Номер 2, страница 55 - гдз по химии 10 класс тетрадь для практических работ Матулис, Матулис

Дано

Масса оксида меди(I) ($m(\text{Cu}_2\text{O})$) = 1,38 г

Перевод всех данных в систему СИ

Масса оксида меди(I) ($m(\text{Cu}_2\text{O})$) = 1,38 г (в данной задаче удобно использовать граммы, так как молярные массы веществ обычно выражаются в г/моль. Перевод в килограммы нецелесообразен, так как ответ все равно будет получен в граммах и затем может быть переведен в кг при необходимости).

Найти:

Масса глюконовой кислоты ($m(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_7)$) = ?

Решение

Для решения задачи составим уравнение реакции взаимодействия глюкозы с гидроксидом меди(II). Глюкоза является альдегидом и окисляется гидроксидом меди(II) до глюконовой кислоты, при этом гидроксид меди(II) восстанавливается до оксида меди(I).

Уравнение реакции:

$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 2\text{Cu(OH)}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_7 + \text{Cu}_2\text{O} + 2\text{H}_2\text{O}$

Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах. Используем следующие значения атомных масс: Cu = 63,546 г/моль, O = 15,999 г/моль, C = 12,011 г/моль, H = 1,008 г/моль.

Молярная масса оксида меди(I) ($\text{Cu}_2\text{O}$):

$M(\text{Cu}_2\text{O}) = 2 \cdot M(\text{Cu}) + M(\text{O}) = 2 \cdot 63,546 \text{ г/моль} + 15,999 \text{ г/моль} = 127,092 \text{ г/моль} + 15,999 \text{ г/моль} = 143,091 \text{ г/моль}$

Молярная масса глюконовой кислоты ($\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_7$):

$M(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_7) = 6 \cdot M(\text{C}) + 12 \cdot M(\text{H}) + 7 \cdot M(\text{O}) = 6 \cdot 12,011 \text{ г/моль} + 12 \cdot 1,008 \text{ г/моль} + 7 \cdot 15,999 \text{ г/моль} = 72,066 \text{ г/моль} + 12,096 \text{ г/моль} + 111,993 \text{ г/моль} = 196,155 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества оксида меди(I), образовавшегося в реакции, используя его массу и молярную массу:

$n(\text{Cu}_2\text{O}) = \frac{m(\text{Cu}_2\text{O})}{M(\text{Cu}_2\text{O})}$

$n(\text{Cu}_2\text{O}) = \frac{1,38 \text{ г}}{143,091 \text{ г/моль}} \approx 0,0096435 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, соотношение молей глюконовой кислоты ($\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_7$) и оксида меди(I) ($\text{Cu}_2\text{O}$) составляет 1:1. Это означает, что на каждый моль образовавшегося оксида меди(I) образуется один моль глюконовой кислоты.

Следовательно, количество вещества глюконовой кислоты равно количеству вещества оксида меди(I):

$n(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_7) = n(\text{Cu}_2\text{O}) \approx 0,0096435 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем массу полученной глюконовой кислоты, используя ее количество вещества и молярную массу:

$m(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_7) = n(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_7) \cdot M(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_7)$

$m(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_7) = 0,0096435 \text{ моль} \cdot 196,155 \text{ г/моль} \approx 1,8918 \text{ г}$

Округлим результат до трех значащих цифр, так как исходное значение массы было дано с тремя значащими цифрами (1,38 г).

$m(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_7) \approx 1,89 \text{ г}$

Ответ:

Масса полученной глюконовой кислоты составляет 1,89 г.