4-9. В сосуде вместимостью 224 л при нормальных условиях находится газ, масса которого составляет 40 г. Известно, что газ является простым веществом. Каким газом заполнен сосуд?

Для решения задачи необходимо воспользоваться уравнением Менделеева-Клапейрона и законом Авогадро.

Уравнение Менделеева-Клапейрона: $$PV = nRT$$, где:

• $$P$$ - давление газа (при нормальных условиях $$P = 101325 \text{ Па}$$ или $$1 \text{ атм}$$);
• $$V$$ - объем газа (в данном случае $$224 \text{ л} = 0.224 \text{ м}^3$$);
• $$n$$ - количество вещества (в молях);
• $$R$$ - универсальная газовая постоянная ($$8.314 \frac{\text{Дж}}{\text{моль} \cdot \text{К}}$$)
• $$T$$ - температура газа (при нормальных условиях $$T = 273.15 \text{ К}$$).

Сначала найдем количество вещества (n) газа, используя уравнение Менделеева-Клапейрона:

$$n = \frac{PV}{RT} = \frac{101325 \text{ Па} \cdot 0.224 \text{ м}^3}{8.314 \frac{\text{Дж}}{\text{моль} \cdot \text{К}} \cdot 273.15 \text{ К}} \approx 10 \text{ моль}$$

Теперь, когда мы знаем количество вещества (n) и массу газа (m = 40 г), мы можем найти молярную массу (M) газа:

$$M = \frac{m}{n} = \frac{40 \text{ г}}{10 \text{ моль}} = 4 \frac{\text{г}}{\text{моль}}$$

Молярная масса газа равна 4 г/моль. Среди простых веществ с такой молярной массой можно рассматривать гелий (He), молярная масса которого близка к 4 г/моль.

Ответ: Гелий.