Дано:
Mr(газа) = 20 * Mr(H2) = 20 * 2 г/моль = 40 г/моль
Найти:
ω(ZnCO3), ω(ZnS) - массовые доли карбоната цинка и сульфида цинка в исходной смеси.
Решение:
Реакции между солями цинка и соляной кислотой: ZnCO3 + 2HCl → ZnCl2 + H2O + CO2 ZnS + 2HCl → ZnCl2 + H2S
Определяем молярную массу газа, выделяющегося при реакции: Mr(газа) = 40 г/моль.
Из молярной массы газа можно заключить, что выделяющийся газ - это смесь CO2 (Mr = 44 г/моль) и H2S (Mr = 34 г/моль).
Пусть в смеси газов содержится x моль CO2 и (1 - x) моль H2S.
Составим уравнение по молярным массам газов: x * Mr(CO2) + (1 - x) * Mr(H2S) = Mr(газа) x * 44 г/моль + (1 - x) * 34 г/моль = 40 г/моль
Решая уравнение, найдем мольную долю CO2: x = 0,6.
Тогда мольная доля H2S: 1 - x = 1 - 0,6 = 0,4.
Мольное соотношение между CO2 и ZnCO3, а также между H2S и ZnS: n(ZnCO3) = n(CO2) n(ZnS) = n(H2S)
Пусть в исходной смеси содержится a моль ZnCO3 и b моль ZnS.
Тогда из мольных долей газов: a = 0,6 * (a + b) b = 0,4 * (a + b)
Решая систему уравнений, получим: a = 0,6a + 0,6b b = 0,4a + 0,4b 0,4a = 0,6b a = 1,5b.
Масса карбоната цинка: m(ZnCO3) = a * M(ZnCO3) = 1,5b * 125 г/моль = 187,5b г.
Масса сульфида цинка: m(ZnS) = b * M(ZnS) = b * 97 г/моль = 97b г.
Массовая доля карбоната цинка: ω(ZnCO3) = m(ZnCO3) / (m(ZnCO3) + m(ZnS)) = 187,5b г / (187,5b г + 97b г) = 0,657.
Массовая доля сульфида цинка: ω(ZnS) = m(ZnS) / (m(ZnCO3) + m(ZnS)) = 97b г / (187,5b г + 97b г) = 0,343.
Ответ:
Массовая доля карбоната цинка в исходной смеси равна 65,7%, а массовая доля сульфида цинка равна 34,3%.