Номер 14, страница 88 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

14. Определите массу этилового спирта, полученного из 100 кг 15%-ного раствора глюкозы, если выход продукта составляет 60 %.

Дано:

$m_{р-ра(C_6H_{12}O_6)} = 100 \text{ кг}$

$\omega_{(C_6H_{12}O_6)} = 15\% = 0.15$

$\eta = 60\% = 0.60$

Найти:

$m_{(C_2H_5OH)} - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции спиртового брожения глюкозы, в результате которого образуются этиловый спирт и углекислый газ:

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

2. Найдем массу чистой глюкозы, содержащейся в 100 кг 15%-го раствора:

$m_{(C_6H_{12}O_6)} = m_{р-ра} \times \omega_{(C_6H_{12}O_6)}$

$m_{(C_6H_{12}O_6)} = 100 \text{ кг} \times 0.15 = 15 \text{ кг}$

3. Рассчитаем молярные массы глюкозы ($C_6H_{12}O_6$) и этилового спирта ($C_2H_5OH$). Для удобства расчетов будем использовать единицы кг/кмоль.

$M(C_6H_{12}O_6) = 6 \times 12 + 12 \times 1 + 6 \times 16 = 180 \text{ г/моль} = 180 \text{ кг/кмоль}$

$M(C_2H_5OH) = 2 \times 12 + 5 \times 1 + 16 + 1 = 46 \text{ г/моль} = 46 \text{ кг/кмоль}$

4. Определим количество вещества (в киломолях) глюкозы, вступившей в реакцию:

$\nu_{(C_6H_{12}O_6)} = \frac{m_{(C_6H_{12}O_6)}}{M_{(C_6H_{12}O_6)}} = \frac{15 \text{ кг}}{180 \text{ кг/кмоль}} = \frac{1}{12} \text{ кмоль}$

5. По уравнению реакции найдем теоретическое количество вещества этилового спирта. Соотношение количеств веществ глюкозы и спирта составляет 1:2.

$\nu_{теор.}(C_2H_5OH) = 2 \times \nu_{(C_6H_{12}O_6)} = 2 \times \frac{1}{12} \text{ кмоль} = \frac{1}{6} \text{ кмоль}$

6. Рассчитаем теоретически возможную массу этилового спирта:

$m_{теор.}(C_2H_5OH) = \nu_{теор.}(C_2H_5OH) \times M_{(C_2H_5OH)}$

$m_{теор.}(C_2H_5OH) = \frac{1}{6} \text{ кмоль} \times 46 \text{ кг/кмоль} = \frac{46}{6} \text{ кг} \approx 7.67 \text{ кг}$

7. Найдем практическую массу этилового спирта с учетом выхода продукта 60%:

$m_{практ.}(C_2H_5OH) = m_{теор.}(C_2H_5OH) \times \eta$

$m_{практ.}(C_2H_5OH) = \frac{46}{6} \text{ кг} \times 0.60 = 4.6 \text{ кг}$

Ответ: масса полученного этилового спирта составляет 4,6 кг.