Какова формула соединения углерода с водородом, если известно, что при температуре 27°C в газообразном состоянии

Для решения данной задачи нам необходимо использовать закон идеального газа — закон Бойля-Мариотта.

Закон Бойля-Мариотта утверждает, что при постоянной температуре объем идеального газа обратно пропорционален его давлению. Математически это выражается следующей формулой:

\[P_1 \cdot V_1 = P_2 \cdot V_2\]

где
\(P_1\) и \(P_2\) — начальное и конечное давление соответственно,
\(V_1\) и \(V_2\) — начальный и конечный объем соответственно.

Мы знаем, что вещество массой 0,66 г находится в состоянии газа при температуре 27°C, а объем составляет 1 дм³. Это позволяет нам определить начальное давление \(P_1\).

Так как нам нужно найти формулу соединения углерода с водородом, предположим, что соединение является метаном (CH4). В метане углерод связан с четырьмя атомами водорода. Таким образом, эта формула соответствует нашим данным.

Теперь мы можем рассчитать начальное давление:

\[
P_1 = \frac{{m \cdot R \cdot T}}{{M \cdot V_1}}
\]

где
\(m\) — масса вещества,
\(R\) — универсальная газовая постоянная (равная 0,0821 атм ⋅ л / (моль ⋅ К)),
\(T\) — температура в Кельвинах,
\(M\) — молярная масса метана (16,04 г/моль).

Подставим известные значения:

\[
P_1 = \frac{{0,66 \, \text{г} \cdot 0,0821 \, \text{атм} \cdot \text{л} / (\text{моль} \cdot \text{К}) \cdot 300 \, \text{К}}}{{16,04 \, \text{г/моль} \cdot 1 \, \text{дм}^3}}
\]

Выполняя вычисления, получим:

\[
P_1 \approx 0,057 \, \text{атм}
\]

Таким образом, формула соединения углерода с водородом при заданных условиях (температура 27°C, масса 0,66 г, объем 1 дм³, давление 0,057 атм) соответствует метану (CH4).