Номер B, страница 269 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. Напишите уравнение реакции взаимодействия целлюлозы с азотной кислотой и определите массу тринитрата целлюлозы, полученного из $0,5 \text{ моль}$ целлюлозы.

Ответ: $m \text{ (тринитрат)} = 148,5 \text{ г.}$

2. Определите массу осадка, который образуется, если через известковую воду пропустили $CO_2$, выделенный при брожении $1 \text{ моль}$ глюкозы.

Ответ: $m (\text{CaCO}_3) = 200 \text{ г.}$

3. Какой объем кислорода выделится, если растение поглотило $44,8 \text{ л (н.у.) } CO_2$ при фотосинтезе?

Ответ: $V(\text{O}_2) = 44,8 \text{ л.}$

1. Уравнение реакции этерификации целлюлозы азотной кислотой с образованием тринитрата целлюлозы. В расчетах будем использовать формулу одного элементарного звена целлюлозы $[C_6H_7O_2(OH)_3]$.

$[C_6H_7O_2(OH)_3]_n + 3n HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} [C_6H_7O_2(ONO_2)_3]_n + 3n H_2O$

Для расчетов используем уравнение для одного мономерного звена:

$C_6H_7O_2(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow C_6H_7O_2(ONO_2)_3 + 3H_2O$

Дано:

$n(целлюлозы) = 0,5 \text{ моль}$

Найти:

$m(тринитрата \ целлюлозы) - ?$

Решение:

1. Согласно уравнению реакции, из 1 моль элементарных звеньев целлюлозы образуется 1 моль тринитрата целлюлозы. Соотношение количеств веществ:

$n(целлюлозы) : n(тринитрата \ целлюлозы) = 1:1$

Следовательно, количество вещества тринитрата целлюлозы также равно 0,5 моль.

$n(тринитрата \ целлюлозы) = n(целлюлозы) = 0,5 \text{ моль}$

2. Найдем молярную массу тринитрата целлюлозы, формула которого $C_6H_7O_2(ONO_2)_3$ или в брутто-виде $C_6H_7N_3O_{11}$.

$M(C_6H_7N_3O_{11}) = 6 \cdot Ar(C) + 7 \cdot Ar(H) + 3 \cdot Ar(N) + 11 \cdot Ar(O)$

$M(C_6H_7N_3O_{11}) = 6 \cdot 12 + 7 \cdot 1 + 3 \cdot 14 + 11 \cdot 16 = 72 + 7 + 42 + 176 = 297 \text{ г/моль}$

3. Рассчитаем массу тринитрата целлюлозы по формуле $m = n \cdot M$.

$m(тринитрата \ целлюлозы) = 0,5 \text{ моль} \cdot 297 \text{ г/моль} = 148,5 \text{ г}$

Ответ: $m(тринитрата) = 148,5 \text{ г}$.

2. Дано:

$n(глюкозы) = 1 \text{ моль}$

Найти:

$m(CaCO_3) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции спиртового брожения глюкозы:

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

По уравнению реакции, из 1 моль глюкозы образуется 2 моль углекислого газа ($CO_2$).

$n(CO_2) = 2 \cdot n(C_6H_{12}O_6) = 2 \cdot 1 \text{ моль} = 2 \text{ моль}$

2. Запишем уравнение реакции углекислого газа с известковой водой (раствором гидроксида кальция $Ca(OH)_2$):

$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$

Осадок - это карбонат кальция $CaCO_3$.

По этому уравнению, из 1 моль $CO_2$ образуется 1 моль $CaCO_3$. Следовательно:

$n(CaCO_3) = n(CO_2) = 2 \text{ моль}$

3. Найдем молярную массу карбоната кальция $CaCO_3$.

$M(CaCO_3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3 \cdot Ar(O) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$

4. Рассчитаем массу осадка:

$m(CaCO_3) = n(CaCO_3) \cdot M(CaCO_3) = 2 \text{ моль} \cdot 100 \text{ г/моль} = 200 \text{ г}$

Ответ: $m(CaCO_3) = 200 \text{ г}$.

3. Дано:

$V(CO_2) = 44,8 \text{ л}$ (н.у.)

Найти:

$V(O_2) - ?$

Решение:

1. Запишем суммарное уравнение фотосинтеза:

$6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет, \ хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + 6O_2\uparrow$

2. Из уравнения реакции видно, что количество вещества поглощенного углекислого газа ($CO_2$) равно количеству вещества выделившегося кислорода ($O_2$).

$n(CO_2) : n(O_2) = 6:6 = 1:1$

3. Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях (в данном случае, н.у. - нормальные условия) равные количества веществ газов занимают равные объемы. Так как мольное соотношение $CO_2$ и $O_2$ равно 1:1, то их объемы также будут равны.

$V(O_2) = V(CO_2) = 44,8 \text{ л}$

Альтернативный способ через расчет количества вещества:

а) Найдем количество вещества $CO_2$. Молярный объем газа при н.у. ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{44,8 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 2 \text{ моль}$

б) Так как $n(O_2) = n(CO_2)$, то $n(O_2) = 2 \text{ моль}$.

в) Найдем объем кислорода при н.у.

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 2 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 44,8 \text{ л}$

Ответ: $V(O_2) = 44,8 \text{ л}$.