Приклад розв’язування задач. Задача 1. У процесі фотосинтезу одна рослина поглинає 560 г CO2 за світловий день

Задача 1. У процесі фотосинтезу одна рослина поглинає 560 г CO₂ за світловий день. Яка маса глюкози (теоретично) утвориться в листках і яка маса кисню виділиться за 10 днів? Процесом дихання знехтувати.

Дано: Розв’язання:

CO₂ = 560 г/день; Записуємо сумарне рівняння фотосинтезу:

t = 10 днів. 6СО₂ + 6Н₂О С₆Н₁₂О₆ + 6О₂.

m(С₆Н₁₂О₆) -? 6 моль 1 моль 6 моль

m(CO₂) -?

М(СО₂) = 12+16×2 = 44 г/моль

М(О₂) = 16×2 = 32 г/моль

М(С₆Н₁₂О₆) = 6×12 + 12×1 + 6×16 = 180 г/моль

По рівнянню реакції:

m (СО₂) = 6×44=264 г

m (С₆Н₁₂О₆) = 180 г

m (О₂) = 6×32=192 г

За рівнянням реакції визначаємо маси продуктів реакції, утворених рослиною за день:

Унаслідок поглинання 264 г CO₂ утворюється 180 г С₆Н₁₂О₆;

Унаслідок поглинання 560 г CO₂ – х г С₆Н₁₂О₆;

х = 560×180/264 = 381,8 г С₆Н₁₂О₆.

Унаслідок поглинання 264 г CO₂ утворюється 192 г O₂;

Унаслідок поглинання 560 г CO₂ – х г O₂;

х = 560×192/264 = 407,2 г O₂.

У результаті фотосинтезу за один день рослина утворює 381,8 г С₆Н₁₂О₆ і виділяє 407,2 г O₂.

За 10 днів утвориться:

381,8 г×10 = 3818 г С₆Н₁₂О₆;

407,2 г×10 = 4072 г O₂.

Відповідь: Утвориться 3818 г глюкози й виділиться 4072 г кисню.

Задача 2. За добу людина споживає в середньому 450 г O₂. Одне дерево середніх розмірів за вегетаційний період поглинає близько 44 кг CO₂. На скільки діб вистачить людині кисню, продукованого одним деревом за вегетаційний період?

Дано: Розв’язання:

m(O₂) = 450 г (0,45кг) За сумарним рівнянням реакції фотосинтезу

m(CO₂) = 44 кг визначаємо масу кисню, яку виділить одне дерево

m(O₂) -? за вегетаційний період:

N(днів) -? 6СО₂ + 6Н₂О С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

^{6 моль 6 моль}

М(СО₂) = 12 + 16×2 = 44 г/моль

М(О₂) = 16×2 = 32 г/моль

По рівнянню реакції:

m (СО₂) = 6×44 = 264 г

m (О₂) = 6×32 = 192 г

Унаслідок поглинання 264 кг CO₂ виділяється 192 кг O₂;

Унаслідок поглинання 44 кг CO₂ – х кг O₂;

х = 44×192/264 = 32 кг O₂

Визначаємо, на скільки діб вистачить одній людині кисню, продукованого деревом за вегетаційний період:

32 кг/0,45 кг/добу = 71 добу.

Відповідь: Кисню вистачить на 71 добу.

Задача 3. Земна поверхня одержує 2 Дж/см² сонячної енергії за хвилину. Яка маса глюкози синтезуються в 1500 листках однієї рослини, якщо середня площа листка становить 12 см², тривалість світлового дня становить 16 год., а коефіцієнт переходу сонячної енергії в енергію хімічних зв’язків – 14 %?

Дано: Розв’язання:

Q = 2 Дж/см²/1хв Визначаємо загальну площу листків:

S(листка) = 12 см² S(заг.) = 12×1500 = 18000 см²

N = 1500 листків Кількість сонячної енергії, що потрапляє на листки

t = 16 год. за 1 хвилину:

u = 14 % (0,14) Q = 2 ×18000 = 36000 Дж або 36 кДж

Кількість енергії, яку одержить ця рослина протягом

m (С₆Н₁₂О₆) -? 16 годин світлового дня:

Q (заг.) = 36× 60×16 = 34560 кДж.

Кількість енергії, що переходить в енергію хімічних зв’язків:

34560 кДж – 100%

х кДж – 14 %

х = 34560× 14 % / 100% = 4838,4 кДж.

З рівняння сумарної реакції фотосинтезу випливає, що для синтезу 1 моль глюкози необхідно 2800 кДж енергії:

6СО₂ + 6Н₂О + 2800 кДж → С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

1 моль – 2800 кДж

х моль – 4838,4 кДж

х = 4838,4/2800 = 1,73 моль.

Визначаємо масу глюкози:

М(С₆Н₁₂О₆) = 180г/моль.

1 моль С₆Н₁₂О₆ – 180 г

1,73 моль С₆Н₁₂О₆ – х г

х = 1,73×180 = 311 г С₆Н₁₂О₆.

Відповідь: Синтезовано 311 г глюкози.

Задача 4. У нітрифікуючих бактеріях відбуваються процеси, які можна виразити наступними рівняннями реакції:

2NH₃ + 3O₂ = 2HNO₂ + 2H₂O + 663 кДж;

2HNO₂ + O₂ = 2HNO₃ + 192кДж.

Визначте, яку кількість речовини амоніаку повинні окиснити нітрифікуючи бактерії для вивільнення 6542 кДж енергії.

Розв’язання:

За рівняннями обох реакцій визначаємо, яку кількість речовини амоніаку потрібно окиснити бактеріями, щоб вивільнити 6542 кДж енергії.

Унаслідок окиснення 2 моль NH₃ в обох послідовних реакціях вивільняється 855 кДж енергії (663 + 192 = 855), а внаслідок окиснення х моль NH₃ – 6542 кДж енергії. складаємо пропорцію:

2 моль – 855 кДж;

х моль – 6542 кДж;

х = 2×6542/855 = 15,3 моль

Відповідь: Для вивільнення 6542 кДж енергії нітрифікуючи бактерії повинні окиснити 15,3 моль амоніаку.