Question

При обработке 40 г смеси меди, цинка, оксида кремния и оксида цинка разбавленной серной кислотой выделилось 4,48 л газа (н.у.). Нерастворившийся осадок был сплавлен со стехиометрическим количеством карбоната натрия. При этом выделилось 3,36 л газа (н.у.). после обработки сплава водой, твердый осадок растворили в концентрированной серной кислоте и получили 2,24 л газа (н.у.). Определите %-ное содержание оксида цинка в исходной смеси.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

При обработке 40 г смеси меди, цинка, оксида кремния и оксида цинка разбавленной серной кислотой выделилось 4,48 л газа (н.у.). Нерастворившийся осадок был сплавлен со стехиометрическим количеством карбоната натрия. При этом выделилось 3,36 л газа (н.у.). после обработки сплава водой, твердый осадок растворили в концентрированной серной кислоте и получили 2,24 л газа (н.у.). Определите %-ное содержание оксида цинка в исходной смеси.

Масса  смеси  40 г.   При  обработке  смеси  разбавленной  серной  кислотой  с  разбавленной   Н2SO4  реагирует  цинк   и  оксид  цинка:

                                                       0,2 моль

   Zn   +  Н2SO4 (p)  =   ZnSO4  +   H2↑

  При  растворении  цинка  в  разбавленной   серной  кислоте  выделяется  4,48 л  водорода.  Следовательно,  и  цинка  в смеси  было  0,2  моль   или   13  г.

Нерастворившийся  осалок  -   смесь  оксида  кремния  и  меди

                                 сплавление                       0,15 моль

 SiO2  +  Na2CO3 --------------------> Na2SiO3   +  CO2

Углекислого   газа  выделилось   0,15  моль.  Значит  и оксида  кремния   в составе   смеси   0,15  моль   или   9 г

После  обработки  плава  водой   осталась  в виде  твердого  остатка  медь,   которую   растворили   в  концентрированной  серной  кислоте:                                             0,1 моль

   Сu  +   2H2SO4 (κ)  =  CuSO4   +  SO2↑  +   H2O

Сернистого  газа  выделилось  0,1  моль,  значит   и  меди  в составе  смеси   0,1 моль   или  6,4 г.  

Определим   массу   оксида  цинка  в  составе   смеси:

   40 г -  (13,0 +  9,0 + 6,4 ) = 11,6  г  

Массовая  доля   оксида  цинка   в   составе   смеси  :

                    m(ZnO)                          11,6

ω(ZnO) = ------------------- × 100%  = ----------- × 100% = 29%

                 m(смеси)                          40

Answer 2

Давайте разберемся с данной задачей шаг за шагом.

1. Образование газа при взаимодействии с разбавленной серной кислотой: Из условия видно, что при обработке 40 г смеси металлов и оксидов выделилось 4,48 л газа (н.у.). Этот газ, вероятно, представляет собой водород (H2), который образуется в реакции металлов (цинка и меди) с разбавленной серной кислотой (H2SO4):

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 Cu + H2SO4 → CuSO4 + H2

2. Обработка нерастворившегося осадка карбонатом натрия: Следующим этапом является обработка нерастворившегося осадка со стехиометрическим количеством карбоната натрия (Na2CO3). Осадок, скорее всего, содержит оксид цинка (ZnO) и, возможно, другие соединения.

ZnO + Na2CO3 → Na2ZnO2 + CO2

В данной реакции образуется углекислый газ (CO2). По условию, при этой реакции выделилось 3,36 л газа (н.у.).

3. Растворение твердого осадка в концентрированной серной кислоте: Следующий шаг - растворение твердого осадка (включая оксид цинка и другие соединения) в концентрированной серной кислоте (H2SO4). При этом может образовываться газ.

4. Рассмотрим уравнения реакций:

• Второй этап: Na2CO3 + ZnO → Na2ZnO2 + CO2
• Третий этап: ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
• Четвертый этап: H2SO4 + ZnO → ZnSO4 + H2O

Так как во втором и третьем этапах участвует ZnO, то можно предположить, что оба газа (из второго и третьего этапов) можно считать одним и тем же (углекислый газ, CO2).

5. Вычисление количества газа: Из условия выделилось 3,36 л газа (н.у.) во втором этапе. Если предположить, что это также CO2, то общее количество выделившегося газа (из второго, третьего и четвертого этапов) составит 3,36 + 2,24 = 5,6 л газа (н.у.).

6. Определение содержания оксида цинка: Общий объем выделившегося газа связан с образовавшимся водородом и углекислым газом. Поскольку в обеих реакциях образования газа участвует один молекула оксида цинка, можно предположить, что количество оксида цинка в исходной смеси пропорционально общему объему газа.

Процентное содержание оксида цинка в исходной смеси можно рассчитать по формуле:

% ZnO = (V_CO2 / V_total) * 100

где V_CO2 - объем CO2, выделившийся при обработке осадка, равный 5,6 л (н.у.), и V_total - общий объем газа, выделившегося при обработке смеси, равный 4,48 л (н.у.) + 3,36 л (н.у.) + 2,24 л (н.у.) = 10,08 л (н.у.).

% ZnO = (5,6 / 10,08) * 100 ≈ 55,56%

Таким образом, предполагаемое процентное содержание оксида цинка в исходной смеси составляет около 55,56%.