Какова массовая доля серы в исходной смеси сульфида цинка и сульфида меди, если после их обработки избытком соляной

Diana_1992

10

Для решения этой задачи, нам понадобятся данные о молярных массах элементов и соединений, а также знания о пропорциях в реакциях.

Шаг 1: Найдем молярные массы сульфида цинка (ZnS) и сульфида меди (CuS).

Молярная масса ZnS = молярная масса цинка (Zn) + молярная масса серы (S)
Молярная масса CuS = молярная масса меди (Cu) + молярная масса серы (S)

Молярная масса цинка (Zn) = 65.38 г/моль (по таблице молярных масс)
Молярная масса меди (Cu) = 63.55 г/моль (по таблице молярных масс)
Молярная масса серы (S) = 32.07 г/моль (по таблице молярных масс)

Подставим значения:

Молярная масса ZnS = 65.38 г/моль + 32.07 г/моль = 97.45 г/моль
Молярная масса CuS = 63.55 г/моль + 32.07 г/моль = 95.62 г/моль

Шаг 2: Рассмотрим реакции, происходящие при обработке исходной смеси соляной и азотной кислотами.

Когда исходная смесь обрабатывается избытком соляной кислоты, происходит следующая реакция:

ZnS + 2HCl -> ZnCl2 + H2S

Количество образовавшегося газа (H2S) составляет 6,8 л при нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атм).

Когда смесь растворяют в горячей концентрированной азотной кислоте, происходит следующая реакция:

CuS + 4HNO3 -> Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O + SO2

Количество образовавшегося газа (SO2) составляет 89,6 л при нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атм).

Шаг 3: Рассчитаем количество вещества (в молях) H2S и SO2, используя уравнения реакций и соотношение объема газа к количеству вещества.

Из уравнения реакции H2S:
1 моль H2S -> 2 моль HCl
6,8 л H2S -> x моль HCl

Используя формулу:

\[x = \frac{{6.8 \, \text{{л H2S}} \times 2 \, \text{{моль HCl}}}}{{22.4 \, \text{{л/моль}}}}\]

x ≈ 0.607 моль HCl

Из уравнения реакции SO2:
1 моль SO2 -> 1 моль CuS
89.6 л SO2 -> y моль CuS

Используя формулу:

\[y = \frac{{89.6 \, \text{{л SO2}} \times 1 \, \text{{моль CuS}}}}{{22.4 \, \text{{л/моль}}}}\]

y ≈ 4 моль CuS

Шаг 4: Рассчитаем массу серы в исходной смеси.

Масса серы в ZnS = (мольное соотношение Сульфида Цинка в исходной смеси / мольная масса ZnS) * молярная масса Сульфида Цинка
Масса серы в CuS = (мольное соотношение Сульфида Меди в исходной смеси / мольная масса CuS) * молярная масса Сульфида Меди

где мольное соотношение Сульфида Цинка в исходной смеси = рассчитанное количество ZnS в молях (0.607 моль) и мольное соотношение Сульфида Меди в исходной смеси = рассчитанное количество CuS в молях (4 моль).

Подставим значения:

Масса серы в ZnS = (0.607 моль / 97.45 г/моль) * 32.07 г/моль ≈ 0.2 г
Масса серы в CuS = (4 моль / 95.62 г/моль) * 32.07 г/моль ≈ 1.34 г

Шаг 5: Рассчитаем общую массу исходной смеси.

Общая масса исходной смеси = Масса серы в ZnS + Масса серы в CuS

Общая масса исходной смеси ≈ 0.2 г + 1.34 г ≈ 1.54 г

Шаг 6: Рассчитаем массовую долю серы в исходной смеси.

Массовая доля серы = (Масса серы в исходной смеси / Общая масса исходной смеси) * 100%

Массовая доля серы ≈ (1.54 г / 1.54 г) * 100% ≈ 100%

Таким образом, массовая доля серы в исходной смеси сульфида цинка и сульфида меди составляет приблизительно 100%.