Какие массовые доли веществ имеются в полученном растворе после сжигания 48,5 г сульфида цинка в избытке кислорода

Карамель

66

Давайте разберемся в этой задаче пошагово.

1. Сначала определим, какими веществами мы имеем дело. У нас есть сульфид цинка (ZnS), кислород (O2) и гидроксид калия (KOH).

2. Из условия задачи известно, что мы сжигаем 48,5 г сульфида цинка в избытке кислорода. Реакция сгорания сульфида цинка выглядит следующим образом:
ZnS + O2 -> ZnO + SO2

3. После сжигания в результате реакции образуются оксид цинка (ZnO) и диоксид серы (SO2). Размерностно сбалансированное уравнение реакции показывает, что 1 моль сульфида цинка превращается в 1 моль оксида цинка и 1 моль диоксида серы.

4. Чтобы найти массовые доли веществ в полученном растворе, мы должны сначала найти количество вещества в граммах для каждого из них.

5. Рассмотрим сжигание сульфида цинка. Молярная масса ZnS (сульфида цинка) равна 97 г/моль (65 г/моль для цинка и 32 г/моль для серы). Зная массу сульфида цинка (48,5 г), мы можем найти количество вещества в молях:
\[\text{моль} = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}} = \frac{48,5 \, \text{г}}{97 \, \text{г/моль}} = 0,5 \, \text{моль}\]

6. Из уравнения реакции видно, что для 0,5 моля сульфида цинка образуется 0,5 моль оксида цинка и 0,5 моль диоксида серы.

7. Теперь рассмотрим растворение образовавшегося твердого вещества в гидроксиде калия. У нас есть 230 г 28%-ного раствора гидроксида калия. Зная массу раствора, мы можем вычислить массу гидроксида калия в этом растворе:
\[\text{масса KOH} = \text{масса раствора} \times \text{массовая доля KOH}\]
\[\text{масса KOH} = 230 \, \text{г} \times \frac{28}{100} = 64,4 \, \text{г}\]

8. Поскольку мы имеем избыток гидроксида калия, мы можем считать, что все образовавшиеся вещества растворились полностью. Таким образом, мы имеем 0,5 моль оксида цинка и 0,5 моль диоксида серы, растворенных в 64,4 г гидроксида калия.

9. Найдем молярную массу KOH: масса K + масса О + масса Н. M(KOH) = 39,1 г/моль + 16 г/моль + 1 г/моль = 56,1 г/моль.

10. Вычислим количество вещества гидроксида калия:
\[\text{моль KOH} = \frac{\text{масса KOH}}{\text{молярная масса KOH}} = \frac{64,4 \, \text{г}}{56,1 \, \text{г/моль}} = 1,15 \, \text{моль}\]

11. Так как мы имеем 0,5 моль оксида цинка и 0,5 моль диоксида серы, растворенных в 1,15 моль гидроксида калия, можем записать молярные доли для каждого вещества:
\[\text{Массовая доля оксида цинка} = \frac{\text{моль оксида цинка}}{\text{моль гидроксида калия}} = \frac{0,5 \, \text{моль}}{1,15 \, \text{моль}} = 0,435\]
\[\text{Массовая доля диоксида серы} = \frac{\text{моль диоксида серы}}{\text{моль гидроксида калия}} = \frac{0,5 \, \text{моль}}{1,15 \, \text{моль}} = 0,435\]

Таким образом, массовая доля оксида цинка и диоксида серы в полученном растворе составляет 0,435 или 43,5%.