ГДЗ по Химии 10 Класс Параграф 17 Вопрос 6 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Рассчитайте объём углекислого газа (н.у.), который выделяется при спиртовом брожении 200 кг 9%-ного раствора глюкозы. Какая масса этилового спирта при этом получится?

Решение:

Записываем уравнение реакции брожения глюкозы под действием дрожжей:

C₆H₁₂O₆ —дрожжи→ 2C₂H₅OH + 2CO₂↑

1. Вычисляем массу чистой глюкозы в растворе:

m(C₆H₁₂O₆) = m(р-ра C₆H₁₂O₆) × ω(C₆H₁₂O₆) / 100% = 200000 × 0.09 = 18000 г

2. Находим количество вещества (число моль) глюкозы:

n(C₆H₁₂O₆) = m / M = 18000 / 180 = 100 моль

3. Определяем количество вещества продуктов реакции по уравнению:

y = n(CO₂) = 100 × 2 / 1 = 200 моль
x = n(C₂H₅OH) = 100 × 2 / 1 = 200 моль

4. Вычисляем объем выделившегося углекислого газа:

V(CO₂) = n × Vₘ = 200 × 22.4 = 4480 л = 4.48 м³

5. Вычисляем массу образовавшегося этилового спирта:

m(C₂H₅OH) = n × M = 200 × 46 = 9200 г = 9.2 кг

Ответ: 4.48 м³, 9.2 кг.

Процесс, представленный в задаче, называется спиртовым брожением. Это биохимическая реакция, при которой под действием ферментов дрожжей молекула сахара (глюкозы) расщепляется на этиловый спирт и углекислый газ. Давайте разберем каждый этап решения максимально подробно.

В условии сказано, что у нас есть 200 кг раствора глюкозы с концентрацией 9%. Это означает, что не все 200 кг являются сахаром — большая часть этого веса составляет вода. Чтобы узнать, сколько именно глюкозы вступит в реакцию, мы умножаем общую массу раствора на массовую долю вещества (переведенную из процентов в десятичную дробь):

200 кг = 200 000 г
9% = 0.09
m(глюкозы) = 200 000 × 0.09 = 18 000 г

Химические уравнения «общаются» не граммами, а штуками молекул. В химии такой единицей измерения является моль. Чтобы понять, сколько «порций» глюкозы у нас есть, мы делим её массу на молярную массу (вес одной такой порции):

n(C₆H₁₂O₆) = 18 000 г / 180 г/моль = 100 моль

Посмотрим на уравнение: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

Коэффициенты перед формулами показывают пропорции. Если перед глюкозой нет цифры, значит там подразумевается «1». Это значит, что из 1 моля глюкозы всегда получается в 2 раза больше спирта и в 2 раза больше углекислого газа.

Так как у нас 100 моль глюкозы, то продуктов получится:

• Спирта: 100 × 2 = 200 моль
• Углекислого газа: 100 × 2 = 200 моль

Для газов существует закон: при нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем 22.4 литра (молярный объем Vₘ). Чтобы найти общий объем выделившегося CO₂, мы умножаем количество его молей на эту константу:

V(CO₂) = 200 моль × 22.4 л/моль = 4 480 л

Для удобства переведем литры в кубические метры (в 1 м³ содержится 1000 литров): 4 480 / 1000 = 4.48 м³.

Теперь превратим моли спирта обратно в привычные килограммы. Для этого количество вещества умножаем на молярную массу этилового спирта (46 г/моль):

m(C₂H₅OH) = 200 моль × 46 г/моль = 9 200 г

Переводим в килограммы: 9 200 / 1000 = 9.2 кг.

Резюме: Из огромного бака раствора (200 кг) в результате брожения мы получили чуть более 9 кг чистого спирта и почти 4.5 кубометра газа. Это наглядно показывает, как эффективно микроскопические дрожжи перерабатывают органику!