При очистке сточных вод, содержащих органические вещества, методом брожения выделился газ с относительной плотностью по кислороду 0,5. Определите молекулярную формулу этого газа,…

Для решения задачи необходимо определить молекулярную формулу газа, который выделяется при биоразложении органических веществ, и известны следующие параметры:

1. Относительная плотность газа по кислороду (O2) составляет 0,5.
2. Газ состоит из углерода (C) и водорода (H).
3. Содержание водорода в газе по массе составляет 25 %.

Шаг 1: Определение молекулярной массы газа

Относительная плотность газа по кислороду равна 0,5. Это значит, что молекулярная масса нашего газа (M) в 2 раза меньше молекулярной массы кислорода (O2):

• Молекулярная масса кислорода (O2) = 32 г/моль

Следовательно, молекулярная масса газа:

\[ M = 0,5 \times 32 \, \text{г/моль} = 16 \, \text{г/моль} \]

Шаг 2: Определение массовых долей углерода и водорода

Известно, что содержание водорода в газе составляет 25% по массе, следовательно:

• Массовая доля водорода (H) = 25%
• Массовая доля углерода (C) = 100% - 25% = 75%

Шаг 3: Определение количества атомов в формуле

Пусть:

• x — количество атомов углерода (C)
• y — количество атомов водорода (H)

Масса одномольного газа можно выразить как:

\[ 12x + 1y = 16 \]

С учетом массовых долей:

• \( \frac{12x}{12x + y} = 0.75 \)
• \( \frac{y}{12x + y} = 0.25 \)

Шаг 4: Решение уравнений

Определим y через x из второго уравнения:

\[ y = 0.25(12x + y) \]

Решая это уравнение от y:

\[ y - 0.25y = 3x \] \[ 0.75y = 3x \] \[ y = \frac{4x}{1} \quad (1) \]

Теперь подставим y в первое уравнение:

\[ 12x + 4x = 16 \] \[ 16x = 16 \] \[ x = 1 \]

Теперь подставляем x в уравнение (1):

\[ y = 4 \cdot 1 = 4 \]

Шаг 5: Молекулярная формула

Таким образом, мы получили, что:

• \( x = 1 \) (углерод)
• \( y = 4 \) (водород)

Таким образом, молекулярная формула газа — \( CH_4 \).

Заключение

Этот газ — метан.

Ответ: метан.