莫耳分率與集氣法

化學原理啟迪72

1.     在這裡，我們必須對莫耳分率mole fraction下定義：混合氣體中「某個氣體的莫耳數」與「混合氣體的總莫耳數」的比例。我們用希臘文χ來代表莫耳分率。

2.     混合氣體中，其中一種氣體的「莫耳分率χ₁」

3.     從理想氣體定律的公式，我們知道一個氣體的莫耳數，直接與這個氣體的壓力成正比，因為：

4.     因此，混合氣體每個組成氣體的數量（莫耳數）是：

5.     我們可以用壓力來說明莫耳分率：

6.     莫耳分率的公式，也可以寫成：

7.     莫耳分率的公式可重新調整為：

8.     總之，混合氣體中的某個「組成氣體的分壓」，等於這個「組成氣體的莫耳分率」×「混合氣體總壓力」。

9.     我們用排水法收集到的氣體就是混合氣體。下圖是加熱分解固體氯酸鉀KClO₃來製造收集氧氣O2。其中，與氯酸鉀KClO₃混合的二氧化錳MnO2的功能是催化劑，能讓反應速度變快。

10.  瓶內收集到的氣體是混合的水蒸氣(包含H2O和O2)。

11.  瓶內會出現水蒸氣是因為溶液表面的水分子逸散出來，並且被集中到溶液上頭的空間。水分子也會回到溶液中。

12.  當水分子從溶液表面逸散的速率，等於水分子回到溶液的速率，水蒸氣分子數目就會保持恆定(常數)，這樣水蒸氣的壓力就會維持常數。

13.  水蒸氣的壓力，深受溫度的影響；水蒸氣的壓力，稱為水的蒸氣壓the vapor pressure of water。

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl《Chemical Principles》

n   圖片來源：改編維基百科

 

徐弘毅：

1.        依據理想氣體定律，容器裡空氣的氣壓，直接來自於氣體粒子的數量、溫度、體積。

2.        如果把溫度、體積都設定成一模一樣，那麼，容器裡的空氣的氣壓，就來自於氣體粒子的數量。

3.        所以，「在混合氣體中，某一種氣體A的數量（莫耳為單位），佔混合氣體總數量（莫耳）的比例」，等於，「用同樣大小的容器裝氣體A，測量到的氣體A的壓力，佔混合氣體總壓力的比例」。

4.        混合氣體中，某一類氣體粒子，佔全部氣體的數量的比例，與它的壓力佔全部氣體的壓力的比例，稱為「莫耳分率」。