При взаимодействии смеси цинка и железа с разбавленной серной кислотой выделяется 22,4 л (н.у.) газа. Аналогичная порция смеси взаимодействует с концентрированной серной кислотой с выделением 3,36 л (н.у.) другого газа, обладающим резким запахом тухлых яиц. Определите массовые доли (%) металлов в смеси.

Давайте рассмотрим реакции, происходящие при взаимодействии смеси цинка и железа с серной кислотой.

1. Взаимодействие с разбавленной серной кислотой:

   Реакция цинка с серной кислотой: \[ \text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2\uparrow \] Здесь выделяется водород ( \( \text{H}_2 \) ), и согласно условию задачи выделяется 22,4 л газа при нормальных условиях (н.у.). Объем 22,4 л соответствует 1 моль газа.

   Зная, что объем 1 моль \( \text{H}_2 \) составляет 22,4 л, можем определить массу цинка, который реагировал: Моль \( \text{H}_2 \) = 1 моль, следовательно, реагировало 1 моль цинка: \[ \text{m(Zn)} = 1 \text{ моль} \times 65,38 \text{ г/моль} = 65,38 \text{ г} \]

2. Взаимодействие с концентрированной серной кислотой:

   Реакция железа с концентрированной серной кислотой: \[ \text{Fe} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Fe}_2\text{(SO)_4} + \text{H}_2 \text{S} \uparrow \] Здесь образуется сероводород ( \( \text{H}_2\text{S} \) ), который имеет запах тухлых яиц.

   Ответвляя данный вопрос, мы заметим, что 3,36 л \( \text{H}_2\text{S} \) также соответствует 0,15 моль (3,36 л = 0,15 моль при н.у.).

   По стехиометрии для формирования 1 моль \( \text{H}_2\text{S} \) нужно 1 моль железа: \[ \text{m(Fe)} = 0,15 \text{ моль} \times 55,85 \text{ г/моль} = 8,38 \text{ г} \]

3. Теперь можем подсчитать массовые доли металлов в смеси:

   Обозначим массу смеси как \( m = m(Zn) + m(Fe) = 65,38 + 8,38 = 73,76 \, \text{г} \)

   • Массовая доля цинка: \[ w(Zn) = \left( \frac{m(Zn)}{m} \right) \times 100 = \left( \frac{65,38}{73,76} \right) \times 100 \approx 88,66\% \]

   • Массовая доля железа: \[ w(Fe) = \left( \frac{m(Fe)}{m} \right) \times 100 = \left( \frac{8,38}{73,76} \right) \times 100 \approx 11,34\% \]

Таким образом, массовые доли металлов в смеси:

• Массовая доля цинка ( \( \text{Zn} \) ) составляет примерно 88,66%.
• Массовая доля железа ( \( \text{Fe} \) ) составляет примерно 11,34%.