Для решения задачи необходимо понять, что мальтоза — это дисахарид, состоящий из двух молекул глюкозы. Каждая молекула глюкозы обладает восстановительными свойствами, благодаря альдегидной группе. При реакции с купрум(II) сульфатом (CuSO₄) в щелочной среде (NaOH) мальтоза восстанавливает ионы меди Cu²⁺ до CuᵡO, который имеет характерный красный цвет.
Определение количества мальтозы: У нас есть 100 мл 0,5 М мальтозы: \[ n(\text{мальтоза}) = C \cdot V = 0,5 \, \text{моль/л} \cdot 0,1 \, \text{л} = 0,05 \, \text{моль} \]
Определение количества глюкозы в мальтозе: Каждая молекула мальтозы состоит из двух молекул глюкозы, следовательно, у нас: \[ n(\text{глюкоза}) = 2 \cdot n(\text{мальтоза}) = 2 \cdot 0,05 \, \text{моль} = 0,1 \, \text{моль} \]
Определение количества Cu²⁺ из CuSO₄: У нас 50 мл 0,2 М CuSO₄: \[ n(\text{CuSO}_4) = C \cdot V = 0,2 \, \text{моль/л} \cdot 0,05 \, \text{л} = 0,01 \, \text{моль} \] Каждый моль CuSO₄ содержит один моль Cu²⁺, значит: \[ n(\text{Cu}^{2+}) = 0,01 \, \text{моль} \]
Соотношение реакций: В реакции восстановительной способности Cu²⁺ на одну молекулу глюкозы (и, следовательно, мальтозы) требуется один моль Cu²⁺ для восстановления до CuᵡO. Таким образом, мы можем восстановить 0,1 моль глюкозы с 0,1 моль Cu²⁺.
Поскольку количество Cu²⁺ (0,01 моль) меньше, чем что требуется для восстановления всей мальтозы, именно оно определит, сколько Cu₂O образуется.
Количество образовавшегося Cu₂O: На 1 моль Cu²⁺ образуется 1 моль Cu₂O. Следовательно, при 0,01 моль Cu²⁺ получается: \[ n(\text{Cu}_2O) = n(\text{Cu}^{2+}) = 0,01 \, \text{моль} \]
Перевод в миллимоли: \[ n(\text{Cu}_2O) = 0,01 \, \text{моль} \times 1000 = 10 \, \text{ммоль} \]
Итак, в результате реакции образуется 10,00 ммоль Cu₂O.