Номер 23, страница 116 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 11. Первоначальные представления об органических веществах - номер 23, страница 116.

Условие.

23. В основе любого винодельческого процесса лежит реакция спиртового брожения глюкозы:

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

Рассчитайте объём 96%-ного раствора этилового спирта (плотность 0,8 г/см³), который можно получить при брожении глюкозы массой 450 г (в пересчёте на сухое вещество).

Решение.

Решение 2.

Дано:

Уравнение реакции: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2$

Масса глюкозы ($m(C_6H_{12}O_6)$) = 450 г = 0,45 кг

Массовая доля этанола в растворе ($\omega(C_2H_5OH)$) = 96 % = 0,96

Плотность раствора этанола ($\rho_{р-ра}$) = 0,8 г/см³ = 800 кг/м³

Найти:

Объём раствора этилового спирта ($V_{р-ра}$) - ?

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу глюкозы ($C_6H_{12}O_6$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева ($Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(O)=16$):

$M(C_6H_{12}O_6) = 6 \times Ar(C) + 12 \times Ar(H) + 6 \times Ar(O) = 6 \times 12 + 12 \times 1 + 6 \times 16 = 180$ г/моль.

2. Найдем количество вещества (число моль) глюкозы массой 450 г по формуле $n = m/M$:

$n(C_6H_{12}O_6) = \frac{m(C_6H_{12}O_6)}{M(C_6H_{12}O_6)} = \frac{450 \text{ г}}{180 \text{ г/моль}} = 2,5$ моль.

3. По уравнению реакции спиртового брожения определим количество вещества этилового спирта ($C_2H_5OH$), которое образуется из 2,5 моль глюкозы. Стехиометрические коэффициенты показывают, что из 1 моль глюкозы образуется 2 моль этанола.

Соотношение $n(C_6H_{12}O_6) : n(C_2H_5OH) = 1 : 2$.

Следовательно, $n(C_2H_5OH) = 2 \times n(C_6H_{12}O_6) = 2 \times 2,5 \text{ моль} = 5$ моль.

4. Рассчитаем молярную массу этилового спирта ($C_2H_5OH$):

$M(C_2H_5OH) = 2 \times Ar(C) + 6 \times Ar(H) + 1 \times Ar(O) = 2 \times 12 + 6 \times 1 + 16 = 46$ г/моль.

5. Найдем массу чистого этилового спирта, полученного в результате реакции, по формуле $m = n \times M$:

$m(C_2H_5OH) = n(C_2H_5OH) \times M(C_2H_5OH) = 5 \text{ моль} \times 46 \text{ г/моль} = 230$ г.

6. Полученная масса чистого спирта (230 г) составляет 96% от массы всего раствора. Найдем массу всего 96%-ного раствора ($m_{р-ра}$):

$m_{р-ра} = \frac{m(C_2H_5OH)}{\omega(C_2H_5OH)} = \frac{230 \text{ г}}{0,96} \approx 239,583$ г.

7. Зная массу и плотность раствора, найдем его объём по формуле $V = m/\rho$:

$V_{р-ра} = \frac{m_{р-ра}}{\rho_{р-ра}} = \frac{239,583 \text{ г}}{0,8 \text{ г/см³}} \approx 299,48$ см³.

Округлим результат, например, до одного знака после запятой. Поскольку 1 см³ = 1 мл, то объем можно выразить и в миллилитрах.

Ответ: объём 96 %-ного раствора этилового спирта, который можно получить, составляет 299,5 см³ (или 299,5 мл).