2. На весах уравновешены две закрытые пробками колбы объемом 1 л и 1,5 л соответственно. Первую колбу заполнили газом озоном (O₃), а вторую герметично закупорили. Каким из приведённых в таблице газов следует заполнить вторую колбу, чтобы вернуть весы в состояние равновесия? Укажите номер вещества.

Логика: Для равновесия весов колбы должны иметь одинаковую массу. Так как объем колб разный, чтобы уравновесить их, необходимо, чтобы газ во второй колбе имел такую плотность, чтобы общая масса (колба + газ) была равна массе первой колбы (колба + озон). Если предположить, что колбы одинаковые, то для равновесия масс газов, при одинаковой температуре и давлении (условия нормальные), массы газов должны быть одинаковыми. Масса газа равна произведению его молярной массы на количество вещества. Количество вещества зависит от объема. При одинаковых температуре и давлении, в равных объемах газов содержится равное число молекул (закон Авогадро). Следовательно, для уравновешивания, если колбы одинаковые, молярные массы газов должны быть одинаковыми. Однако, так как объемы колб разные, это усложняет задачу. Будем считать, что колбы имеют одинаковую массу, тогда для равновесия масс газов, их молярные массы должны быть пропорциональны объемам. Озон (O₃) имеет молярную массу 3 * 16 = 48 г/моль. Первая колба имеет объем 1л, заполненная озоном (O₃) с молярной массой 48 г/моль. Вторая колба имеет объем 1,5л. Чтобы весы находились в равновесии, масса газа во второй колбе должна быть такой, чтобы уравновесить массу озона в первой колбе. Это означает, что плотность газа во второй колбе должна быть ниже. Если предположить, что колбы одинаковые, а объемы разные, то нужно учитывать, что вторая колба больше. Предположим, что колбы одинаковые, и мы просто сравниваем массу газа в колбах. В этом случае, для равновесия, масса газа во второй колбе должна быть равна массе газа в первой колбе. Так как объемы разные, это невозможно. Предположим, что весы уравновешены, значит, масса колбы 1 + масса озона = масса колбы 2 + масса другого газа. Если колбы одинаковые, то масса озона = масса другого газа. Но объемы разные. В задаче сказано, что весы УРАВНОВЕШЕНЫ, а потом колбы закрыты. Это значит, что изначально масса колбы 1 + озон = масса колбы 2 + неизвестный газ. Учитывая, что объем первой колбы 1л, а второй 1,5л, для равновесия, если колбы одинаковые, газ во второй колбе должен быть менее плотным. Молярная масса O₃ = 48 г/моль. В первой колбе 1л O₃. Во второй колбе 1,5л другого газа. Если бы объемы были равны, мы искали бы газ с молярной массой 48 г/моль. Но объем второй колбы больше. Это значит, что количество вещества газа во второй колбе в 1.5 раза больше, чем в первой. Поэтому, чтобы масса была равна, молярная масса газа во второй колбе должна быть в 1.5 раза меньше. 48 / 1.5 = 32 г/моль. Из предложенных газов, Силан (SiH₄) имеет молярную массу 32 г/моль.