Каковы массы цинка и серы в исходной смеси, если смесь цинка и серы после прокаливания без доступа воздуха растворена

Roman

34

Данная задача связана с химией и требует проведения ряда химических реакций для получения исходного решения. Позвольте мне разобрать каждый этап пошагово, чтобы вы смогли лучше понять решение.

1. В начале, давайте определим химические реакции, которые происходят в данной задаче.

a) Реакция прокаливания смеси цинка и серы без доступа воздуха:

\[Zn + S \to ZnS\]

b) Реакция растворения образовавшегося соединения в избытке соляной кислоты:

\[ZnS + 2HCl \to ZnCl_2 + H_2S\]

c) Реакция сгорания полученного вещества в избытке кислорода:

\[ZnS + 3O_2 \to ZnSO_4\]

d) Восстановление дихромата натрия (\(Na_2Cr_2O_7\)) в сернокислой среде:

\[Na_2Cr_2O_7 + 6H_2SO_4 \to Cr_2(SO_4)_3 + Na_2SO_4 + 6H_2O + 3O_2\]

2. Теперь проведем пошаговое решение задачи.

a) Начнем с реакции прокаливания. Из уравнения реакции видно, что каждый атом цинка соединяется с одной атомной массой серы. Поэтому мы можем сказать, что отношение количества атомов цинка к количеству атомов серы в исходной смеси будет 1:1.

b) Далее, в реакции растворения образовавшегося соединения, из уравнения видно, что каждый моль \(ZnS\) соединяется с двумя молями \(HCl\). Следовательно, отношение между количеством моль \(ZnS\) и \(H_2S\) также будет 1:1.

c) После этого, при сжигании \(ZnS\) в избытке \(O_2\), из уравнения реакции видно, что каждый моль \(ZnS\) превращается в один моль \(ZnSO_4\). Опять же, отношение количества моль \(ZnS\) к \(ZnSO_4\) будет 1:1.

d) Наконец, в реакции восстановления \(Na_2Cr_2O_7\), из уравнения видно, что каждый моль \(Na_2Cr_2O_7\) превращается в 3 моля \(O_2\). Поэтому отношение количества моль \(O_2\) к \(Na_2Cr_2O_7\) будет 3:1.

Из данных уравнений реакций и их отношений, мы можем сделать следующие выводы:

- Реакция прокаливания цинка и серы говорит нам, что масса вещества после прокаливания равна массе \(ZnS\).

- Реакция растворения \(ZnS\) в избытке \(HCl\) объясняет образование газа \(H_2S\). Поскольку мы знаем, что образуется газ, можно предположить, что масса \(H_2S\) равна массе остатка, который остался после реакции и растворения \(ZnS\).

- Реакция сгорания \(ZnS\) в избытке \(O_2\) позволяет нам утверждать, что масса \(ZnSO_4\) также равна массе остатка, который остался после реакции со смесью \(ZnS\) и \(H_2S\).

- И, наконец, реакция восстановления \(Na_2Cr_2O_7\) показывает, что масса \(O_2\) равна массе \(Na_2Cr_2O_7\) (104,8 г), так как они присутствуют в отношении 3:1.

3. Теперь мы можем записать эти выводы в виде уравнения:

\[104,8\,г\,Na_2Cr_2O_7 \leftrightarrow 24,0\,г\,Здесь \quad 104,8\,г\,O_2 \leftrightarrow 24,0\,г\,O_2\]

Распределение масс можно сделать, используя пропорции. Так как отношение между \(O_2\) и \(Na_2Cr_2O_7\) составляет 3:1, мы можем найти массу \(O_2\) в изначальной смеси:

\[3:1 = 24,0\,г:х\,г \quad\Rightarrow\quad х = \frac{24,0\,г}{3} = 8,0\,г\,O_2\]

Исходя из этого, мы можем рассчитать массу \(ZnS\) в изначальной смеси с помощью реакции сгорания \(ZnS\):

\[1:1 = 8,0\,г:х\,г \quad\Rightarrow\quad х = 8,0\,г\,ZnS\]

И, наконец, используя реакцию растворения \(ZnS\), мы можем найти массу \(H_2S\) в изначальной смеси:

\[1:1 = 8,0\,г:х\,г \quad\Rightarrow\quad х = 8,0\,г\,H_2S\]

Таким образом, массы цинка и серы в исходной смеси равны 8,0 г каждая.