Question

При полном окислении 1 моль глюкозы запасается 38 молекул АТФ, а остальная энергия выделяется в виде тепла. Используя свои знания из химии о законе Авогадро, определите:  а) сколько энергии ( в кДж и АТФ) затратит человек при пробеге дистанции за 20 минут, если он расходовал за одну минуту 24 кДж?  б) сколько граммов глюкозы необходимо расщепить, чтобы получить необходимую энергию;  в) сколько всего литров кислорода потребуется для того, чтобы полностью окислить глюкозу для получения необходимой энергии;  г) сколько граммов углекислого газа при этом выделится?

Answer 1

Дано:
Энергия, расходуемая за 1 минуту: 24 кДж
Время пробежки: 20 минут
Количество АТФ, образующееся при полном окислении 1 моль глюкозы: 38

Найти:
а) Энергию, затраченную в кДж и в АТФ, на пробег дистанции в течение 20 минут
б) Количество граммов глюкозы, необходимое для получения этой энергии
в) Объем кислорода, необходимый для полного окисления глюкозы и получения этой энергии
г) Количество граммов углекислого газа, выделяемого в результате этого процесса

Решение с расчетом:

а) Энергия, затрачиваемая на пробег дистанции в течение 20 минут:
   Общая энергия = 24 кДж/мин * 20 мин = 480 кДж

   Количество АТФ, затрачиваемое = Общая энергия / энергия, образующаяся при полном окислении 1 моль глюкозы
   Количество АТФ = 480 кДж / 38 = 12.63 АТФ

б) Количество граммов глюкозы, необходимое для получения этой энергии:
   Энергия, получаемая из 1 моль глюкозы = 38 АТФ
   Молярная масса глюкозы = 180 г/моль
   Количество граммов глюкозы = (Общая энергия / количество АТФ) * молярная масса глюкозы
   Количество граммов глюкозы = (480 кДж / 38) * 180 г/моль = 2280 г

в) Объем кислорода, необходимый для полного окисления глюкозы и получения этой энергии:
   По уравнению реакции полного окисления глюкозы, каждая молекула глюкозы требует 6 молекул кислорода.
   Количество молей кислорода = (Общая энергия / количество АТФ) * 6
   Количество молекул кислорода = (480 кДж / 38) * 6 = 76 моль
   Так как 1 моль газа при нормальных условиях занимает 22.4 литра, то объем кислорода = 76 моль * 22.4 л/моль = 1694.4 л

г) Количество молекул углекислого газа, выделяемого в результате окисления глюкозы:
   По уравнению реакции полного окисления глюкозы, на каждую молекулу глюкозы формируется 6 молекул CO2.
   Количество молекул CO2 = (Общая энергия / количество АТФ) * 6
   Количество молекул CO2 = (480 кДж / 38) * 6 = 76 моль
   Молярная масса CO2 = 44 г/моль
   Масса CO2 = 76 моль * 44 г/моль = 3344 г = 3.344 кг

Ответ:
а) Во время пробежки в течение 20 минут человек затратит 480 кДж энергии или 12.63 АТФ.
б) Для получения этой энергии нужно расщепить 2280 г глюкозы.
в) Для полного окисления глюкозы и получения этой энергии потр