиз целлюлозы. Целлюлоза имеет более прочную волокнистую структуру по сравнению с крахмалом. Ее гидролиз (осахаривание) проводят в промышленных условиях путем нагревания измельченной древесины (опилок) с разбавленной серной кислотой под высоким давлением.

Уравнение реакции кислотного гидролиза целлюлозы:

$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \xrightarrow{H_2SO_4, t^{\circ}, p} nC_6H_{12}O_6$

(целлюлоза) (глюкоза)

После гидролиза кислоту в растворе нейтрализуют, например, известковым молоком $Ca(OH)_2$, и отделяют раствор глюкозы от твердого остатка (лигнина).

2. Спиртовое брожение глюкозы. Полученный раствор глюкозы сбраживают с помощью специальных рас дрожжей, устойчивых к примесям, которые образуются при гидролизе древесины.

Уравнение реакции идентично процессу с крахмалом:

$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{дрожжи} 2C_2H_5OH + 2CO_2 \uparrow$

(глюкоза) (этанол)

Полученный таким образом спирт называют гидролизным. Из-за наличия токсичных примесей (в частности, метанола) он используется только для технических нужд.

Ответ: Общая схема получения этанола из древесины: целлюлоза $\xrightarrow{гидролиз}$ глюкоза $\xrightarrow{брожение}$ этанол.
В виде уравнений: $(C_6H_{10}O_5)_n \xrightarrow{+nH_2O, H^+, t^{\circ}, p} nC_6H_{12}O_6 \xrightarrow{дрожжи} 2nC_2H_5OH + 2nCO_2\uparrow$.