4. Образец каменного угля массой 0,27 г сожгли в кислороде, образовавшиеся газы пропустили через избыток раствора гидроксида бария. В результате образовался осадок массой 3,94 г. Вычислите массовую долю углерода в образце каменного угля.

При сгорании углерода образуется углекислый газ, который с гидроксидом бария даёт осадок карбоната бария:

\(\mathrm{C + O_2 \rightarrow CO_2}\)

\(\mathrm{CO_2 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaCO_3\downarrow + H_2O}\)

1. Молярная масса карбоната бария: \(M(\mathrm{BaCO_3})=137+12+3\cdot16=197\) г/моль.
2. Количество вещества осадка: \(n(\mathrm{BaCO_3})=3.94/197=0.02\) моль.
3. По уравнениям реакций количество вещества углерода равно количеству вещества \(\mathrm{BaCO_3}\): \(n(\mathrm C)=0.02\) моль. Тогда \(m(\mathrm C)=0.02\cdot12=0.24\) г.
4. Массовая доля углерода: \(w(\mathrm C)=0.24/0.27\approx0.889\), или около \(88.9\%\).

Ответ: массовая доля углерода в образце составляет приблизительно 88,9 %.