§21 Глюкоза

Вопросы перед параграфом

Задание №1 

Что такое углеводы?

Ответ

Углеводы — это природные органические соединения, состоящие из молекул углерода и воды, которые синтезируются в растениях под влиянием солнечной энергии.

Задание №2 

Какова роль глюкозы в организме?

Ответ

Глюкоза − основной источник энергии почти у всех живых организмов − животных, растений, бактерий. В этом заключается её исключительная биологическая роль. В организме человека глюкоза является основным источником энергии для мозга.

Задание №3 

Что называют брожением?

Ответ

Брожение − это разложение глюкозы на различные органические вещества более простого строения, например, молочную кислоту, этиловый спирт, уксусную кислоту под действием ферментов, содержащихся в микроорганизмах.

Задание №4

Что получают из глюкозы в пищевой промышленности?

Ответ

Брожение глюкозы используют для производства кисломолочных продуктов (кефира, простокваши, сметаны, творога и др.), вина, пива, уксуса. Выделяющийся при брожении газ придаёт пористость тесту при выпечке хлеба. Применяют реакцию брожения и в домашней кулинарии для приготовления квашеной капусты, солёных огурцов и грибов.

§21. проблемный вопрос

Задание №1 

Какие вещества, кроме глюкозы, дают энергию организму?

Ответ

Жиры дают намного больше энергии, чем глюкоза. Однако окисление жиров — значительно более медленный процесс, который происходит только при недостаточном питании, когда организму приходится потреблять свои резервы.

§21. вопросы и задания

Задание №1 

Можно ли формулу глюкозы сократить в 6 раз и записать как $CH_{2}O$?

Ответ

Нельзя, потому что формула глюкозы тогда будет содержать совсем другой количественный состав атомов.

Задание №2

Сколько весит молекула глюкозы?

Ответ

Дано:
m(C) = 12 а.е.м.
m(H) = 1 а.е.м.
m(O) = 16 а.е.м.
Найти:
m($C_{6}H_{12}O_{6}$) = ?

Решение:
m($C_{6}H_{12}O_{6}$) = 6 * m(C) + 12 * m(H) + 6 * m(O) = 6 * 12 а.е.м. + 12 * 1 а.е.м. + 6 * 16 а.е.м. = 180 а. е. м.
Ответ: m($C_{6}H_{12}O_{6}$) = 180 а.е.м.

Задание №3

Средняя суточная потребность семиклассника в энергии составляет 12 МДж. На сколько минут ему хватит энергии, полученной при полном окислении 1 г глюкозы? Сколько глюкозы надо окислить, чтобы полученной энергии хватило на один урок?

Ответ

Дано:
$Q_{потреб.}$ = 12 $\frac{МДж}{сут.}$
$Q$($C_{6}H_{12}O_{6})$ = 16 $\frac{кДж}{г}$
$m_{1}$($C_{6}H_{12}O_{6}$) = 1 г
$t_{1}$ = 45 мин.
Найти:
$t_{2}$ = ?
$m_{2}$ = ?

Решение:
$Q_{потреб.}$ = 12 $\frac{МДж}{сут.}$ = $\frac{12000кДж}{1440 мин.}$ = 8,33 $\frac{кДж}{мин.}$
$t_{2}$ = $\frac{m_{1}(C_{6}H_{12}O_{6})\;* \;Q(C_{6}H_{12}O_{6})}{Q_{потреб.}}$=$\frac{1\;* \;16 }{8,33}$ = 1,92 мин
$m_{2}$ ($C_{6}H_{12}O_{6}$) = $\frac{t_{1}\;* \;Q_{потреб}}{Q(C_{6}H_{12}O_{6})}$ = $\frac{45\;*\;8,33}{16}$ = 23,4 г
Ответ: $t_{2}$ = 1,92 мин., $m_{1}$($C_{6}H_{12}O_{6}$) = 23,4 г.

Задание №4

На что можно потратить 16 кДж энергии? Предложите свой пример.

Ответ

Из курса физики мы знаем, что потенциальная энергия тела (в джоулях) в поле тяготения Земли вблизи поверхности вычисляется по формуле E = mgh, где m − масса тела (в килограммах), g − гравитационная постоянная (в $\frac{м}{с^2}$), а h − высота (в метрах).
Из этого следует, что 16 = x * 10 * y.
Значит, 16 кДж энергии мы можем потратить на поднятие предмета массой 1,6 кг на 1 метр или на поднятие предмета массой 0,4 кг на 4 метра.
Для удобства необходимо брать множители кратные 16.
E = mgh
Если энергия E = 16 кДж, а гравитационная постоянная равна 10 $\frac{м}{с^2}$, то произведение (умножение) массы тела и высоты должно быть в 10 раз меньше, чем энергия (16 кДж):
1,6 кг * 1м * 10 $\frac{м}{с^2}$ = 16 Кдж
0,4 кг * 4м * 10 $\frac{м}{с^2}$ = 16 Кдж

Задание №5

При производстве кисломолочных продуктов глюкозу превращают в молочную кислоту $C_{3}H_{6}O_{3}$. Других продуктов при этом не образуется. Составьте уравнение этой реакции.

Ответ

Реакция происходит под влиянием ферментов, которые являются катализаторами.
$C_{6}H_{12}O_{6}$ = 2$C_{3}H_{6}O_{3}$

Задание №6

Плотность крови равна 1,05 г/мл. Каково нормальное содержание глюкозы в крови в процентах (по массе)?

Ответ

Дано:
p (крови) = 1,05 $\frac{г}{мл}$
Норма глюкозы в крови = 3,5 − 5,5 $\frac{ммоль}{л}$
Найти:
Нормальное содержание глюкозы в крови в процентах = ?

Решение:
Пусть V(крови) = 1 л, тогда
m (крови) = p * V = 1,05 * 1000 = 1050 г
$n_{1}$($C_{6}H_{12}O_{6}$) = 3,5 * 1,000 = 3,500 ммоль
$n_{2}$ ($C_{6}H_{12}O_{6}$) = 5,5 * 1,000 = 5,500 ммоль
M ($C_{6}H_{12}O_{6}$) = 6 * 12 + 12 * 1 + 6 * 16 = 180 $\frac{г}{моль}$
$m_{1}$ ($C_{6}H_{12}O_{6}$) = n * M = 3,5 * 180 = 630 мг
$m_{2}$ ($C_{6}H_{12}O_{6}$) = n * M = 5,5 * 180 = 990 мг
$w_{1}$ = $\frac{m(вещества)}{m(раствора)}$ * 100% = $\frac{630}{1050}$ * 100% = 0,06%
$w_{2}$ = $\frac{m(вещества)}{m(раствора)}$ * 100% = $\frac{990}{1050}$ * 100% = 0,094%
Ответ: нормальное содержание глюкозы в крови в процентах от 0,06% до 0,094%.

Задание №7

Чем отличаются реакция брожения и реакция горения глюкозы?

Ответ

Реакция брожения глюкозы: $C_{6}H_{12}O_{6}$ = 2$C_{2}H_{5}OH$ + 2$CO_{2}$
Реакция горения глюкозы: $C_{6}H_{12}O_{6}$ + 6$O_{2}$ = 6$CO_{2}$ + 6$H_{2}O$
Реакция брожения глюкозы, в отличие от реакции горения глюкозы, протекает без присутствия кислорода и вместо воды образуется этиловый спирт.