Сахарозу массой 41 г растворили в 10%-м водном растворе серной кислоты массой 240 г. Полученный раствор кипятили некоторое время, в результате чего 90% сахарозы подверглось гидролизу а) Приведите уравнение реакции гидролиза сахароом 6) Рассчитайте массовые доля всех веществ в полученном растворт если в процессе эксперимента из реакционной смеси испарилось 32 мл воды.
Ответы
Відповідь:
а) Уравнение гидролиза сахарозы:C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6б) Для решения задачи воспользуемся законом сохранения массы. Масса водного раствора серной кислоты составляет 240 г, а масса сахарозы, растворенной в этом растворе, равна 41 г. Следовательно, масса воды в растворе составляет:240 г - 41 г = 199 гПосле гидролиза 90% сахарозы превратилось в глюкозу и фруктозу, а оставшиеся 10% остались без изменения. Таким образом, масса глюкозы и фруктозы в растворе равна:0,9 × 41 г = 36,9 гМасса сахарозы, не подвергшейся гидролизу, равна:0,1 × 41 г = 4,1 гМасса воды в растворе после гидролиза составит:199 г - 32 г = 167 гТеперь мы можем рассчитать массовые доли всех веществ в полученном растворе:Массовая доля серной кислоты:m(H2SO4) = 240 г / (240 г + 167 г) ≈ 0,59Массовая доля воды:m(H2O) = 167 г / (240 г + 167 г) ≈ 0,41Массовая доля глюкозы и фруктозы:m(C6H12O6) = 36,9 г / (240 г + 167 г) ≈ 0,107Массовая доля сахарозы:m(C12H22O11) = 4,1 г / (240 г + 167 г) ≈ 0,012Обратите внимание, что сумма массовых долей всех веществ в растворе равна единице:0,59 + 0,41 + 0,107 + 0,012 ≈ 1
Пояснення:
а) Уравнение реакции гидролиза сахарозы:
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
б) Рассчитаем массу раствора, зная массу серной кислоты и ее концентрацию:
масса раствора = масса кислоты / (плотность * концентрация) = 240 г / (1 г/мл * 0,1) = 2400 мл
Из условия задачи следует, что 90% сахарозы подверглось гидролизу, следовательно, осталось 10% сахарозы. Масса гидролизованной сахарозы:
масса гидролизованной сахарозы = 0,9 * 41 г = 36,9 г
Масса не гидролизованной сахарозы:
масса не гидролизованной сахарозы = 0,1 * 41 г = 4,1 г
Из уравнения реакции гидролиза следует, что на каждый моль сахарозы, гидролизующейся, образуется по одному молю глюкозы и фруктозы. Молярная масса глюкозы и фруктозы составляет 180 г/моль, следовательно, количество молей глюкозы и фруктозы, образующихся в результате гидролиза, равно:
количество молей глюкозы и фруктозы = масса гидролизованной сахарозы / (молярная масса глюкозы и фруктозы) = 36,9 г / 180 г/моль = 0,205 моль
Так как на каждый моль сахарозы приходится один моль глюкозы и один моль фруктозы, то общее количество молей продуктов гидролиза равно 0,41 моль.
Общая масса раствора после испарения воды:
масса раствора = плотность * объем = 1 г/мл * (2400 мл - 32 мл) = 2368 г
Массовая доля серной кислоты в полученном растворе:
массовая доля H2SO4 = масса H2SO4 / масса раствора = 240 г / 2368 г = 0,101
Массовая доля глюкозы и фруктозы:
масса глюкозы и фруктозы = количество молей глюкозы и фруктозы * молярная масса глюкозы и фруктозы = 0,41