Лимонная кислота. Расчетная задача.
Лимонная кислота (C6H8O7) – один из метаболитов цикла Кребса – используется в различных областях промышленности и производится в огромных масштабах. Несмотря на различие технологий получения, продуцентом лимонной кислоты в большинстве случаев является гриб Aspergillus niger.
В некоторых странах для получения лимонной кислоты используют культивирование Aspergillus niger на багассе – отходах, получаемых при переработке сахарного тростника. При этом гриб растет в лотках, которые укладываются друг на друга, что увеличивает экономическую эффективность производства. Вместимость одного такого лотка площадью 1 м2 составляет 1 кг багассы, а продуктивность процесса составляет 0.25 моль лимонной кислоты / м2 \times ч. Посчитайте, сколько лимонной кислоты получится в ходе культивирования Aspergillus niger в системе из 10 уложенных друг на друга лотков размером 2 \times 2 м в течение двух суток?
Справочные данные: число Авогадро NA = 6,02 \cdot 1023 моль−1 ; Ar(O) =16, Ar(C)=12, Ar (H)=1
1. Найдем площадь лотка, содержащего субстрат:
2 м \cdot 2 м = 4 м2 – 2 балла (1 балл, если указана формула, но численный ответ не получен)
2. Найдем суммарную площадь лотков, по которой распределен субстрат:
4 \cdot 10 м2 = 40 м2 – 2 балла (1 балл, если указана формула, но численный ответ не получен)
3. Посчитаем, сколько лимонной кислоты образуется в такой системе за час:
40 м2 \cdot 0.25 моль лимонной кислоты/м2 \times ч-1 = 10 моль \times ч-1 – 2 балла (1 балл, если указана формула, но численный ответ не получен)
4. Посчитаем, молярную массу лимонной кислоты:
6 \cdot 12+8+7 \cdot 16 =192 г/моль – 1 балл
5. Найдем массу образующейся лимонной кислоты:
192 г/моль \cdot 48 ч \cdot 10 моль \times ч-1 = 92160 г = 96.12 кг – 4 балла
Так как в задании не было указано, в каких единицах измерения необходимо указать ответ, то за правильный ответ также засчитывалось правильно найденное количество вещества:
48 ч \cdot 10 моль \times ч-1 = 480 моль
Если участник неверно находил площадь одного лотка (например, 2м2 вместо 4м2 ), то за задачу не могло быть получено более 1 балла (за молярную массу лимонной кислоты).
Если участник неправильно находил молярную массу лимонной кислоты и из-за этого получал численно неверный ответ, то оценка снижалась на 2 балла.
За арифметическую ошибки при вычислении (кроме вычисления молярной массы, описанного выше), оценка снижалась на 1 б. за каждый пункт, в котором допущена ошибка, кроме случаев, когда полученный результат противоречил здравому смыслу (например, масса полученной лимонной кислоты составляла 96 тонн и т.д. В таких случаях каждый ошибочный пункт оценивался в 0 баллов. Ответы без решения оценивались в 0 баллов.