Смесь цинка и сульфида цинка массой 22,7 г. полностью растворили в соляной кислоте. При этом выделился газ объёмом (н.у.) 6,72 дм3. Определите массовую долю цинка в смеси.
Для решения задачи необходимо использовать закон сохранения массы и уравнение реакции, которая происходит при взаимодействии цинка (Zn) и сульфида цинка (ZnS) с соляной кислотой (HCl).
Определим реакцию: При реакции цинка с соляной кислотой образуется водород (H2) и хлорид цинка (ZnCl2): \[ Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl2 + H2 \] Для сульфида цинка уравнение будет следующим: \[ ZnS + 2HCl \rightarrow ZnCl2 + H2S \]
Однако в этом случае с образованием газа в виде водорода нас интересует только реакция с металлом.
Найдем количество выделившегося газа: Объем выделившегося водорода (H2) равен 6.72 дм³ (при нормальных условиях, н.у.): \[ 1 \, \text{моль газа} = 22.4 \, \text{дм}^3 \] Следовательно, количество молей водорода равно: \[ n(H2) = \frac{6.72 \, \text{дм}^3}{22.4 \, \text{дм}^3/\text{моль}} \approx 0.3 \, \text{моль} \]
Связь между молями водорода и веществом: Из уравнения видно, что на 1 моль цинка выделяется 1 моль водорода: \[ n(Zn) = n(H2) = 0.3 \, \text{моль} \]
Вычислим массу цинка: Масса моля цинка (Zn) равна 65.38 г/моль. Следовательно, масса цинка в смеси: \[ m(Zn) = n(Zn) \times 65.38 \, \text{г/моль} = 0.3 \, \text{моль} \times 65.38 \, \text{г/моль} \approx 19.61 \, \text{г} \]
Определим массовую долю цинка в смеси: Общая масса смеси составляет 22.7 г. Массовая доля цинка (w) вычисляется по формуле: \[ w(Zn) = \frac{m(Zn)}{m(\text{смесь})} \times 100\% = \frac{19.61 \, \text{г}}{22.7 \, \text{г}} \times 100\% \approx 86.4\% \]
Таким образом, массовая доля цинка в смеси составляет примерно 86.4%.
