Номер 168, страница 39 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

168. Из каких оксидов в результате фотосинтеза образуется глюкоза $C_6H_{12}O_6$ и кислород? Составьте уравнение протекающей реакции и рассчитайте массы этих оксидов, необходимые для получения глюкозы массой 360 г. Кислород какого объёма (н. у.) выделится при этом?

В результате фотосинтеза глюкоза $(C_6H_{12}O_6)$ и кислород $(O_2)$ образуются из оксида углерода(IV) $(CO_2)$ и оксида водорода, то есть воды $(H_2O)$.

Уравнение протекающей реакции (суммарное уравнение фотосинтеза):

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

Для расчета масс оксидов и объема кислорода решим задачу.

$m(C_6H_{12}O_6) = 360 \text{ г}$

$m(CO_2) - ?$

$m(H_2O) - ?$

$V(O_2) \text{ (н. у.)} - ?$

1. Рассчитаем молярные массы веществ, используя относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$.

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

$M(CO_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$

$M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

2. Найдем количество вещества (число моль) глюкозы, масса которой дана в условии, по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(C_6H_{12}O_6) = \frac{360 \text{ г}}{180 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль}$

3. Используя уравнение реакции, определим количество вещества исходных оксидов и образовавшегося кислорода. Согласно уравнению, стехиометрические коэффициенты соотносятся как:

$n(CO_2) : n(H_2O) : n(C_6H_{12}O_6) : n(O_2) = 6 : 6 : 1 : 6$

Из этого соотношения следует, что количество вещества $CO_2$, $H_2O$ и $O_2$ в 6 раз больше количества вещества $C_6H_{12}O_6$.

$n(CO_2) = 6 \cdot n(C_6H_{12}O_6) = 6 \cdot 2 \text{ моль} = 12 \text{ моль}$

$n(H_2O) = 6 \cdot n(C_6H_{12}O_6) = 6 \cdot 2 \text{ моль} = 12 \text{ моль}$

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

4. Рассчитаем массы оксидов, необходимые для получения 360 г глюкозы, по формуле $m = n \cdot M$:

$m(CO_2) = 12 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = 528 \text{ г}$

$m(H_2O) = 12 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 216 \text{ г}$

5. Рассчитаем объем кислорода, который выделится при нормальных условиях (н. у.). При н. у. молярный объем любого газа $V_m$ составляет 22,4 л/моль. Используем формулу $V = n \cdot V_m$:

$V(O_2) = 12 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 268,8 \text{ л}$

для получения 360 г глюкозы необходимо 528 г оксида углерода(IV) и 216 г воды (оксида водорода). При этом выделится 268,8 л кислорода (н. у.).