Домашнє завдання. Вуглеводи: сахароза. Фізичні та хімічні властивості. 

Завдання 1. Дослідіть фізичні властивості сахарози і заповніть таблицю даними дослідження:

а) розгляньте зразок сахарози і впишіть дані про агрегатний стан, колір, смак цієї речовини;

б) розчиніть сахарозу в холодній та гарячій воді та порівняйте розчинність її за підвищення температури;

в) помістіть у посудину одну ложку сахарози і нагрійте до її розплавлення.

Охолодіть отриманий продукт. Опишіть ваші спостереження.

Досліди Властивості Спостереження
Дослід 1.

Агрегатний стан.

Колір.

Смак.

Тверда 

(кристалічна

речовина). 

Безбарвна..

Солодка.

Дослід 2

Розчинність у холодній воді.

Розчинність у гарячій воді.

 Розчинність

за підвищення

температури

зростає.

Дослід 3.

Температура плавлення.

Продукт застигання.

 Під час на-

грівання до 

190-2000С

кристали 

плавляться,

розплавлена

маса після

застигання

утворює

карамель.

Завдання 2. Напишіть рівняння гідролізу (взаємодії сахарози з водою) в молекулярному вигляді:

С12Н22О11 + Н2О —>С6Н12О6 (глюкоза) + С6Н12О6(фруктоза).

Фруктоза - це ізомер глюкози, має ту саму молекулярну формулу, але іншу хімічну будову.

Завдання 3. У людському організмі під час повного окиснення глюкози вивільняється велика кількість енергії, водяна пара та вуглекислий газ. Обчисліть маси кінцевих продуктів, якщо окиснилася глюкоза масою 117 г.

Дано: m(C6H12О6)=117 г.

Знайти: m(CO2)-? m(H2O)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

      117 г                      х г          у г

     C6Н12О6  +  6O2  =  6CO2  +  6H2O

       180 г                    264 г        108 г                            

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль глюкози  C6Н12О6 з утворенням 6 моль карбон (IV) оксиду СО2 і 6 моль води H2O. 

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин  й, відповідно, масу 1 моль глюкози та 6 моль  карбон (IV) оксиду  і 6 моль води.

Mr(C6Н12О6)=6Ar(С)+12Ar(Н)+6Ar(О)=612+121+616=180,

M(C6Н12О6)=180 г/моль. Маса 1 моль=180 г.

Mr(CO2)=Ar(C)+2Ar(O)=12+216=44, M(CO2)=44 г/моль.

Маса 1 моль=44 г, а маса 6 моль =264 г .

Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(O)=21+16=18M(H2O)=18 г/моль.

Маса 1 моль=18 г, а маса 6 моль=108 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо дві пропорції  і розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення маси карбон (IV) оксиду.

117 г/180 г= х г/264 г, звідси х=117 г264 г/180 г=171,6 г.

Пропорція для знаходження маси води.

117 г/180 г= у г/108 г, звідси у=117 г 108 г/180 г=70,2 г.

Відповідь:  m(CO2)=171,6 г; m(H2O)=70,2 г.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції:  C6Н12О6+6O2=6CO2+6H2O  

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(C6Н12О6)=6Ar(С)+12Ar(O)+6Ar(О)=612+121+616=180,

M(C6Н12О6)=180 г/моль. 

Mr(CO2)=Ar(C)+2Ar(O)=12+216=44, M(CO2)=44 г/моль.

Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(O)=21+16=18M(H2O)=18 г/моль. 

Обчислюємо кількість речовини глюкози масою 117 г за формулою y=m/M.

y(C6Н12О6)=117 г: 180 г/моль=0,65 моль

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.  Прореагувало 1 моль глюкози  C6Н12О6 з утворенням 6 моль карбон (IV) оксиду СО2 і 6 моль води H2O, кількість речовини карбон (IV) оксиду і кількість речовини води є у 6 разів більшою, ніж глюкози, тому  y( 2)= 6y(C6Н12О6)= 60,65=3,9моль і  y(H2O)=6y(C6Н12О6)= 60,65=3,9моль

З формули y=m/M знаходимо масу m=yM.

Обчислюємо масу карбон (IV) оксиду  кількістю речовини 3,9 моль.

m(2)=3,9 моль44 г/моль=171,6 г.

Обчислюємо масу води кількістю речовини 3,9 моль.

m(H2O)=3,9 моль18 г/моль=70,2 г.

Відповідь:  m(CO2)=171,6 г; m(H2O)=70,2 г. 

Завдання 4. Внаслідок гідролізу сахарози масою 85,5 кг, утворилася суміш глюкози і фруктози масою 72 кг. Обчисліть масову частку домішок у сахарозі.

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 (С6Н12О66Н12О6)=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 (г/моль = Mr) речовин  й, відповідно, масу 1 моль суміші.

Mr(C6Н12О6)=6Ar(С)+12Ar(Н)+6Ar(О)=612+121+616=180,

Mr(C6Н12О6+C6Н12О6)=180+180=360, 

M(C6Н12О6+C6Н12О6)=360 г/моль. Маса 1 моль=360 г.

Mr(C12Н22О11)=12Ar(С)+22Ar(Н)+11Ar(О)=1212+221+1116=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 г342 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: 

С12Н22О112О —>С6Н12О6(глюкоза) + С6Н12О6(фруктоза)  

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(C6Н12О6)=6Ar(С)+12Ar(Н)+6Ar(О)=612+121+616=180,

Mr(C6Н12О6+C6Н12О6)=360, M(C6Н12О6+C6Н12О6)=360 г/моль. 

Mr(C12Н22О11)=12Ar(С)+22Ar(Н)+11Ar(О)=1212+221+1116=342,

M(C12Н22О11)=342 г/моль. 

Обчислюємо кількість речовини суміші глюкози і фруктози масою 72000 г за формулою y=m/M.

y(C6Н12О66Н12О6)=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 моль342 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 г100 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: 

С12Н22О112О —>С6Н12О6(глюкоза) + С6Н12О6(фруктоза).

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(C6Н12О6)=6Ar(С)+12Ar(Н)+6Ar(О)=612+121+616=180,

Mr(C6Н12О6+C6Н12О6)=360, M(C6Н12О6+C6Н12О6)=360 г/моль. 

Mr(C12Н22О11)=12Ar(С)+22Ar(Н)+11Ar(О)=1212+221+1116=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(C6Н12О66Н12О6)=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%.