Химия

При действии соляной кислоты в реакцию вступают карбонат и сульфид цинка, содержащиеся в руде

$ZnCO_3 + 2HCl = ZnCl_2 + H_2O + CO_2$,
$ZnS + 2HCl = ZnCl_2 + H_2S$.

Количество сульфида цинка можно вычислить по количеству перманганата калия, вступившего в окислительно-восстановительную реакцию

$5H_2S + 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 = 5S + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 8H_2O$,

1000 мл 2 н. раствора $KMnO_4$ содержит 2 г-экв $KMnO_4$,
75 мл 2 н. раствора $KMnO_4$ - $x$ г-экв $KMnO_4$,
$x = 0,15$ г-экв $KMnO_4$.

Избыток перманганата калия оттитрован щавелевой кислотой

$5H_2C_2O_4 + 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 = 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 10CO_2 + 8H_2O$.

В 50 мл 0,5 М раствора $H_2C_2O_4$ содержится $0,5 \cdot 0,05 = 0,025$ моля, или 0,05 г-экв, $H_2C_2O_4$ ($Э = M/2$). В реакцию с сероводородом вступило $0,15 - 0,05 = 0,1$ г-экв $KMnO_4$, что соответствует 0,1 г-экв, или 0,05 моля, $ZnS$ ($Э = M/2$). В образце массой 20 г содержалось $2 \cdot 0,05 = 0,1$ моля, или $0,1 \cdot 97,4 = 9,74$ г, $ZnS$.

При прокаливании руды в открытом тигле происходит окисление $ZnS$ и разложение $ZnCO_3$

$ZnS + 1,5O_2 = ZnO + SO_2$, (1)
$ZnCO_3 = ZnO + CO_2$. (2)

По уравнению реакции (1) 9,74 г $ZnS$ дают 8,14 г $ZnO$, т. е. вследствие окисления $ZnS$ масса образца уменьшится на $9,74 - 8,14 = 1,6$ г. Однако общая убыль массы составляет 3,36 г; дополнительная потеря массы обусловлена разложением карбоната по уравнению (2), при этом выделилось $2,36 - 1,6 = 1,76 \: г CO_2$.

125,4 г $ZnCO_3$ выделяет 44 г $CO_2$,
$y$ г $ZnCO_3$ - 1,76 г $CO_2$,
$y = 5,02 \: г ZnCO_3$.

Итак, в 20 г руды содержалось 9,74 г $ZnS$, 5,02 г $ZnCO_3$ и $20 - (NULL,74 + 5,02) = 5,24 \: г SiO_2$.
Процентное содержание компонентов в руде:

$ZnS$: $\frac{9,74 \cdot 100}{20} = 48,7$ %,
$ZnCO_3$: $\frac{5,02 \cdot 100}{20} = 25,1$ %,
$SiO_2$: $\frac{5,24 \cdot 100}{20} = 26,2$ %.

(При обжиге смеси, вероятно, будет также происходить образование силиката цинка

$ZnO + SiO_2 = ZnSiO_3$.)