Какова массовая доля примесей в исходной смеси сульфида и карбоната цинка, массой 182 г, содержащей инертные примеси

Чтобы решить задачу, мы должны разобраться в последовательности реакций, произошедших во время эксперимента. Давайте разложим задачу на несколько этапов и решим каждый из них.

1. Найдем состав исходной смеси.
Из условия задачи, у нас есть исходная смесь массой 182 г, содержащая инертные примеси. Пусть массовая доля примесей в этой смеси равна \( x \). Тогда масса сульфида и карбоната цинка будет составлять \( (1-x) \) от общей массы, а масса примесей будет равна \( x \times 182 \). Обозначим массу сульфида и карбоната цинка как \( m_{ZnS+ZnCO_3} \) и выразим ее через \( x \):

\[ m_{ZnS+ZnCO_3} = (1-x) \times 182 \]

2. Определим объем и состав смеси газов.
Согласно условию, результатом реакции с избытком серной кислоты является смесь газов объемом 34,72 л (н.у.). Подразумевается, что все газы находятся при нормальных условиях температуры и давления, а их мольные объемы одинаковы. Обозначим мольную долю сульфида и карбоната цинка во всей смеси газов как \( y \). Тогда объем газов, связанных с реакцией образования сульфида и карбоната цинка, составит \( y \times 34,72 \) л. Обозначим этот объем как \( V_{ZnS+ZnCO_3} \) и выразим его через \( y \):

\[ V_{ZnS+ZnCO_3} = y \times 34,72 \]

3. Учтем прохождение через колбу с раствором сульфата меди (II).
Пятая часть смеси была пропущена через колбу с избытком раствора сульфата меди (II). Это значит, что в результате этой реакции в смеси газов образовался осадок, и его масса не влияет на результат эксперимента. Пусть мольная доля сульфида и карбоната цинка, не участвующих в реакции с сульфатом меди (II), составляет \( z \). Тогда масса газов, связанных с реакцией с сульфатом меди (II), составит \( z \times 34,72 \) г. Обозначим эту массу как \( m_{CuS} \) и выразим ее через \( z \):

\[ m_{CuS} = z \times 34,72 \]

4. Учтем прохождение через колбу с известковой водой.
Остаток смеси прошел через колбу с избытком известковой воды. В результате реакции сульфида и карбоната цинка с известковой водой образуется осадок, масса которого равна массе осадка, образовавшегося в колбе с раствором сульфата меди (II). Следовательно, масса газов, связанных с реакцией с известковой водой, также будет составлять \( m_{CuS} \) г. Обозначим эту массу как \( m_{CaOH_2} \).

5. Окончательное решение задачи.
Массовая доля примесей в исходной смеси будет равна отношению массы примесей к общей массе:

\[ x = \frac{x \times 182}{(1-x) \times 182 + m_{CuS} + m_{CaOH_2}} \]

Теперь нам нужно найти \( x \). Для этого подставим значения \( m_{CuS} \) и \( m_{CaOH_2} \):

\[ x = \frac{x \times 182}{(1-x) \times 182 + z \times 34,72 + z \times 34,72} \]

Обратите внимание, что \( V_{ZnS+ZnCO_3} \) также связан с \( x \) и \( y \):

\[ V_{ZnS+ZnCO_3} = y \times 34,72 = (1-x) \times V_{ZnS+ZnCO_3} \]

Это означает, что если мы найдем \( x \), мы сможем найти \( y \) и, следовательно, массовую долю примесей в смеси газов. Однако, чтобы решить систему уравнений, мы должны знать значение \( z \). В условии задачи отсутствуют конкретные данные по его значению, поэтому мы не можем дать окончательный ответ. Но теперь вы знаете последовательность шагов, нужных для решения этой задачи.