Номер 99, страница 203 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.99. Смесь сульфидов свинца(II) и алюминия массой 100 г обработали водой. Вы-делилось 4,48 л газа. Найдите массовые доли веществ в исходной смеси.

Дано:

$m(\text{смеси PbS и Al}_2\text{S}_3) = 100~\text{г}$
$V(\text{газа}) = 4,48~\text{л}$ (н.у.)

Найти:

$\omega(\text{PbS})$ - ?

$\omega(\text{Al}_2\text{S}_3)$ - ?

Решение:

В состав смеси входят сульфид свинца(II) ($PbS$) и сульфид алюминия ($Al_2S_3$). При взаимодействии с водой только сульфид алюминия вступает в реакцию, так как он подвергается полному и необратимому гидролизу с образованием гидроксида алюминия и сероводорода. Сульфид свинца(II) — практически нерастворимое в воде соединение, которое с водой не реагирует.

Уравнение реакции гидролиза сульфида алюминия:

$Al_2S_3 + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow$

Выделившийся газ — это сероводород ($H_2S$). Найдем количество вещества выделившегося газа, исходя из того, что его объем измерен при нормальных условиях (н.у.), где молярный объем газа $V_m = 22,4~\text{л/моль}$.

$n(H_2S) = \frac{V(H_2S)}{V_m} = \frac{4,48~\text{л}}{22,4~\text{л/моль}} = 0,2~\text{моль}$

Согласно уравнению реакции, из 1 моль $Al_2S_3$ образуется 3 моль $H_2S$. Найдем количество вещества сульфида алюминия, которое вступило в реакцию:

$n(Al_2S_3) = \frac{1}{3} n(H_2S) = \frac{1}{3} \cdot 0,2~\text{моль} = \frac{0,2}{3}~\text{моль}$

Рассчитаем молярную массу сульфида алюминия ($Al_2S_3$):

$M(Al_2S_3) = 2 \cdot A_r(Al) + 3 \cdot A_r(S) = 2 \cdot 27~\text{г/моль} + 3 \cdot 32~\text{г/моль} = 54 + 96 = 150~\text{г/моль}$

Теперь найдем массу сульфида алюминия в исходной смеси:

$m(Al_2S_3) = n(Al_2S_3) \cdot M(Al_2S_3) = \frac{0,2}{3}~\text{моль} \cdot 150~\text{г/моль} = 0,2 \cdot 50~\text{г} = 10~\text{г}$

Общая масса смеси составляет 100 г. Зная массу сульфида алюминия, найдем массу сульфида свинца(II):

$m(PbS) = m(\text{смеси}) - m(Al_2S_3) = 100~\text{г} - 10~\text{г} = 90~\text{г}$

Наконец, рассчитаем массовые доли веществ в исходной смеси.

Массовая доля сульфида алюминия:

$\omega(Al_2S_3) = \frac{m(Al_2S_3)}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{10~\text{г}}{100~\text{г}} \cdot 100\% = 10\%$

Массовая доля сульфида свинца(II):

$\omega(PbS) = \frac{m(PbS)}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{90~\text{г}}{100~\text{г}} \cdot 100\% = 90\%$

Ответ: массовая доля $Al_2S_3$ в смеси составляет 10%, массовая доля $PbS$ — 90%.