Массовая доля углерода в углеводороде составляет 90,0 %. Относительная плотность этого газа по водороду равна 20. Найдите формулу углеводорода.

Привет! Давай разберёмся с этой задачкой. Это классическая задача на нахождение формулы вещества, и решается она в несколько шагов. ### Дано: * Вещество — углеводород (состоит из C и H) * Массовая доля углерода $w(C) = 90,0\%$ * Относительная плотность газа по водороду $D_{H_2} = 20$ ### Найти: Молекулярную формулу углеводорода $C_xH_y$. ### Решение: 1. **Найдём массовую долю водорода (H)** Так как это углеводород, то он состоит только из углерода и водорода. Значит, их общая массовая доля равна 100%. $$w(H) = 100\% - w(C) = 100\% - 90\% = 10\%$$ 2. **Выведем простейшую формулу (CₓHᵧ)** Чтобы найти соотношение атомов $x:y$, нужно найти соотношение их количеств вещества (молей). Допустим, у нас есть 100 г нашего вещества. Тогда: * Масса углерода $m(C) = 90$ г. * Масса водорода $m(H) = 10$ г. Теперь найдём количество вещества для каждого элемента, используя молярные массы: $M(C) = 12$ г/моль, $M(H) = 1$ г/моль. $$x : y = \frac{m(C)}{M(C)} : \frac{m(H)}{M(H)}$$ $$x : y = \frac{90}{12} : \frac{10}{1}$$ $$x : y = 7,5 : 10$$ Чтобы получить красивые целые числа, разделим оба значения на наименьшее из них (7,5): $$x : y = \frac{7,5}{7,5} : \frac{10}{7,5} = 1 : 1,333...$$ Число $1,333...$ — это дробь $4/3$. Чтобы избавиться от дроби, умножим обе части соотношения на 3: $$x : y = (1 \cdot 3) : (\frac{4}{3} \cdot 3) = 3 : 4$$ Значит, простейшая формула нашего углеводорода — $C_3H_4$. 3. **Найдём истинную молекулярную формулу** Для этого нам нужно знать молярную массу нашего газа. Мы можем найти её по относительной плотности: $$M_{газа} = D_{H_2} \cdot M(H_2)$$ Молярная масса водорода $M(H_2) = 2 \cdot 1 = 2$ г/моль. $$M(C_xH_y) = 20 \cdot 2 = 40 \text{ г/моль}$$ Теперь посчитаем молярную массу для нашей простейшей формулы $C_3H_4$: $$M(C_3H_4) = 3 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 36 + 4 = 40 \text{ г/моль}$$ Молярная масса, которую мы рассчитали по плотности, совпала с молярной массой простейшей формулы. Это значит, что простейшая формула и есть истинная. **Ответ: $C_3H_4$**