Смесь цинка и сульфида цинка массой 22,7 г полностью растворили в избытке соляной кислоты. В результате реакции выделился газ объёмом (н. у.) 6,72 дм3. Рассчитайте массовую долю цинка в смеси.
от

1 Ответ

Дано:
- Масса смеси цинка и сульфида цинка: 22,7 г
- Объем выделившегося газа (H2S) при реакции: 6,72 дм3

Найти: массовую долю цинка в смеси.

Решение:

1. Рассчитаем количество моль газа H2S, используя идеальный газовый закон при нормальных условиях:
   Один моль газа занимает 22,4 дм3.
   Количество моль H2S = объем газа / 22,4 дм3
   Количество моль H2S = 6,72 дм3 / 22,4 дм3 ≈ 0,300 моль

2. Запишем уравнение реакции между цинком и сульфидом цинка с соляной кислотой:
   Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2↑
   ZnS + 2 HCl → ZnCl2 + H2S↑

   Из этих уравнений видно, что на 1 моль цинка выделяется 1 моль водорода, а для сульфида цинка также требуется 2 моль HCl, но выделяется 1 моль H2S.

3. Таким образом, общее количество молей газа (H2 и H2S) будет равно количеству моль цинка, так как каждый моль металла дает 1 моль газа:
   Нам нужно учесть, что общее количество газа состоит из двух компонент: от Zn и от ZnS, но мы можем сказать, что количество цинка определяет количество образовавшегося H2 и H2S в процессе.

4. Пусть x – это количество молей цинка (Zn) в смеси, тогда количество молей сульфида цинка (ZnS) будет равно (0,300 - x).

5. Учитывая, что каждый моль Zn дает 1 моль H2, а каждый моль ZnS дает 1 моль H2S, можно записать следующее уравнение:
   x + (0,300 - x) = 0,300
   Что упрощается до:
   x = m(количество разложившегося Zn) + (0,300 - x)(сульфид)

   Но так как мы не знаем точное соотношение, нужно учитывать массу.

6. Теперь найдем массу цинка и сульфида цинка.
   Молярная масса Zn = 65,38 г/моль,
   Молярная масса ZnS = 97,44 г/моль.

7. Поскольку каждая часть газа соответствует своей массе:
   Масса Zn = x * 65,38,
   Масса ZnS = (0,300 - x) * 97,44.

8. Подсчитаем массу смеси:
   22,7 г = x * 65,38 + (0,300 - x) * 97,44.

9. Перепишем уравнение в более простом виде:
   22,7 = 65,38x + 29,232 - 97,44x
   22,7 = -32,06x + 29,232
   32,06x = 29,232 - 22,7
   32,06x = 6,532
   x = 6,532 / 32,06 ≈ 0,204 моль Zn.

10. Теперь найдем массу цинка в смеси:
    Масса Zn = 0,204 моль * 65,38 г/моль ≈ 13,35 г.

11. Теперь рассчитаем массовую долю цинка в смеси:
    Массовая доля Zn = (масса Zn / масса смеси) * 100%
    Массовая доля Zn = (13,35 г / 22,7 г) * 100% ≈ 58,84 %.

Ответ: Массовая доля цинка в смеси составляет примерно 58,84 %.
от