Какие массовые доли цинка, меди и железа содержались в исходной смеси при обработке ее избытком концентрированного

Для решения данной задачи необходимо использовать данные о равных объемах выделившегося газа при обработке исходной смеси избытком концентрированного раствора щелочи и остатка избытком соляной кислоты. Нам также даны молярные массы цинка (Zn), меди (Cu) и железа (Fe).

Рассмотрим оба случая по отдельности.

1. Обработка исходной смеси щелочью:
Пусть массовая доля цинка в исходной смеси равна \( x_{\text{Zn}} \), массовая доля меди равна \( x_{\text{Cu}} \), а массовая доля железа равна \( x_{\text{Fe}} \).

При обработке щелочью, цинк реагирует с щелочью, образуя соответствующий газ и гидроксид цинка (Zn(OH)₂):

\[ Zn + 2NaOH \rightarrow Na₂ZnO₂ + H₂ \]

Запишем уравнение реакции:

\[ x_{\text{Zn}} \cdot \frac{M_{\text{Zn}}}{M_{\text{Zn(OH)₂}}} = \frac{2}{1} \cdot \frac{V_{\text{H₂}}}{V_{\text{gas}}} \]

где \( M_{\text{Zn}} \) - молярная масса цинка, \( M_{\text{Zn(OH)₂}} \) - молярная масса гидроксида цинка, \( V_{\text{H₂}} \) - объем выделившегося газа, а \( V_{\text{gas}} \) - объем газа, соответствующий 1 молю Na₂ZnO₂.

Аналогично, для меди и железа можно записать следующие уравнения реакций:

\[ x_{\text{Cu}} \cdot \frac{M_{\text{Cu}}}{M_{\text{NaCuO₂}}} = \frac{1}{1} \cdot \frac{V_{\text{H₂}}}{V_{\text{gas}}} \]
\[ x_{\text{Fe}} \cdot \frac{M_{\text{Fe}}}{M_{\text{NaFeO₂}}} = \frac{1}{1} \cdot \frac{V_{\text{H₂}}}{V_{\text{gas}}} \]

2. Обработка остатка соляной кислотой:
Пусть новая массовая доля цинка после реакции сщелочью равна \( y_{\text{Zn}} \), массовая доля меди равна \( y_{\text{Cu}} \), а массовая доля железа равна \( y_{\text{Fe}} \).

При обработке остатка соляной кислотой, цинк реагирует с кислотой, образуя соответствующий газ и соль цинка (ZnCl₂):

\[ Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl₂ + H₂ \]

Запишем уравнение реакции:

\[ y_{\text{Zn}} \cdot \frac{M_{\text{Zn}}}{M_{\text{ZnCl₂}}} = \frac{2}{1} \cdot \frac{V_{\text{H₂}}}{V_{\text{gas}}} \]

Аналогично, для меди и железа можно записать следующие уравнения реакций:

\[ y_{\text{Cu}} \cdot \frac{M_{\text{Cu}}}{M_{\text{CuCl₂}}} = \frac{1}{1} \cdot \frac{V_{\text{H₂}}}{V_{\text{gas}}} \]
\[ y_{\text{Fe}} \cdot \frac{M_{\text{Fe}}}{M_{\text{FeCl₂}}} = \frac{1}{1} \cdot \frac{V_{\text{H₂}}}{V_{\text{gas}}} \]

Теперь у нас есть система уравнений, состоящая из этих шести уравнений. Ее можно решить, чтобы определить массовые доли цинка, меди и железа в исходной смеси после обработки обоими реагентами.

После решения системы уравнений получим значения \( x_{\text{Zn}} \), \( x_{\text{Cu}} \), \( x_{\text{Fe}} \), \( y_{\text{Zn}} \), \( y_{\text{Cu}} \) и \( y_{\text{Fe}} \), которые будут массовыми долями цинка, меди и железа в исходной смеси и остатке после обработки.

Окончательный ответ будет содержать эти значения с пояснениями о решении системы уравнений и выводе значений.