Найдите массу глюкозы и объем кислорода (н. у.), образующихся в процессе фотосинтеза, если в реакцию вступило 448 м³ углекислого газа (н. у.). Вычислите количество вещества воды, которое для этого потребовалось.

Решение:

Сначала запишем уравнение фотосинтеза:

• \[ 6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \]

По условию задачи, в реакцию вступило 448 м³ углекислого газа. Переведем этот объем в литры:

• $$ V(CO_2) = 448 \text{ м}^3 = 448 \times 1000 \text{ л} = 448000 \text{ л} \

Теперь найдем количество вещества углекислого газа:

• $$ n(CO_2) = \(\frac{V(CO_2)}{V_m}\) = \(\frac{448000 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}}\) = 20000 \(\text{ моль}\) \

Из уравнения фотосинтеза видно, что на 6 моль CO₂ образуется 1 моль глюкозы (C₆H₁₂O₆) и 6 моль O₂.

Найдем количество вещества глюкозы:

• $$ n(C_6H_{12}O_6) = \frac{n(CO_2)}{6} = \frac{20000 \text{ моль}}{6} \approx 3333.33 \text{ моль} \

Рассчитаем молярную массу глюкозы (C₆H₁₂O₆):

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

Найдем массу глюкозы:

• $$ m(C_6H_{12}O_6) = n(C_6H_{12}O_6) \(\times\) M(C_6H_{12}O_6) = 3333.33 \(\text{ моль}\) \(\times\) 180 \(\text{ г/моль}\) \(\approx\) 600000 \(\text{ г}\) = 600 \(\text{ кг}\) \

Найдем количество вещества кислорода (O₂):

• $$ n(O_2) = n(CO_2) = 20000 \text{ моль} \

Найдем объем кислорода при н.у.:

• $$ V(O_2) = n(O_2) \(\times\) V_m = 20000 \(\text{ моль}\) \(\times\) 22.4 \(\text{ л/моль}\) = 448000 \(\text{ л}\) = 448 \(\text{ м}\)^3 \

Из уравнения фотосинтеза видно, что на 6 моль CO₂ требуется 6 моль H₂O. Следовательно:

• $$ n(H_2O) = n(CO_2) = 20000 \(\text{ моль}\) \

Ответ:

• Масса глюкозы: 600 кг.
• Объем кислорода: 448 м³.
• Количество вещества воды: 20000 моль.