物理化学
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第二节 混合气体分压定律

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氯乙烯、氯化氢及乙烯构成的混合气体中,各组分的摩尔分数分别为0.89、0.09及0.02。于恒定压力101.325kPa下,用水吸收其中的氯化氢,所得混合气体中增加了分压力为2.670kPa的水蒸气。试求洗涤后的混合气体中氯乙烯及乙烯的分压力。

对于混合气体,无论是理想的,还是非理想的,都可以用分压力的概念来描述其中某一种气体所产生的压力。

一、分压力

混合气体中某一组分B的分压pB等于它的摩尔分数yB与总压p的乘积,其数学表达式为

pB=yBp  (1-6)

因为混合气体中各种气体的摩尔分数之和,所以各种气体的分压之和等于总压。

式(1-6)、式(1-7)对所有混合气体都适用。

二、道尔顿分压定律

对于理想气体混合物,因为,结合式(1-6),得

也就是说,理想混合气体中某一组分B的分压等于该组分B单独存在且与混合气体具有相同的温度和体积时所具有的压力,而混合气体的总压等于各组分气体的分压之和,称为道尔顿分压定律,简称分压定律。道尔顿分压定律适用于理想气体混合物,对低压下的真实气体近似适用。

【例1-4】在300K,将101.3kPa、2.00×10-3m3的氧气与50.65kPa、2.00×10-3m3的氮气混合,混合后温度为300K,总体积为4.00×10-3m3,求总压力是多少?

解法一 因混合前后温度不变,故根据p1V1=p2V2分别解出混合后氧气和氮气的分压力。

p2=p1V1/V2

p=p(O2)+p(N2)=75.975(kPa)

解法二 首先对两种气体分别使用理想气体状态方程,解出氧气和氮气的物质的量,再对二者混合后,组成的理想气体混合物,应用理想气体状态方程,解出总压力。

小结关于yB关系式: