Номер 105, страница 204 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.105. При нагревании порошка железа с горной породой, богатой киноварью, массой 93,2 г получили 60,3 г серебристой жидкости. Найдите массовую долю сульфида ртути в горной породе.

Дано:

$m(\text{породы}) = 93,2 \text{ г}$

$m(\text{Hg}) = 60,3 \text{ г}$

Найти:

$\omega(HgS) - ?$

Решение:

В условии задачи говорится о реакции порошка железа с горной породой, богатой киноварью. Киноварь — это минерал, основной составляющей которого является сульфид ртути(II) ($HgS$). Серебристая жидкость, полученная в результате реакции, — это металлическая ртуть ($Hg$), которая является единственным металлом, находящимся в жидком состоянии при стандартных условиях.

При нагревании железо, как более химически активный металл, вытесняет менее активную ртуть из её сульфида. Запишем уравнение этой реакции замещения:

$Fe + HgS \xrightarrow{t^{\circ}} FeS + Hg$

Уравнение реакции сбалансировано, и из него следует, что из 1 моль сульфида ртути ($HgS$) образуется 1 моль ртути ($Hg$). Их молярное соотношение равно $1:1$.

1. Найдем количество вещества (моль) полученной ртути. Для этого используем ее массу, указанную в условии, и молярную массу. Молярная масса ртути $M(Hg) \approx 200,6 \text{ г/моль}$.

$n(Hg) = \frac{m(Hg)}{M(Hg)} = \frac{60,3 \text{ г}}{200,6 \text{ г/моль}} \approx 0,3006 \text{ моль}$

2. Согласно стехиометрии реакции, количество вещества сульфида ртути, вступившего в реакцию, равно количеству вещества образовавшейся ртути:

$n(HgS) = n(Hg) \approx 0,3006 \text{ моль}$

3. Рассчитаем массу сульфида ртути ($HgS$), которая содержалась в исходном образце породы. Для этого нам нужна молярная масса $HgS$. Молярная масса серы $M(S) \approx 32,1 \text{ г/моль}$.

$M(HgS) = M(Hg) + M(S) \approx 200,6 \text{ г/моль} + 32,1 \text{ г/моль} = 232,7 \text{ г/моль}$

Теперь можем найти массу $HgS$:

$m(HgS) = n(HgS) \times M(HgS) \approx 0,3006 \text{ моль} \times 232,7 \text{ г/моль} \approx 69,94 \text{ г}$

4. Наконец, определим массовую долю ($\omega$) сульфида ртути в горной породе. Массовая доля — это отношение массы чистого вещества к массе всей смеси (в данном случае, породы), выраженное в долях единицы или в процентах.

$\omega(HgS) = \frac{m(HgS)}{m(\text{породы})} \times 100\%$

$\omega(HgS) = \frac{69,94 \text{ г}}{93,2 \text{ г}} \times 100\% \approx 75,04\%$

С учетом того, что исходные данные ($93,2$ г и $60,3$ г) приведены с тремя значащими цифрами, ответ следует округлить до трех значащих цифр.

Ответ: массовая доля сульфида ртути в горной породе составляет $75,0\%$.