Яка масова частка домішок у вуглецю, якщо з масою 1 кг вуглецю отримано 1,792 м3 метану (н.у.)?

Для решения этой задачи нам понадобится использовать основные принципы химии и знание окислительно-восстановительных реакций.

Для начала, давайте посмотрим на уравнение реакции, описывающей образование метана из углерода:

\[ С + 2H_2O \rightarrow CH_4 + O_2 \]

Из этого уравнения мы видим, что одна молекула метана происходит от одной молекулы углерода. Также нам известно, что объем газа пропорционален количеству вещества газа по уравнению Клапейрона:

\[ V = n \cdot \frac{{R \cdot T}}{P} \]

Где:
V - объем газа (в метрах кубических),
n - количество вещества (в молях),
R - универсальная газовая постоянная (0.0821 атм·л/моль·К),
T - температура (в Кельвинах),
P - давление (в атмосферах).

Таким образом, если у нас есть 1 килограмм углерода, то мы можем вычислить количество вещества углерода:

\[ n_{C} = \frac{{m_{C}}}{M_{C}} \]

Где:
n_{C} - количество вещества углерода,
m_{C} - масса углерода,
M_{C} - молярная масса углерода.

Молярная масса углерода, по таблице элементов, равна приблизительно 12 г/моль.

Теперь, зная количество вещества углерода, мы можем найти количество вещества метана, используя коэффициенты стехиометрии из уравнения реакции:

1 моль метана соответствует 1 моль углерода.

Таким образом, количество вещества метана будет таким же, как и количество вещества углерода:

\[ n_{CH_4} = n_{C} \]

Используя уравнение Клапейрона, нам известен объем метана (1.792 м³), а давление и температура газа природного состава (нормальные условия, n.у.), равны 1 атм и 273 К соответственно. Таким образом, мы можем записать уравнение:

\[ V_{CH_4} = n_{CH_4} \cdot \frac{{R \cdot T}}{{P}} \]

Теперь мы можем объединить все полученные уравнения и выразить массовую долю углерода в следующем виде:

\[ y_{C} = \frac{{m_{C}}}{{m_{tot}}} \cdot 100\% \]

Где:
y_{C} - массовая доля углерода в процентах,
m_{C} - масса углерода,
m_{tot} - общая масса вещества (в данном случае масса углерода).

Следовательно, подставив все значения в полученные уравнения, можно найти массовую долю углерода в газе.

Пожалуйста, проверьте свои данные и предоставьте значения массы углерода и объема метана, чтобы я мог выполнить расчеты для вас.