Страница 90 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

12. Установите соответствие между веществом и его характеристикой.

ВЕЩЕСТВО

А) фруктоза

Б) глюкоза

ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕЩЕСТВА

1) альдегидоспирт

2) моносахарид

3) дисахарид

4) имеет формулу $C_6H_{12}O_6$

5) кетоноспирт

А) фруктоза

Проанализируем предложенные характеристики для фруктозы. Фруктоза — это органическое вещество, один из наиболее распространенных моносахаридов.
1) альдегидоспирт – неверно. Фруктоза является кетозой, так как в её молекуле в ациклической (открытой) форме содержится кетонная группа ($>C=O$), а не альдегидная ($-CHO$).
2) моносахарид – верно. Фруктоза относится к классу углеводов и является моносахаридом, так как не гидролизуется с образованием более простых углеводов. Она относится к группе гексоз.
3) дисахарид – неверно. Дисахариды (например, сахароза) состоят из двух остатков моносахаридов. Фруктоза сама является моносахаридом.
4) имеет формулу $C_6H_{12}O_6$ – верно. Фруктоза является гексозой, её молекулярная формула – $C_6H_{12}O_6$.
5) кетоноспирт – верно. Это наиболее точная структурная характеристика фруктозы. Её молекула содержит одну кетонную группу и пять гидроксильных групп, что классифицирует её как многоатомный кетоноспирт.

Ответ: 2, 4, 5.

Б) глюкоза

Проанализируем предложенные характеристики для глюкозы. Глюкоза — изомер фруктозы и также является моносахаридом.
1) альдегидоспирт – верно. Это наиболее точная структурная характеристика глюкозы. В её ациклической форме молекула содержит одну альдегидную группу ($-CHO$) и пять гидроксильных групп ($-OH$), поэтому глюкоза является многоатомным альдегидоспиртом.
2) моносахарид – верно. Глюкоза – это основной моносахарид, относящийся к гексозам.
3) дисахарид – неверно. Глюкоза является мономером для построения дисахаридов (например, мальтозы) и полисахаридов (например, крахмала).
4) имеет формулу $C_6H_{12}O_6$ – верно. Глюкоза является изомером фруктозы и имеет ту же молекулярную формулу $C_6H_{12}O_6$.
5) кетоноспирт – неверно. Глюкоза является альдозой (содержит альдегидную группу), а не кетозой (которая содержит кетонную группу).

Ответ: 1, 2, 4.

Задания с развёрнутым ответом

13. Какова роль целлюлозы в питании современного человека, особенно жителя крупного города? Как пищевые добавки, включающие целлюлозу, влияют на организм человека?

Какова роль целлюлозы в питании современного человека, особенно жителя крупного города?

Целлюлоза (клетчатка) — это полисахарид, основной структурный компонент клеточных стенок растений. Пищеварительная система человека не имеет ферментов для ее расщепления, поэтому целлюлоза не усваивается организмом и не служит источником энергии. Тем не менее, она играет важнейшую роль в процессе пищеварения и общем здоровье человека, выступая в качестве пищевого волокна.

Основные функции целлюлозы в питании:

• Стимуляция моторики кишечника: Являясь грубым волокном, целлюлоза механически раздражает стенки кишечника, что активизирует его перистальтику (волнообразные сокращения мышц). Это способствует регулярному продвижению пищи и предотвращает запоры.
• Формирование и выведение каловых масс: Целлюлоза способна впитывать большое количество воды, увеличивая тем самым объем и смягчая консистенцию содержимого толстого кишечника. Это облегчает его опорожнение.
• Детоксикация организма: Подобно губке, пищевые волокна связывают и помогают выводить из организма токсичные вещества, соли тяжелых металлов, избыточный холестерин и желчные кислоты.
• Поддержание здоровой микрофлоры: Целлюлоза служит питательной средой для полезных бактерий, обитающих в толстом кишечнике. Продукты их жизнедеятельности, например, короткоцепочечные жирные кислоты, необходимы для здоровья клеток самого кишечника.
• Контроль аппетита и веса: Пища, богатая клетчаткой, требует более тщательного пережевывания и дольше задерживается в желудке, создавая продолжительное чувство сытости. Это помогает контролировать количество съеденной пищи и, как следствие, поддерживать здоровый вес.

Для жителя крупного города роль целлюлозы особенно важна. Рацион современного горожанина часто перенасыщен рафинированными, обработанными продуктами (белый хлеб, фастфуд, сладости), в которых практически отсутствуют пищевые волокна. Это, в сочетании с малоподвижным образом жизни, провоцирует развитие так называемых «болезней цивилизации»: ожирения, сахарного диабета 2-го типа, атеросклероза, гипертонии и рака толстой кишки. Таким образом, сознательное включение в рацион продуктов, богатых целлюлозой (овощи, фрукты, цельнозерновые продукты, бобовые, орехи), является для горожан ключевым фактором профилактики этих заболеваний и поддержания нормальной работы пищеварительной системы.

Ответ: Целлюлоза, не усваиваясь, выполняет роль пищевого волокна: стимулирует работу кишечника, предотвращая запоры, способствует детоксикации организма, поддерживает здоровую микрофлору и помогает в контроле веса. Для жителей крупных городов, чей рацион часто беден клетчаткой, а образ жизни малоподвижен, ее роль возрастает как средство профилактики ожирения, диабета и сердечно-сосудистых заболеваний.

Как пищевые добавки, включающие целлюлозу, влияют на организм человека?

Целлюлоза и ее производные (например, микрокристаллическая целлюлоза – МКЦ, порошковая целлюлоза) широко используются в пищевой промышленности в качестве пищевых добавок, маркируемых кодами от E460 до E469. Их применяют как загустители, стабилизаторы, эмульгаторы, а также как агенты, препятствующие комкованию и слёживанию сыпучих продуктов. Часто целлюлозу добавляют в низкокалорийные и диетические продукты в качестве наполнителя, чтобы увеличить их объем и создать иллюзию сытости без добавления калорий.

Влияние этих пищевых добавок на организм человека аналогично действию природной клетчатки. Попадая в пищеварительный тракт, они:

• Увеличивают объем содержимого кишечника.
• Стимулируют его моторику.
• Способствуют профилактике запоров.
• Могут вызывать чувство насыщения.

В целом, такие добавки считаются безопасными. Однако важно понимать несколько аспектов:
1. Положительный эффект проявляется только при употреблении достаточного количества воды. В противном случае избыток сухой клетчатки может привести к обратному эффекту — усугублению запора, а также вызвать вздутие живота и метеоризм.
2. Полагаться исключительно на продукты с добавленной целлюлозой не стоит. Цельные растительные продукты (овощи, фрукты, злаки) содержат не только клетчатку, но и комплекс витаминов, минералов и антиоксидантов, которых лишены рафинированные продукты, обогащенные лишь одной добавкой.
3. Чрезмерное потребление клетчатки (особенно в виде концентрированных добавок) может незначительно ухудшать всасывание некоторых минералов, таких как кальций, магний, железо и цинк.

Ответ: Пищевые добавки с целлюлозой действуют на организм так же, как и природная клетчатка: нормализуют работу кишечника и способствуют насыщению. Они считаются безопасными, но их польза не заменяет комплексного воздействия цельных растительных продуктов. Для положительного эффекта необходимо потреблять достаточное количество воды, а их чрезмерное употребление может вызвать дискомфорт в ЖКТ.

14. При молочнокислом брожении 72 кг глюкозы получили 60 кг молочной кислоты. Какова массовая доля выхода молочной кислоты от теоретически возможного?

Дано:

Масса глюкозы: $m(C_6H_{12}O_6) = 72 \text{ кг}$
Практическая масса полученной молочной кислоты: $m_{практ}(C_3H_6O_3) = 60 \text{ кг}$

$m(C_6H_{12}O_6) = 72 \text{ кг}$
$m_{практ}(C_3H_6O_3) = 60 \text{ кг}$
(Данные представлены в килограммах — единице массы системы СИ. Для расчетов будем использовать килограммы и киломоли).

Найти:

Массовую долю выхода молочной кислоты $\eta$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции молочнокислого брожения. В ходе этого биохимического процесса одна молекула глюкозы ($C_6H_{12}O_6$) расщепляется на две молекулы молочной кислоты ($C_3H_6O_3$):

$C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_3H_6O_3$

2. Рассчитаем молярные массы ($M$) глюкозы и молочной кислоты. Для расчетов будем использовать округленные до целых чисел относительные атомные массы элементов: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(O)=16$.

Молярная масса глюкозы:
$M(C_6H_{12}O_6) = 6 \cdot 12 + 12 \cdot 1 + 6 \cdot 16 = 72 + 12 + 96 = 180 \text{ г/моль}$
Это значение также эквивалентно $180 \text{ кг/кмоль}$.

Молярная масса молочной кислоты:
$M(C_3H_6O_3) = 3 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 3 \cdot 16 = 36 + 6 + 48 = 90 \text{ г/моль}$
Это значение эквивалентно $90 \text{ кг/кмоль}$.

3. Рассчитаем теоретически возможную массу молочной кислоты ($m_{теор}$), которую можно получить из 72 кг глюкозы. Для этого воспользуемся уравнением реакции.

Согласно уравнению, из 1 моль глюкозы образуется 2 моль молочной кислоты. Выразим это соотношение через массы:
Из $180 \text{ кг}$ глюкозы ($1 \text{ кмоль}$) теоретически можно получить $2 \cdot 90 = 180 \text{ кг}$ молочной кислоты ($2 \text{ кмоль}$).
Как мы видим, соотношение масс глюкозы и молочной кислоты в этой реакции составляет 1:1.

Следовательно, из 72 кг глюкозы теоретически должно получиться 72 кг молочной кислоты.
$m_{теор}(C_3H_6O_3) = 72 \text{ кг}$

4. Теперь найдем массовую долю выхода ($\eta$) продукта. Она определяется как отношение массы продукта, полученной практически ($m_{практ}$), к теоретически возможной массе ($m_{теор}$), и обычно выражается в процентах.

$\eta = \frac{m_{практ}}{m_{теор}} \cdot 100\%$

Подставим числовые значения в формулу:
$\eta = \frac{60 \text{ кг}}{72 \text{ кг}} \cdot 100\% = \frac{5}{6} \cdot 100\% \approx 83,33\%$

Ответ:

Массовая доля выхода молочной кислоты от теоретически возможного составляет 83,33%.

1. К углеводам не относится

1) фруктоза

2) рибоза

3) сахароза

4) мимоза

Для того чтобы определить, какое из предложенных понятий не относится к углеводам, проанализируем каждый вариант.

Решение

Углеводы (сахариды) — это обширный класс органических соединений, которые являются основным источником энергии для живых организмов и выполняют структурные функции. Они делятся на моносахариды, олигосахариды (в том числе дисахариды) и полисахариды.

1) фруктоза — это простой сахар (моносахарид) с химической формулой $C_6H_{12}O_6$. Она содержится во фруктах, ягодах и меде. Фруктоза является углеводом.

2) рибоза — это моносахарид с пятью атомами углерода (пентоза), имеющий химическую формулу $C_5H_{10}O_5$. Рибоза входит в состав РНК (рибонуклеиновой кислоты) и АТФ (аденозинтрифосфата), играя важнейшую роль в биологических процессах. Рибоза является углеводом.

3) сахароза — это дисахарид с химической формулой $C_{12}H_{22}O_{11}$, состоящий из остатков двух моносахаридов: глюкозы и фруктозы. Это обычный пищевой сахар. Сахароза является углеводом.

4) мимоза — это название рода растений (например, Мимоза стыдливая), а также популярного салата и алкогольного коктейля. Само по себе слово "мимоза" не обозначает химическое соединение из класса углеводов, в отличие от фруктозы, рибозы и сахарозы, которые являются конкретными химическими веществами.

Следовательно, мимоза не является углеводом.

Ответ: 4) мимоза.

2. К полисахаридам относится

1) глюкоза

2) сахароза

3) целлюлоза

4) фруктоза

Решение:

Углеводы классифицируются на три основные группы в зависимости от их структуры:

• Моносахариды – это простейшие сахара, которые служат мономерными звеньями для более сложных углеводов. К ним относятся, например, глюкоза и фруктоза. Общая формула гексоз (моносахаридов с шестью атомами углерода) - $C_6H_{12}O_6$.
• Дисахариды – углеводы, которые состоят из двух остатков моносахаридов, соединенных гликозидной связью. Примером является сахароза, которая состоит из остатков глюкозы и фруктозы. Формула сахарозы - $C_{12}H_{22}O_{11}$.
• Полисахариды – это биополимеры, макромолекулы которых состоят из большого числа (от десятков до нескольких тысяч) остатков моносахаридов. К ним относятся целлюлоза, крахмал, гликоген, хитин. Общая формула полисахаридов, образованных гексозами, - $(C_6H_{10}O_5)_n$.

Проанализируем предложенные варианты:

1. Глюкоза – это моносахарид.
2. Сахароза – это дисахарид.
3. Целлюлоза – это полисахарид, природный полимер, состоящий из остатков глюкозы.
4. Фруктоза – это моносахарид.

Следовательно, из перечисленных веществ к полисахаридам относится только целлюлоза.

Ответ: 3) целлюлоза.

3. Гидролизу не подвергается

1) глюкоза

2) крахмал

3) клетчатка

4) сахароза

Решение

Гидролиз — это химическая реакция взаимодействия вещества с водой, в результате которой происходит разложение этого вещества. В контексте углеводов гидролизу подвергаются сложные углеводы (полисахариды и дисахариды), которые расщепляются на более простые составные части — моносахариды. Моносахариды, являясь простейшими единицами, дальнейшему гидролизу не подвергаются.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) глюкоза
Глюкоза ($C_6H_{12}O_6$) является моносахаридом (гексозой). Это простейшая структурная единица для многих более сложных углеводов. Поскольку она уже является мономером, она не может быть расщеплена водой на более простые сахара. Следовательно, глюкоза не подвергается гидролизу.

2) крахмал
Крахмал ($(C_6H_{10}O_5)_n$) — это полисахарид, состоящий из множества остатков глюкозы. При гидролизе (в присутствии кислот или ферментов) крахмал распадается на свои мономерные звенья — глюкозу.
Уравнение реакции гидролиза крахмала:
$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \rightarrow nC_6H_{12}O_6$

3) клетчатка
Клетчатка (целлюлоза) ($(C_6H_{10}O_5)_n$) — это тоже полисахарид, как и крахмал, являющийся полимером глюкозы. Она подвергается гидролизу, хотя и в более жестких условиях, чем крахмал, с образованием глюкозы.
Уравнение реакции гидролиза клетчатки:
$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \rightarrow nC_6H_{12}O_6$

4) сахароза
Сахароза ($C_{12}H_{22}O_{11}$) — это дисахарид, молекула которого состоит из одного остатка глюкозы и одного остатка фруктозы. При гидролизе сахароза распадается на эти два моносахарида.
Уравнение реакции гидролиза сахарозы:
$C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6$ (глюкоза) $+ C_6H_{12}O_6$ (фруктоза)

Таким образом, единственным веществом из списка, которое не подвергается гидролизу, является глюкоза, так как это моносахарид.

Ответ: 1) глюкоза.

4. Молекулярная формула глюкозы

1) $(C_{6}H_{10}O_{5})_n$

2) $C_{6}H_{13}OH$

3) $C_{12}H_{22}O_{11}$

4) $C_{6}H_{12}O_{6}$

Решение

Глюкоза — это углевод, относящийся к группе моносахаридов (простейших сахаров). Она также является гексозой, так как в её молекуле содержится шесть атомов углерода. Общая формула углеводов может быть записана как $C_n(H_2O)_m$. Для гексоз, таких как глюкоза, $n=6$ и $m=6$, что дает молекулярную формулу $C_6(H_2O)_6$, или $C_6H_{12}O_6$.

Теперь проанализируем каждый из предложенных вариантов ответа:

1) $(C_6H_{10}O_5)_n$ — это общая формула полисахаридов, таких как крахмал и целлюлоза. Эти вещества являются полимерами, состоящими из множества остатков моносахаридов (в данном случае, остатков глюкозы). Это не формула отдельной молекулы глюкозы.

2) $C_6H_{13}OH$ — это формула, соответствующая гексанолу, одноатомному спирту с брутто-формулой $C_6H_{14}O$. Глюкоза, хоть и является многоатомным спиртом, имеет другой состав атомов.

3) $C_{12}H_{22}O_{11}$ — это молекулярная формула дисахаридов, таких как сахароза, лактоза или мальтоза. Молекула дисахарида образуется при соединении двух молекул моносахаридов с отщеплением одной молекулы воды ($2 \times C_6H_{12}O_6 \rightarrow C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O$).

4) $C_6H_{12}O_6$ — это правильная молекулярная формула глюкозы, которая является моносахаридом-гексозой.

Ответ: 4

5. Укажите синоним глюкозы.

1) виноградный сахар

2) фруктовый сахар

3) ягодный сахар

4) сахар

Глюкоза, химическая формула которой $C_6H_{12}O_6$, является простым сахаром (моносахаридом) и основным источником энергии для живых клеток. У глюкозы есть несколько названий, включая декстрозу. Чтобы определить правильный синоним из предложенных вариантов, проанализируем каждый из них.

1) виноградный сахар
Это название глюкоза получила исторически, так как она в больших количествах содержится в спелом винограде. "Виноградный сахар" является общепринятым тривиальным названием и синонимом глюкозы.

2) фруктовый сахар
Это синоним для другого моносахарида — фруктозы. Фруктоза и глюкоза являются изомерами (имеют одинаковую химическую формулу $C_6H_{12}O_6$, но разное строение), но это разные вещества с разными свойствами.

3) ягодный сахар
Данный термин не является научным или общепринятым названием для какого-либо конкретного сахарида. Ягоды содержат смесь сахаров, в основном глюкозу и фруктозу, в разных пропорциях.

4) сахар
Слово "сахар" является общим понятием для целого класса растворимых углеводов. В быту под сахаром чаще всего подразумевают сахарозу — дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и фруктозы. Поэтому это слишком общее название и не является точным синонимом глюкозы.

Исходя из анализа, единственным верным синонимом глюкозы является виноградный сахар.

Ответ: 1) виноградный сахар.