化學習題 (15 points)

a.)
A 是二氧化硫（SO2）。
因為硫化鋅在高溫下與氧反應，生成氧化鋅和二氧化硫氣體。
而氧化鋅與氧沒有反應。

B 是二氧化碳（CO2）。
因為殘餘物是氧化鋅，它在高溫下與氧反應，生成鋅和二氧化碳氣體。

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b.)
硫化鋅 + 氧 → 氧化鋅 + 二氧化硫
所以，2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2

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c.)
氧化鋅 + 碳 → 鋅 + 二氧化碳
所以，2ZnO + C → 2Zn + CO2

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d)
ZnS 的摩爾質量 = 65.4 + 32.1 = 97.5 g mol-1
ZnO 的摩爾質量 = 65.4 + 16 = 81.4 g mol-1
SO2 的摩爾質量 = 32.1 + 16x2 = 64.1 g mol-1
CO2 的摩爾質量 = 12 + 16x2 = 44 g mol-1

考慮混合物在空氣中加強熱：
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2
摩爾比 ZnS : ZnO : SO2 = 2 : 2 : 2 = 1 : 1 : 1
生成 SO2 的摩爾數 = 質量/摩爾質量 = 0.52/64.1 = 0.00811 mol
在混合物中 ZnS 的摩爾數 = 0.00811 mol
生成 ZnO 的摩爾數 = 0.00811 mol

考慮殘餘物與碳共熱：
2ZnO + C → 2Zn + CO2
摩爾比 ZnO : CO2 = 2 : 1
生成 CO2 的摩爾數 = 質量/摩爾質量 = 0.7/44 = 0.01591 mol
起反應 ZnO 的摩爾數 = 0.01591 x 2 = 0.03182 mol
由於有 0.00811 mol 的 ZnO 是由 ZnS 所生成。
在混合物中 ZnO 的摩爾數 = 0.03182 - 0.00811 = 0.02371 mol

在混合物中：
所含 ZnS 的摩爾數 = 0.00811 mol
所含 ZnS 的質量 = 摩爾數 x 摩爾質量 = 0.00811 x 97.5 = 0.791 g
所含 ZnO 的摩爾數 = 0.0237 mol
所含 ZnO 的質量 = 摩爾數 x 摩爾質量 = 0.02371 x 81.4 = 1.93 g
總質量 = 0.791 + 1.93 = 2.721 g

ZnO 在混合物中的質量百分比 = (1.93/2.721) x 100% = 70.9%
=