Какой объем углекислого газа будет сформирован при сгорании 1 килограмма угля, содержащего 4% примесей, если выход

Для решения этой задачи нам понадобится использовать метод молярных соотношений и информацию о составе угля.

В первую очередь, давайте определимся с составом угля, содержащего 4% примесей. Поскольку задача просит рассчитать объем углекислого газа, сформированного при сгорании 1 килограмма угля, мы можем предположить, что вся масса угля полностью превратится в продукты сгорания. То есть, масса примесей в угле составляет \(0.04 \times 1 \, \text{кг} = 0.04 \, \text{кг}\).

Таким образом, масса самого угля будет \(1 \, \text{кг} - 0.04 \, \text{кг} = 0.96 \, \text{кг}\).

Теперь давайте рассчитаем количество углерода, содержащегося в 1 килограмме угля без примесей. Поскольку уголь состоит в основном из углерода, предположим, что 100% угля состоит из углерода. Тогда масса углерода в угле будет равна массе всего угля, т.е. \(0.96 \, \text{кг}\).

Далее, нам нужно учесть, что выход углекислого газа составляет только 90% от теоретического значения. Теоретическое значение считается исходя из того, что 1 моль угля полностью превращается в углекислый газ. Используя молярные соотношения, мы знаем, что 1 моль угля содержит 12 граммов углерода, а 1 моль углекислого газа содержит 44 грамма углекислого газа. Таким образом, молярное соотношение углерода к углекислому газу составляет \(\frac{12}{44}\).

А теперь переведем массу углерода в молярные единицы. Для этого разделим массу углерода на его молярную массу 12 г/моль:

\[
\frac{0.96 \, \text{кг}}{12 \, \text{г/моль}} = 80 \, \text{моль}
\]

Теперь мы можем рассчитать массу углекислого газа, образующегося при сгорании этой массы угля. Для этого умножим количество молей углерода на массу углекислого газа, образующуюся из одной моли углерода:

\[
80 \, \text{моль} \times \frac{44 \, \text{г}}{1 \, \text{моль}} = 3520 \, \text{г} = 3.52 \, \text{кг}
\]

Теперь можно рассчитать объем углекислого газа в литрах, используя стандартные условия (температура 273 К и давление 1 атмосфера). Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа \(PV = nRT\), где \(P\) - давление, \(V\) - объем, \(n\) - количество молей газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - температура.

Мы знаем массу углекислого газа в граммах, поэтому сначала переведем его в мольные единицы, разделив на молекулярную массу углекислого газа 44 г/моль:

\[
\frac{3.52 \, \text{кг}}{44 \, \text{г/моль}} = 80 \, \text{моль}
\]

Теперь мы можем рассчитать объем углекислого газа в литрах, используя уравнение состояния идеального газа:

\[
V = \frac{nRT}{P} = \frac{80 \, \text{моль} \times 0.0821 \, \text{л} \cdot \text{атм/(моль} \cdot \text{К)} \times 273 \, \text{К}}{1 \, \text{атм}} \approx 180.69 \, \text{л} \approx 181 \, \text{л}
\]

Таким образом, при сгорании 1 килограмма угля, содержащего 4% примесей, образуется примерно 181 литр углекислого газа.