Какова объемная доля сернистого газа, полученного при обжиге технического образца смеси сульфида цинка с содержанием

Перед решением задачи, нам необходимо ознакомиться с основными понятиями и формулами, связанными с данной проблемой. Объемная доля (Vd) выражает отношение объема данного компонента к общему объему смеси.

Также нам понадобится понятие объема газа (V) при нормальных условиях (температура 0°C и давление 1 атмосферы).

В данной задаче нам нужно определить объемную долю сернистого газа, полученного при обжиге смеси.

Для начала рассчитаем массу смеси сульфида цинка, используя процентное содержание примеси. Предположим, что у нас есть 100 г смеси (допущение, чтобы упростить расчеты).

5% этой массы составляют примеси, поэтому масса примесей составляет 5 г.

Таким образом, масса сульфида цинка равна массе смеси минус масса примесей, что равно 100 г - 5 г = 95 г.

Следующим шагом будет определение соотношения между массой сульфида цинка и объемом сернистого газа при нормальных условиях. Для этого необходимо знать молярную массу сульфида цинка (ZnS) и соотношение между количеством вещества и объемом газа при нормальных условиях.

Молярная масса сульфида цинка равна сумме массы цинка (Zn) и серы (S), выраженной в г/моль. По таблице химических элементов, молярная масса цинка составляет приблизительно 65,38 г/моль, а молярная масса серы - 32,06 г/моль.

Теперь у нас есть достаточно данных, чтобы рассчитать объем газа сернистого газа, полученного при обжиге нашей смеси.

Сначала рассчитаем количество вещества сульфида цинка. Для этого разделим массу сульфида цинка на его молярную массу:

\[
n_{\text{ZnS}} = \frac{{\text{масса сульфида цинка (г)}}}{{\text{молярная масса сульфида цинка (г/моль)}}}
\]
\[
n_{\text{ZnS}} = \frac{{95 \, \text{г}}}{{65,38 \, \text{г/моль}}} \approx 1,452 \, \text{моль}
\]

Далее, используя уравнение состояния идеального газа \( V = nRT \), где \( R \) - универсальная газовая постоянная, а \( T \) - температура в Кельвинах, мы можем рассчитать объем газа:

\[
V_{\text{H2S}} = n_{\text{H2S}} \cdot R \cdot T
\]

Поскольку давление и температура являются нормальными (1 атмосфера и 273,15 К соответственно), у нас есть:

\[
V_{\text{H2S}} = n_{\text{H2S}} \cdot 0,0821 \cdot 273,15
\]
\[
V_{\text{H2S}} \approx 1,452 \, \text{моль} \cdot 0,0821 \cdot 273,15 \, \text{л} \approx 31,25 \, \text{л}
\]

Таким образом, объем газа сернистого газа, полученного при обжиге смеси, составляет около 31,25 литра.

Теперь мы можем рассчитать объемную долю сернистого газа, используя следующую формулу:

\[
V_d = \frac{{V_{\text{H2S}}}}{{V_{\text{смеси}}}} \cdot 100\%
\]

Подставив значения, получим:

\[
V_d = \frac{{31,25 \, \text{л}}}{{4 \, \text{л}}} \cdot 100\% \approx 781,25\%
\]

Таким образом, объемная доля сернистого газа в полученной при обжиге смеси составляет около 781,25%.

Обратите внимание, что результат выходит больше 100%. Это связано с предположением о массе смеси, которую мы выбрали в начале расчета для упрощения. В реальности, если примеси действительно составляют 5% от смеси, объемная доля сернистого газа будет меньше 100%.