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).

Чтобы решить эту задачу, давайте пошагово разберем, как определить молекулярную формулу газа с учетом всех данных. ### Шаг 1: Определим молекулярную массу газа 1. **Относительная плотность газа:** Из условия задачи известно, что относительная плотность газа по кислороду равна 0,5. Это означает, что мы можем использовать формулу для относительной плотности: \[ \text{Относительная плотность} = \frac{\text{Масса молекулы газа}}{\text{Масса молекулы кислорода}} \] Молекулярная масса кислорода (O₂) равна около 32 г/моль (16 г/моль на атом, 2 атома в молекуле). Подставляем это значение: \[ 0.5 = \frac{M}{32} \] Где \( M \) — это молекулярная масса нашего газа. Решим это уравнение: \[ M = 0.5 \times 32 = 16 \text{ г/моль} \] ### Шаг 2: Разберем содержание водорода и углерода в молекуле газа 2. **Содержание водорода:** Согласно условию задачи, содержание водорода по массе составляет 25%. Это значит, что из 100 г газа 25 г — это водород (H), а оставшиеся 75 г — углерод (C). 3. **Определим количество молей:** - Молярная масса водорода (H) — 1 г/моль. - Количество молей водорода: \[ n_H = \frac{25 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 25 \text{ моль} \] - Молярная масса углерода (C) — 12 г/моль. - Количество молей углерода: \[ n_C = \frac{75 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 6.25 \text{ моль} \] ### Шаг 3: Определим отношение углерода к водороду 4. **Определение соотношений:** Мы имеем 6.25 моль углерода и 25 моль водорода. Чтобы получить целочисленные отношения, делим оба значения на 6.25: \[ \text{Соотношение углерода (C)} = \frac{6.25}{6.25} = 1 \] \[ \text{Соотношение водорода (H)} = \frac{25}{6.25} = 4 \] ### Шаг 4: Записываем молекулярную формулу 5. **Молекулярная формула:** Из найденных соотношений можно записать молекулярную формулу газа: \[ \text{Газы типа} \, C_nH_m \rightarrow C_1H_4 \rightarrow CH_4 \] Это метан. ### Итак, ответ: **Молекулярная формула газа:** \( CH_4 \) (метан)