номер 8, страница 275 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

8.Массовая доля крахмала в кукурузе составляет $65\%$. Суммарный выход получения этанола из кукурузы равен $70\%$ от теоретически возможного. Рассчитайте массу этанола, который может быть получен из $324~\text{г}$ кукурузы.

8.Дано:
$m(\text{кукурузы}) = 324\text{ г}$
$\omega(\text{крахмала}) = 65\% = 0{,}65$
$\eta(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 70\% = 0{,}70$
Найти: $m_{\text{практ}}(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH})$

Решение:

1. Найдём массу чистой фракции крахмала, содержащегося в кукурузе:

$$m(\text{крахмала}) = m(\text{кукурузы}) \cdot \omega(\text{крахмала}) = 324\text{ г} \cdot 0{,}65 = 210{,}6\text{ г}$$

2. Запишем схему превращений крахмала в этанол:

Сначала происходит кислотный или ферментативный гидролиз крахмала до глюкозы:

$$(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)_n + n\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{ферменты}} n\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$$

Затем полученная глюкоза подвергается спиртовому брожению:

$$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \xrightarrow{\text{дрожжи}} 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{CO}_2\uparrow$$

Суммарное уравнение в расчёте на одно элементарное звено полисахарида $(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)$:

$$\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5 + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{CO}_2\uparrow$$

3. Рассчитаем молярные массы элементарного звена крахмала и спирта:

$$M(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5) = 6 \cdot 12 + 10 \cdot 1 + 5 \cdot 16 = 162\text{ г/моль}$$

$$M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46\text{ г/моль}$$

4. Вычислим количество вещества мономерных звеньев крахмала:

$$n(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5) = \frac{m(\text{крахмала})}{M(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)} = \frac{210{,}6\text{ г}}{162\text{ г/моль}} = 1{,}3\text{ моль}$$

5. По уравнению реакции из 1 моль звеньев крахмала теоретически образуется 2 моль этанола:

$$n_{\text{теор}}(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 2 \cdot n(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5) = 2 \cdot 1{,}3\text{ моль} = 2{,}6\text{ моль}$$

Теоретическая масса полученного этанола:
$$m_{\text{теор}}(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = n_{\text{теор}} \cdot M = 2{,}6\text{ моль} \cdot 46\text{ г/моль} = 119{,}6\text{ г}$$

6. С учётом выхода этанола в $70\%$ найдём его практическую массу:

$$m_{\text{практ}}(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = m_{\text{теор}}(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) \cdot \eta = 119{,}6\text{ г} \cdot 0{,}70 = 83{,}72\text{ г}$$

Ответ: $83{,}72\text{ г}$