Номер 22, страница 162 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

5.22. Сколько серебра можно получить при взаимодействии 18 г глюкозы с избытком аммиачного раствора оксида серебра? Какой объём (н. у.) газа образуется при спиртовом брожении такого же количества глюкозы, если выход продукта реакции составляет 75%?

Дано:
Масса глюкозы $m(C_6H_{12}O_6) = 18$ г
Выход продукта реакции брожения $\eta = 75\%$

Найти:
Массу серебра $m(Ag)$ — ?
Объем газа $V(газа)$ (н. у.) — ?

Решение:
1. Найдем молярную массу глюкозы ($C_6H_{12}O_6$):
$M(C_6H_{12}O_6) = 6 \cdot Ar(C) + 12 \cdot Ar(H) + 6 \cdot Ar(O) = 6 \cdot 12 + 12 \cdot 1 + 6 \cdot 16 = 180$ г/моль.
2. Рассчитаем количество вещества глюкозы, которое используется в обеих реакциях:
$n(C_6H_{12}O_6) = \frac{m(C_6H_{12}O_6)}{M(C_6H_{12}O_6)} = \frac{18 \text{ г}}{180 \text{ г/моль}} = 0.1$ моль.

Сколько серебра можно получить при взаимодействии 18 г глюкозы с избытком аммиачного раствора оксида серебра?

Реакция глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра (реакция «серебряного зеркала») является качественной реакцией на альдегидную группу. Глюкоза окисляется до глюконовой кислоты (в аммиачной среде — до ее аммонийной соли), а серебро восстанавливается до металла:
$CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH \rightarrow CH_2OH(CHOH)_4COONH_4 + 2Ag \downarrow + 3NH_3 + H_2O$
Из уравнения реакции следует, что из 1 моль глюкозы образуется 2 моль серебра:
$\frac{n(C_6H_{12}O_6)}{1} = \frac{n(Ag)}{2}$
Рассчитаем количество вещества серебра:
$n(Ag) = 2 \cdot n(C_6H_{12}O_6) = 2 \cdot 0.1 \text{ моль} = 0.2$ моль.
Найдем массу серебра. Молярная масса серебра $M(Ag) \approx 108$ г/моль:
$m(Ag) = n(Ag) \cdot M(Ag) = 0.2 \text{ моль} \cdot 108 \text{ г/моль} = 21,6$ г.
Ответ: можно получить 21,6 г серебра.

Какой объём (н. у.) газа образуется при спиртовом брожении такого же количества глюкозы, если выход продукта реакции составляет 75%?

При спиртовом брожении глюкозы образуется этанол и углекислый газ ($CO_2$), который является газообразным продуктом:
$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{дрожжи} 2C_2H_5OH + 2CO_2 \uparrow$
Из уравнения реакции следует, что из 1 моль глюкозы теоретически может образоваться 2 моль углекислого газа:
$\frac{n(C_6H_{12}O_6)}{1} = \frac{n_{\text{теор.}}(CO_2)}{2}$
Найдем теоретическое количество вещества $CO_2$:
$n_{\text{теор.}}(CO_2) = 2 \cdot n(C_6H_{12}O_6) = 2 \cdot 0.1 \text{ моль} = 0.2$ моль.
Практический выход продукта составляет 75% ($\eta = 0,75$). Рассчитаем практическое количество вещества $CO_2$:
$n_{\text{практ.}}(CO_2) = n_{\text{теор.}}(CO_2) \cdot \eta = 0.2 \text{ моль} \cdot 0,75 = 0,15$ моль.
Объем газа при нормальных условиях (н. у.) рассчитывается по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ — молярный объем газа, равный 22,4 л/моль:
$V(CO_2) = n_{\text{практ.}}(CO_2) \cdot V_m = 0,15 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 3,36$ л.
Ответ: образуется 3,36 л газа.