При очистке сточных вод, содержащих органические вещества, методом брожения выделился газ с относительной плотностью по кислороду 0,5. Определите молекулярную формулу этого газа, если известно, что он состоит из углерода и водорода и используется на водоочистительных станциях как горючее. Также известно, что содержание в нём водорода составляет 25 % (по массе). В ответе укажите название газа с маленькой буквы.
Для решения задачи начнем с анализа условий и данных.
1. **Дано**:
- Относительная плотность газа по кислороду = 0,5.
- Газ состоит из углерода и водорода.
- Содержание водорода в газе = 25% (по массе).
2. **Определим молекулярную массу газа**:
- Относительная плотность газа по кислороду означает, что молярная масса газа в 0,5 раза меньше, чем молярная масса кислорода (O₂).
- Молярная масса O₂ = 32 г/моль, тогда молярная масса газа:
\[
M_{\text{газа}} = 0,5 \cdot 32 \, \text{г/моль} = 16 \, \text{г/моль}
\]
3. **Состав газа**:
- Пусть молекулярная формула газа имеет вид \( C_xH_y \). Мы знаем, что водород составляет 25% по массе в газе.
- Рассмотрим, что масса одного моля газа составляет 16 г.
- Содержимое водорода:
\[
\text{Масса водорода} = 0,25 \cdot 16 \, \text{г} = 4 \, \text{г}
\]
- Молярная масса атома водорода \( H \) составляет 1 г/моль, поэтому количество молей водорода:
\[
n_H = \frac{4 \, \text{г}}{1 \, \text{г/моль}} = 4 \, \text{моль}
\]
4. **Определение углерода**:
- Масса углерода в газе:
\[
\text{Масса углерода} = 16 \, \text{г} - 4 \, \text{г} = 12 \, \text{г}
\]
- Молярная масса углерода \( C \) составляет 12 г/моль. Таким образом, количество молей углерода:
\[
n_C = \frac{12 \, \text{г}}{12 \, \text{г/моль}} = 1 \, \text{моль}
\]
5. **Соотношение углерода и водорода**:
- Мы имеем одно моль углерода (C) и четыре моль водорода (H). Следовательно, молекулярная формула газа:
\[
\text{Формула} = C_1H_4 \text{ или } CH_4
\]
6. **Идентификация газа**:
- Газ с такой формулой \( CH_4 \) известен как метан. Это горючее вещество, которое часто используется как топливо и применяется на водоочистительных станциях.
7. **Ответ**:
- Название газа: метан.
Таким образом, мы пришли к выводу, что молекулярная формула газа - это \( \text{CH}_4 \), а название газа с маленькой буквы: **метан**.
