Question

Внаслідок гідролізу сахарози масою 85,5 кг, утворилася суміш глюкози і фруктози масою 72 кг. Обчисліть масову частку домішок у сахарозі

Answer 1

Фруктоза є ізомером глюкози і має ту саму молекулярну формулу, але іншу хімічну будову.
Рівняння реакції можна записати так:
С12Н22О11 + Н2О —>С6Н12О6 (глюкоза) + С6Н12О6(фруктоза)
Відомо: m (С12Н22О11)=85,5 кг = 85500 г;
m (С6Н12О6+С6Н12О6)=72 кг = 72000 г.
Знайти: W(домішків)-?
Розв'язання.
І спосіб.
За рівнянням реакції розрахуємо масу чистої сахарози.
Записуємо рівняння реакції:
          х г                         72000 г
      С12Н22О11 + Н2О —>С6Н12О6 (глюкоза) + С6Н12О6(фруктоза)
         342 г                                          360 г                            
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль сахарози  C12Н22О11 з утворенням 1 моль суміші глюкози  С6Н12О6  і  фруктози  С6Н12О6.
Обчислюємо молярні маси (M г/моль = Mr) речовин  й, відповідно, масу 1 моль суміші.
Mr(C6Н12О6)=6•Ar(С)+12•Ar(Н)+6•Ar(О)=6•12+12•1+6•16=180,
Mr(C6Н12О6+C6Н12О6)=180+180=360,
M(C6Н12О6+C6Н12О6)=360 г/моль. Маса 1 моль=360 г.
Mr(C12Н22О11)=12•Ar(С)+22•Ar(Н)+11•Ar(О)=12•12+22•1+11•16=342,
M(C12Н22О11)=342 г/моль. Маса 1 моль=342 г.
Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію для обчислення маси чистої сахарози і розв'язуємо її.
х г/342 г= 72000 г/360 г, звідси х=72000 г•342 г/360 г=68400г=68,4кг.
Знайдемо масу домішків:
85,5 кг - 68,4 кг = 17,1 кг
Знайдемо масову частку домішок у сполуці за формулою
W=m(домішок)/m(сполуки).
W= 17,1 кг / 85,5 кг = 0,2,
або, помноживши знайдене число на 100%, одержимо 20%
Відповідь:  0,2 або 20%.
ІІ спосіб.
За рівнянням реакції розрахуємо масу чистої сахарози.
Записуємо рівняння реакції:
С12Н22О11+Н2О —>С6Н12О6(глюкоза) + С6Н12О6(фруктоза)  
Обчислюємо молярні маси (M г/моль = Mr) речовин.
Mr(C6Н12О6)=6•Ar(С)+12•Ar(Н)+6•Ar(О)=6•12+12•1+6•16=180,
Mr(C6Н12О6+C6Н12О6)=360, M(C6Н12О6+C6Н12О6)=360 г/моль.
Mr(C12Н22О11)=12•Ar(С)+22•Ar(Н)+11•Ar(О)=12•12+22•1+11•16=342,
M(C12Н22О11)=342 г/моль.
Обчислюємо кількість речовини суміші глюкози і фруктози масою 72000 г за формулою y=m/M.
y(C6Н12О6+С6Н12О6)=72000 г: 360 г/моль=200 моль
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.  Прореагувало 1 моль сахарози  C12Н22О11 з утворенням 1 моль суміші глюкози  С6Н12О6  і фруктози  С6Н12О6 , кількість речовини сахарози і суміші є однакова, тому
y( C12Н22О11 )= y( C6Н12О6+C6Н12О6)=200 моль.
Обчислюємо масу чистої  сахарози  кількістю речовини 200 моль
за формулою m=y • M.
m( C12Н22О11 )=200 моль•342 г/моль=68400 г.
Знайдемо масу домішків у сахарозі:
85500 кг - 68400 кг = 17100 кг
Знаходимо масу домішків у 100 г сполуки, тобто масову частку домішків у сполуці. Для цього складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
85500 г сполуки - 17100 г домішків
100 г сполуки - х г домішків
85500 г/100 г= 17100 г/х г, звідси х=17100 г•100 г/85500 г=20,
тобто W= 20% або, поділивши знайдене число на 100%, одержимо 0,2.
Відповідь:  20% або 0,2.
ІІІ спосіб.
Записуємо рівняння реакції:
С12Н22О11+Н2О —>С6Н12О6(глюкоза) + С6Н12О6(фруктоза).
Обчислюємо молярні маси (M г/моль = Mr) речовин.
Mr(C6Н12О6)=6•Ar(С)+12•Ar(Н)+6•Ar(О)=6•12+12•1+6•16=180,
Mr(C6Н12О6+C6Н12О6)=360, M(C6Н12О6+C6Н12О6)=360 г/моль.
Mr(C12Н22О11)=12•Ar(С)+22•Ar(Н)+11•Ar(О)=12•12+22•1+11•16=342,
M(C12Н22О11)=342 г/моль.
Обчислимо кількості речовин заданої маси за формулою  y=m/M.
Кількість речовини суміші глюкози  і фруктози масою 72000 г.
y(C6Н12О6+С6Н12О6)=72000 г: 360 г/моль=200 моль.
Кількість речовини сахарози масою 85500 г.
y( C12Н22О11)=85500 г: 342 г/моль=250 моль
Визначимо кількість речовини сахарози, що вступила в реакцію, тобто чистої сахарози. Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.  Прореагувало 1 моль сахарози  C12Н22О11 з утворенням 1 моль суміші глюкози  С6Н12О6  і фруктози  С6Н12О6 , кількість речовини сахарози і суміші є однакова, тому кількість чистої сахарози y(C 12Н22О11)= y( C6Н12О6+C6Н12О6)=200 моль.
Кількість речовини домішків у сахарозі:
y(домішків)=250 моль - 200 моль = 50 моль.
Обчислюємо масу домішків  кількістю речовини 50 моль
за формулою m=y • M.
m( домішків )=50 моль • 342 г/моль=17100 г = 17,1 кг.
Знайдемо масову частку домішків у сполуці за формулою:
W=m(домішок)/m(сполуки).
W= 17,1 кг / 85,5 кг = 0,2,
або, помноживши знайдене число на 100%, одержимо 20%
Відповідь:  0,2 або 20%.