Номер 795, страница 185 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

795. Массовая доля крахмала в картофеле составляет 20 %. Суммарный выход получения этанола из картофеля равен 60 %. Укажите массу этанола, которая будет получена из 162 кг картофеля.

Дано:

$m(картофеля) = 162 \text{ кг}$

$w(крахмала) = 20 \% = 0.2$

$\eta(этанола) = 60 \% = 0.6$

Найти:

$m_{практ}(этанола) - ?$

Решение:

Процесс получения этанола из крахмала, содержащегося в картофеле, можно описать следующей последовательностью химических реакций:

1. Гидролиз крахмала до глюкозы:

$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \rightarrow nC_6H_{12}O_6$

2. Спиртовое брожение глюкозы с образованием этанола:

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

Суммарное уравнение, которое можно использовать для расчета масс, выглядит так:

$(C_6H_{10}O_5)_n \rightarrow 2nC_2H_5OH$

Это означает, что из одного мономерного звена крахмала $(C_6H_{10}O_5)$ образуется две молекулы этанола $(C_2H_5OH)$.

1. Найдем массу чистого крахмала в 162 кг картофеля:

$m(крахмала) = m(картофеля) \cdot w(крахмала) = 162 \text{ кг} \cdot 0.20 = 32.4 \text{ кг}$

2. Рассчитаем теоретически возможную массу этанола, которую можно получить из 32.4 кг крахмала. Для этого определим молярные массы мономерного звена крахмала и этанола:

$M(C_6H_{10}O_5) = 6 \cdot 12 + 10 \cdot 1 + 5 \cdot 16 = 162 \text{ г/моль}$

$M(C_2H_5OH) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46 \text{ г/моль}$

Согласно уравнению реакции, из $162 \text{ г}$ крахмала можно получить $2 \cdot 46 = 92 \text{ г}$ этанола. Составим пропорцию для расчета теоретической массы этанола $(m_{теор})$:

$\frac{m_{теор}(этанола)}{m(крахмала)} = \frac{2 \cdot M(C_2H_5OH)}{M(C_6H_{10}O_5)}$

$m_{теор}(этанола) = \frac{m(крахмала) \cdot 2 \cdot M(C_2H_5OH)}{M(C_6H_{10}O_5)} = \frac{32.4 \text{ кг} \cdot 92}{162} = 18.4 \text{ кг}$

3. Рассчитаем практическую массу этанола, учитывая, что суммарный выход реакции составляет 60%:

$m_{практ}(этанола) = m_{теор}(этанола) \cdot \eta(этанола) = 18.4 \text{ кг} \cdot 0.60 = 11.04 \text{ кг}$

Ответ: масса этанола, которая будет получена, составляет 11.04 кг.