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 определения молекулярной формулы газа, выделившегося при брожении сточных вод, давайте последовательно разберем предоставленные данные.
1. **Условия задачи:**
- Газ имеет относительную плотность по кислороду 0,5. Это означает, что плотность газа в два раза меньше плотности кислорода.
- Газ состоит из углерода (C) и водорода (H).
- Содержание водорода в газе составляет 25 % по массе.
2. **Определение молекулярной массы газа:**
Относительная плотность газа по кислороду равна 0,5. Это значит, что если относительная плотность газа по кислороду равна 0,5, его молекулярная масса (M) будет равна половине молекулярной массы кислорода (O₂):
\[
M_{O_2} = 32 \, \text{г/моль} \quad (\text{молекулярная масса кислорода})
\]
Следовательно, молекулярная масса искомого газа:
\[
M = 0,5 \times M_{O_2} = 0,5 \times 32 \, \text{г/моль} = 16 \, \text{г/моль}
\]
3. **Состав газа:**
Содержание водорода в газе составляет 25 %. Это означает, что на 100 г газа содержится 25 г водорода. Соответственно, количество углерода составит 75 г (поскольку 100 г - 25 г = 75 г).
4. **Вычисление количества вещества:**
- Молекулярная масса водорода (H) = 1 г/моль.
- Молекулярная масса углерода (C) = 12 г/моль.
Количество вещества водорода в газе:
\[
n_H = \frac{25}{1} = 25 \, \text{моль}
\]
Количество вещества углерода в газе:
\[
n_C = \frac{75}{12} \approx 6,25 \, \text{моль}
\]
5. **Соотношение углерода и водорода:**
Теперь нам нужно привести отношения углерода к водороду к простым целым числам. Если взять 6,25 моль углерода и 25 моль водорода, то делим оба числа на 6,25:
\[
C : H = 6,25 : 25 \approx 1 : 4
\]
Получаем, что для молекулы газа соотношение составляет 1 атом углерода к 4 атомам водорода.
6. **Мolecular Formula:**
Мы можем записать молекулярную формулу газа как \(C_1H_4\) или просто \(CH_4\).
7. **Название газа:**
Газ, состоящий из метана (молекулярная формула \(CH_4\)), используется как горючее в водоочистительных станциях.
Итак, с учетом всех вышеуказанных рассуждений, **молекулярная формула газа** – **метан** (СH₄). Ответ: метан.
