Чтобы найти массу угля, нужно сначала определить, какой газ образовался в результате реакции угля (C) с концентрированной серной кислотой (H₂SO₄).
Во время реакции уголь (углерод) реагирует с серной кислотой с образованием углекислого газа (CO₂) и серы (S). Уравнение реакции выглядит следующим образом:
[ C + 2 H_2SO_4 \rightarrow CO_2 + 2 SO_2 + 2 H_2O. ]
Однако, в случае реакции угля с серной кислотой образуется SO₂ (диоксид серы) и углекислый газ (угленокислый).
Рассмотрим только углекислый газ для простоты.
Объем газов при нормальных условиях (н.у.) равен 22,4 л на 1 моль. Если у нас 16,8 л CO₂, то можем рассчитать количество вещества:
[ n = \frac{V}{V_m}, ]
где:
- ( V = 16,8 ) л (объем газа),
- ( V_m = 22,4 ) л/моль (молярный объем газа при н.у.).
Подставляем значения:
[ n = \frac{16,8 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} = 0,75 , \text{моль}. ]
Теперь, согласно уравнению реакции, 1 моль угля (C) дает 1 моль CO₂. Следовательно, 0,75 моль угля образует 0,75 моль CO₂.
Теперь найдем массу угля. Молярная масса угля (C) составляет 12 г/моль:
[ m = n \cdot M, ]
где:
- ( n = 0,75 ) моль,
- ( M = 12 ) г/моль.
Подставляем значения:
[ m = 0,75 , \text{моль} \cdot 12 , \text{г/моль} = 9 , \text{г}. ]
Таким образом, масса угля, взятая для реакции, составляет 9 граммов.
