Номер 3, страница 71, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3*. Сколько граммов глюкозы было подвергнуто спиртовому брожению, протекающему с выходом 80%, если для нейтрализации образующегося при этом $CO_2$ потребовалось 65,57 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия ($\rho= 1,22 \text{ г/мл}$)?

Ответ: 45 г.

Дано:

$\eta = 80\% = 0.8$

$V(\text{р-ра } NaOH) = 65,57 \text{ мл}$

$\omega(NaOH) = 20\% = 0.2$

$\rho(\text{р-ра } NaOH) = 1,22 \text{ г/мл}$

Найти:

$m(C_6H_{12}O_6) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнения протекающих реакций.

Спиртовое брожение глюкозы:

$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{дрожжи} 2C_2H_5OH + 2CO_2 \uparrow$ (1)

Реакция нейтрализации углекислого газа раствором гидроксида натрия. В зависимости от соотношения реагентов, могут образовываться карбонат натрия (средняя соль) или гидрокарбонат натрия (кислая соль). Проведем расчет для реакции с образованием кислой соли, так как она приводит к ответу, указанному в задаче.

$CO_2 + NaOH \rightarrow NaHCO_3$ (2)

2. Найдем массу раствора гидроксида натрия:

$m(\text{р-ра } NaOH) = V(\text{р-ра } NaOH) \cdot \rho(\text{р-ра } NaOH) = 65,57 \text{ мл} \cdot 1,22 \text{ г/мл} = 79,9954 \text{ г} \approx 80 \text{ г}$

3. Вычислим массу чистого гидроксида натрия в растворе:

$m(NaOH) = m(\text{р-ра } NaOH) \cdot \omega(NaOH) = 80 \text{ г} \cdot 0,2 = 16 \text{ г}$

4. Найдем количество вещества гидроксида натрия, вступившего в реакцию. Молярная масса $NaOH$ равна:

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{16 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции (2) определим практическое количество вещества углекислого газа, которое прореагировало с гидроксидом натрия. Согласно стехиометрии:

$n_{практ.}(CO_2) = n(NaOH) = 0,4 \text{ моль}$

6. Практический выход реакции брожения составляет 80%. Зная практическое количество образовавшегося $CO_2$, найдем теоретически возможное количество $CO_2$:

$n_{теор.}(CO_2) = \frac{n_{практ.}(CO_2)}{\eta} = \frac{0,4 \text{ моль}}{0,8} = 0,5 \text{ моль}$

7. По уравнению реакции (1) найдем количество вещества глюкозы, которое было подвергнуто брожению. Согласно стехиометрии:

$n(C_6H_{12}O_6) = \frac{1}{2} \cdot n_{теор.}(CO_2) = \frac{1}{2} \cdot 0,5 \text{ моль} = 0,25 \text{ моль}$

8. Вычислим массу глюкозы. Молярная масса глюкозы $C_6H_{12}O_6$ равна:

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

$m(C_6H_{12}O_6) = n(C_6H_{12}O_6) \cdot M(C_6H_{12}O_6) = 0,25 \text{ моль} \cdot 180 \text{ г/моль} = 45 \text{ г}$

Ответ: было подвергнуто брожению 45 г глюкозы.