Задача 9-3. Минерал сфалерит, более известен как цинковая обманка, получил своё название не случайно. Он обладает сильным металлическим блеском и высокой плотностью, из-за чего средневековые рудокопы часто принимали его за ценную свинцовую руду (галенит). Однако получить свинец из него никак не удавалось. Чистый сульфид цинка без примесей абсолютно прозрачен и бесцветен. Свои тёмные оттенки и металлический блеск обычная цинковая обманка приобретает из-за примесей. Природный образец сфалерита содержит цинковую обманку и кремниевую пустую породу. Массовая доля цинка в образце равна 53,6%. Образец массой 12,8 г подвергли обжигу на воздухе. Полученный твёрдый остаток обработали избытком соляной кислоты. А) Приведите уравнения описанных превращений. Б) Рассчитайте массовую долю цинковой обманки в образце. В) Какую массу хлорида цинка можно выделить из полученного раствора, если потери на стадии выделения соли составляют 10%?

А) При обжиге сфалерита образуется оксид цинка и выделяется диоксид серы:

2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂.

Оксид цинка реагирует с соляной кислотой:

ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O.

Кремниевая пустая порода в этих превращениях не участвует.

Б) Масса цинка в образце: m(Zn) = 12,8 · 0,536 = 6,8608 г. В ZnS массовая доля цинка равна 65/(65 + 32) = 65/97. Поэтому масса ZnS в образце: m(ZnS) = 6,8608 · 97/65 = 10,24 г. Массовая доля цинковой обманки: ω(ZnS) = 10,24/12,8 = 0,80 = 80%.

В) По уравнениям реакций количество ZnCl₂ соответствует количеству Zn в образце. Используя школьные относительные атомные массы Zn = 65 и Cl = 35,5, получаем M(ZnCl₂) = 136 г/моль. Теоретическая масса соли: m(ZnCl₂) = 6,8608 · 136/65 = 14,3552 г. При потерях 10% выделится 90%: m = 14,3552 · 0,90 = 12,91968 г ≈ 12,9 г.

Ответ: массовая доля цинковой обманки — 80%; можно выделить примерно 12,9 г ZnCl₂.