Условие задачи

Чистый оксид цинка, необходимый для приготовления пудры, медицинских препаратов подсушивающего и вяжущего действия и лейкопластыря, получают прокаливанием основного карбоната цинка (карбоната гидроксоцинка). Сколько оксида можно получить из 360 кг основной соли, содержащей 4% примесей?

Решение

Дисциплина задачи – химия, а именно стехиометрия химических реакций.

Рассмотрим процесс прокаливания основного карбоната цинка, который имеет формулу
Zn₅(CO₃)₂(OH)₆
При прокаливании происходит разложение по схеме

Zn₅(CO₃)₂(OH)₆ → 5 ZnO + 2 CO₂ + 3 H₂O

Найдём молярные массы веществ (приближённо):

1. Для основного карбоната цинка Zn₅(CO₃)₂(OH)₆:
– Zn: атомная масса ≈ 65,38
5×65,38 = 326,90
– CO₃: масса одного иона = 12,01 (C) + 3×16,00 (O) = 12,01 + 48,00 = 60,01
2×60,01 = 120,02
– (OH): масса одного группы = 16,00 (O) + 1,008 (H) ≈ 17,008
6×17,008 = 102,048
Суммарная молярная масса ≈ 326,90 + 120,02 + 102,05 ≈ 549 г/моль

2. Для оксида цинка ZnO:
– Zn: 65,38
– O: 16,00
Масса ZnO ≈ 65,38 + 16,00 = 81,38 г/моль

По стехиометрии реакции 1 моль Zn₅(CO₃)₂(OH)₆ даёт 5 моль ZnO, то есть 549 г основного карбоната превращаются в
5×81,38 = 406,90 г ZnO.
Следовательно, коэффициент превращения по массе:

(406,90 г ZnO) / (549 г основного карбоната) ≈ 0,741

Исходные данные задачи:
Общая масса соли = 360 кг, но она содержит 4% примесей. Это означает, что чистая соль составляет 96% от массы:

Масса чистой соли = 360 кг × 0,96 = 345,6 кг

Теперь рассчитаем массу оксида цинка, которую можно получить:

Масса ZnO = 345,6 кг × 0,741 ≈ 255,8 кг

Ответ: Из 360 кг основной соли (с 4%-ными примесями) можно получить примерно 256 кг оксида цинка.