実験Bがないと誰もわからないと思いますよ
基礎事項
酵母は酸素がない条件では(アルコール)発酵
酸素がある条件では(アルコール)発酵を抑制して呼吸を主にします(パスツール効果)。
※酸素がある条件では発酵と呼吸を両方する、ということ。
呼吸の反応式は、C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O➡️6CO₂+12H₂O+38ATP
(アルコール)発酵の反応式は、C₆H₁₂O₆➡️2C₂H₆O+2CO₂+2ATP
では、解いていきます
問4
問題文に、酸素がある条件と酸素がない条件で実験をした、と書かれている。
Aは酸素吸収量が0と書かれているから、
Aが酸素がない条件、Bが酸素がある条件だと考えられる。
すなわち、Aでは発酵のみを、Bでは発酵と呼吸をしている、と考えられる
では、Bでは発酵と呼吸でそれぞれ何ATPを生成したか。
酵母は条件Bでは発酵と呼吸を行った結果、合計20mLの酸素を利用し、80mLの二酸化炭素を生成している。
ここで、発酵と呼吸の反応式を見てみると、酸素を使うのは呼吸だけですよね？
すなわち、20mLの酸素は呼吸で使われたことがわかります。
呼吸で20mLの酸素を使うと、どれくらいのATPが生じるのでしょうか。
mLではわからないので、化学基礎の知識を用いて、20mLの酸素は何molか求めます。
標準状態の気体は22.4L/molだから、20mL=0.020Lの酸素は、0.020/22.4[mol]
※ここがよくわからない場合は質問してください。詳しく説明します
で、呼吸の化学式の係数の関係より、6molの酸素が反応すると38molのATPが生じるそうです。
では、20mLの酸素、すなわち0.020/22.4[mol]の酸素が呼吸で使われると
6mol:38mol=0.020/22.4[mol]:◻️mol
38×0.020/22.4=6×◻️
◻️=38×(0.020/22.4)÷6[mol]
割りきれないので、とりあえず計算しないでおく。
すなわち、Bの条件下では呼吸では、38×(0.020/22.4)÷6[mol]のATPが生成している。
続く
では、発酵では、どれくらいのATPが作られるのか。
先ほど、呼吸では0.020/22.4[mol]の酸素が使われていた。このことと化学式の係数より、
呼吸では、0.020/22.4[mol]の二酸化炭素が使われていることがわかる。
呼吸と発酵で使われた二酸化炭素は80mLすなわち、0.080/22.4[mol]だから、
発酵で使われた二酸化炭素は、0.080/22.4－0.020/22.4=0.060/22.4[mol]
ということは、発酵で作られたATPの量は、発酵の化学式の係数の関係より、0.060/22.4[mol]
だということがわかる。
以上より、条件Bでは、呼吸で38×(0.020/22.4)÷6[mol]のATPが、発酵で0.060/22.4[mol]のATPが生じたことがわかったから、後は、比を整数で求めるだけ
呼吸:発酵=38×(0.020/22.4)÷6 : 0.060/22.4
=38×(0.020/22.4) : (0.060/22.4)×6
=38×0.020 : 0.060×6
=0.76:0.36
=1.9:0.9
=19:9
続く
問5
今回は、呼吸と発酵で、合計、酸素が19.2g使われ、二酸化炭素が79.2g生じた。
呼吸と発酵の化学式を使いたいから、gをmolに直す。
酸素のモル質量は32g/molだから、酸素19.2gは、19.2/32=0.60[mol]
二酸化炭素のモル質量は44g/molだから、二酸化炭素79.2gは、79.2/44=1.8[mol]
※ここが分からなければ、質問してください。詳しく説明します
発酵と呼吸の反応式を見てみると、酸素を使うのは呼吸だけだから、
今回は、呼吸で0.60[mol]の酸素が使われたことがわかる。
呼吸の化学式の係数の関係より、6molの酸素は1molのグルコースと反応するらしいです。
では、0.60[mol]の酸素が呼吸で使われるには
6mol:1mol=0.60[mol]:◻️mol
0.60=6×◻️
◻️=0.10[mol]
0.10[mol]のグルコースが使われたことがわかる。
では、発酵では、どれくらいのグルコースが使われるのか。
先ほど、呼吸では0.60[mol]の酸素が使われていた。このことと化学式の係数より、
呼吸では、0.60[mol]の二酸化炭素が使われていることがわかる。
呼吸と発酵で使われた二酸化炭素は1.8[mol]だから、
発酵で使われた二酸化炭素は、1.8－0.60=1.2[mol]
ということは、発酵で作われたグルコースの量は、発酵の化学式の係数の関係より、
1.2÷2=0.60[mol]だということがわかる。
以上より、グルコースは呼吸で0.10[mol]、発酵では0.60[mol]使われたことがわかるから、合計で使用されたグルコースの質量は(グルコースのモル質量は180g/molだから)
(0.10+0.60)×180=126.0g
※ここが分からなければ質問してください
分からなければ質問してください
ほんとにとても丁寧にありがとございましたm(__)m
わかりやすく丁寧で理解できないところがよくできました。
あの、標準状態の気体は22.4L/molだから、20mL=0.020Lの酸素は、0.020/22.4[mol]
※ここがよくわからない場合は質問してください。詳しく説明します。
この部分のみ少し理解ができないので、説明して下さると嬉しいです、
気体の体積[L]と物質量の関係について聞かれたら、標準状態の気体は種類によらず
22.4L/mol(書かれているはず)であったことを思い付く。
すなわち、標準状態の気体1molは22.4Lの体積を占めるということ
では、20mL=0.020Lは何mol？
1mol:22.4L=◻️mol:0.020L
22.4×◻️=0.020 ←a:b=c:dが成り立つ場合、bc=adが成り立つことを利用
◻️=0.020/22.4[mol]
分からなければ質問してください
忘れてました、すみませんでしたm(__)m