Номер 908, страница 147 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

908. Какой объём (н. у.) кислорода выделился в процессе фотосинтеза, если образовалась глюкоза массой 300 кг?

Дано:

Масса глюкозы $m(C_6H_{12}O_6) = 300 \text{ кг} = 300000 \text{ г}$

Условия нормальные (н. у.), молярный объём газа $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$

Найти:

Объём кислорода $V(O_2)$

Решение

1. Запишем суммарное уравнение реакции фотосинтеза, в результате которой из углекислого газа и воды образуются глюкоза и кислород:

$6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{h\nu} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$

Из уравнения следует, что на 1 моль образовавшейся глюкозы ($C_6H_{12}O_6$) приходится 6 моль выделившегося кислорода ($O_2$). Их количества соотносятся как $1:6$.

2. Вычислим молярную массу глюкозы, используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы Д. И. Менделеева: $A_r(C)=12$, $A_r(H)=1$, $A_r(O)=16$.

$M(C_6H_{12}O_6) = 6 \cdot A_r(C) + 12 \cdot A_r(H) + 6 \cdot A_r(O) = 6 \cdot 12 + 12 \cdot 1 + 6 \cdot 16 = 72 + 12 + 96 = 180 \text{ г/моль}$

3. Найдём количество вещества (число молей) глюкозы массой 300 кг по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(C_6H_{12}O_6) = \frac{m(C_6H_{12}O_6)}{M(C_6H_{12}O_6)} = \frac{300000 \text{ г}}{180 \text{ г/моль}} = \frac{5000}{3} \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, количество вещества кислорода в 6 раз больше количества вещества глюкозы:

$n(O_2) = 6 \cdot n(C_6H_{12}O_6) = 6 \cdot \frac{5000}{3} \text{ моль} = 2 \cdot 5000 \text{ моль} = 10000 \text{ моль}$

5. Зная количество вещества кислорода, найдём его объём при нормальных условиях (н. у.) по закону Авогадро, используя молярный объём газа $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$:

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 10000 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 224000 \text{ л}$

Поскольку ответ удобнее представить в кубических метрах, переведём литры в метры кубические ($1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$):

$V(O_2) = \frac{224000 \text{ л}}{1000 \text{ л/м}^3} = 224 \text{ м}^3$

Ответ: в процессе фотосинтеза выделился кислород объёмом $224 \text{ м}^3$.