Химия
8 класс
Вопрос
Навеску тонко измельченных алюминия, цинка и серы нагрели до окончания реакции. Полученный твердый продукт полностью растворился в соляной кислоте с выделением 784 мл (н.у.) газа, пропускание которого через избыток раствора нитрата меди дало 1,92 г осадка. Напишите уравнения проведенных реакций и вычислите максимальное возможное содержание каждого из компонентов исходной смеси в процентах по массе.
Ответ
Оба металлических компонента смеси - цинк и алюминий - реагируют как с серой, так и с соляной кислотой:
Zn+S=ZnS, (1)
2Al+3S=Al2S3, (2)
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑, (3)
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑. (4)
Сульфиды цинка и серы также растворимы в соляной кислоте:
ZnS+2HCl=ZnCl2+H2S↑, (5)
Al2S3+6HCl=2AlCl3+3H2S↑. (6)
С раствором нитрата меди реагирует сероводород:
H2S+Cu(NO3)2=CuS↓+2HNO3.
ν(CuS)=1,9296=0,02моль,ν(H2S)=ν(CuS)=0,02моль. Общее количество выделившегося газа (с учетом водорода) равно: ν(газов)=0,78422,4=0,035моль, следовательно в реакциях (3) и (4) выделилось 0,035 - 0,02 = 0,015 моль водорода.
Максимальное содержание веществ находится следующим образом. Представим себе, что в смеси почти не было алюминия, а были только цинк и сера. Тогда в реакцию (3) с соляной кислотой вступило 0,015 моль цинка. В реакцию (5) вступило 0,02 моль сульфида цинка, который образовался в реакции (1) из 0,02 моль цинка и 0,02 моль серы. Таким образом, в этом случае:
m(Zn)=(NULL,015+0,02)⋅65=2,28г,m(S)=0,02⋅64=1,28г
ω(Zn)=2,282,28+1,28=0,640=64,0 % ,ω(S)=36,0 %.
Аналогичный расчет можно провести в случае, когда в смеси почти не было цинка. В реакцию (4) вступило 0,01 моль алюминия, в реакцию (6) - 0,023 моль Al2S3, в реакцию (2) - 0,043 моль алюминия и 0,02 моль серы.
m(Al)=(NULL,01+0,043)⋅27=0,63г,m(S)=0,02⋅64=1,28г
ω(Al)=0,630,63+1,28=0,330=33,0 %,ω(S)=67,0 %.
Таким образом, максимальное содержание серы в массовых процентах соответствует смеси с алюминием и пренебрежимо малым количеством цинка.
Ответ. 64,0% Zn, 33,0% Al, 67,0% S.