Номер 61, страница 168 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

5.61. Брожение глюкозы прошло количественно по двум направлениям: с образованием этанола и масляной кислоты. При пропускании выделившейся при брожении смеси газов через избыток раствора гидроксида бария её объём уменьшился в 6 раз. Какая часть глюкозы превратилась в этанол? Запишите уравнения всех реакций.

Запишите уравнения всех реакций.

Брожение глюкозы протекает по двум параллельным реакциям:

1. Спиртовое брожение, в ходе которого образуется этанол и углекислый газ:

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

2. Маслянокислое брожение, в ходе которого образуется масляная кислота, углекислый газ и водород:

$C_6H_{12}O_6 \rightarrow C_4H_8O_2 + 2 CO_2 \uparrow + 2 H_2 \uparrow$

При пропускании выделившейся смеси газов ($CO_2$ и $H_2$) через избыток раствора гидроксида бария происходит химическая реакция, в которой поглощается только углекислый газ:

$CO_2 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaCO_3 \downarrow + H_2O$

Ответ: Уравнения реакций:
$C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2 C_2H_5OH + 2 CO_2 \uparrow$
$C_6H_{12}O_6 \rightarrow C_4H_8O_2 + 2 CO_2 \uparrow + 2 H_2 \uparrow$
$CO_2 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaCO_3 \downarrow + H_2O$

Дано:
$V_{нач} / V_{кон} = 6$, где $V_{нач}$ — начальный объем смеси газов, $V_{кон}$ — конечный объем газа после поглощения $CO_2$.

Найти:
Долю глюкозы, которая превратилась в этанол.

Решение:
Пусть $n_1$ моль глюкозы подверглось спиртовому брожению, а $n_2$ моль глюкозы — маслянокислому. Тогда искомая доля глюкозы, превратившейся в этанол, равна $\frac{n_1}{n_1 + n_2}$.

Определим количество вещества (моль) газов, выделившихся в ходе реакций:

1. По реакции спиртового брожения из $n_1$ моль глюкозы выделяется $2n_1$ моль $CO_2$.

2. По реакции маслянокислого брожения из $n_2$ моль глюкозы выделяется $2n_2$ моль $CO_2$ и $2n_2$ моль $H_2$.

Начальная газовая смесь состоит из углекислого газа $CO_2$ и водорода $H_2$. Общее количество вещества в смеси:

$n_{нач} = n(CO_2) + n(H_2) = (2n_1 + 2n_2) + 2n_2 = 2n_1 + 4n_2$

После пропускания смеси через избыток раствора гидроксида бария $Ba(OH)_2$ весь углекислый газ поглощается, и в газовой фазе остается только водород $H_2$. Количество вещества в конечной газовой смеси:

$n_{кон} = n(H_2) = 2n_2$

Согласно закону Авогадро, при одинаковых температуре и давлении отношение объемов газов равно отношению их количеств веществ:

$\frac{V_{нач}}{V_{кон}} = \frac{n_{нач}}{n_{кон}}$

По условию задачи, объем смеси газов уменьшился в 6 раз, следовательно:

$\frac{V_{нач}}{V_{кон}} = 6$

Подставим выражения для количеств веществ в это соотношение:

$\frac{2n_1 + 4n_2}{2n_2} = 6$

Решим полученное уравнение:

$2n_1 + 4n_2 = 6 \cdot (2n_2)$

$2n_1 + 4n_2 = 12n_2$

$2n_1 = 12n_2 - 4n_2$

$2n_1 = 8n_2$

$n_1 = 4n_2$

Это означает, что на спиртовое брожение пошло в 4 раза больше глюкозы, чем на маслянокислое.

Теперь найдем искомую долю глюкозы, которая превратилась в этанол (т.е. подверглась спиртовому брожению):

Доля = $\frac{n_1}{n_1 + n_2} = \frac{4n_2}{4n_2 + n_2} = \frac{4n_2}{5n_2} = \frac{4}{5}$

Ответ: 4/5 (или 0,8) всей глюкозы превратилась в этанол.