化學問題--有關飽和蒸汽壓

1. 假設4000K時Cl2 有10%分解為Cl 而其總壓力為1atm 則該混合氣體之密度為何?

Cl2(g) ≒ 2Cl(g)

設分解前有 y mol 的 Cl2。
10% Cl2 分解後，氣體的總莫耳數
= (Cl2莫耳數) + (Cl莫耳數)
= (1 - 10%)y + 2(10%)y
= 1.1y mol

取 1 L 氣體，PV = nRT
(1)(1) = (1.1y)(0.082)(4000)
y = 0.00277

氣體質量
= (Cl2質量) + (Cl質量)
= [(1- 10%) x 0.00277 x (35.5 x 2)] + [(2 x 10%) x 0.00277 x 35.5]
= 0.197 g

氣體密度 = 0.197 g/L


2. 將 3.4 克的 NH3, 2.8 克N2, 6.4 克的氧共置於 10 升之容器, 測得壓力為 1000 mmHg 今把此混合器體通過 H2SO4(aq) 再通過乾燥管後之氣體送回原來容器內 溫度不變 壓力變為?

NH3 的莫耳數 = 3.4 / (14 + 1x3) = 0.2 mol
N2 的莫耳數 = 2.8 / (14x2) = 0.1 mol
O2 的莫耳數 = 6.4 / (16x2) = 0.2 mol
總莫耳數 = 0.2 + 0.1 + 0.2 = 0.5 mol

過程中吸收了 NH3。
過程後的壓力 = PN2 + PO2 = (XN2 + XO2)•PT = [(0.1 + 0.2)/0.5] x 1000 = 600 mmHg


3.某一定容積容器內含氧與氮的莫耳數1:4 今加入碳粉末加熱 若氧完全用完而生成物是CO及 CO2 同溫時 反應後之氣體壓力為反應前氣體壓力的1.1倍
則CO與 CO2之分壓比為何?

反應前：設 O2 的莫耳數為 y mol，則 N2 的莫耳數為 4y mol。
氣體總莫耳數 = (O2莫耳數) + (N2莫耳數) = y + 4y = 5y mol

反應中，設有 z mol 的O2 轉化成CO，則有 (y - z) mol 的 O2 轉化成 CO2。
2C + O2 → 2CO
C + O2 → CO2
氣體總莫耳數 = (CO莫耳數) + (CO2莫耳數) + (N2莫耳數) = 2z + (y - z) + 4y = (5y + z) mol

PV = nRT
當 P, R, T 為常數時，P ∝ n
P1/n1 = P2/n2
5y / (5y + z) = 1 / 1.1
z = 0.5y

CO 莫耳數 = 2z = 2(0.5y) = y mol
CO2 莫耳數 = y - z = y - 0.5y = 0.5y mol

(CO分壓) : (CO2 分壓) = (CO莫耳數) : (CO2莫耳數) = y : 0.5y = 2 : 1


4.在固定容器中 含氧和乙醇蒸氣的混合氣 測得其密度為氯氣的0.5倍 若在120度C時點火爆炸 仍回到原溫度120度 則容器中反應前後的壓力比??生成物的平均分子量?? 反應前後氣體密度比??

設反應前混合物中，有 a mol 的 O2 和 b mol 的 C2H5OH 蒸氣。
平均分子量是 Cl2 的 0.5 倍：
[(16x2)a + (12x2 + 1x6 + 16)b]/(a + b) = (35.5x2)x0.5
32a + 46b = 35.5(a + b)
3.5a = 10.5b
a = 3b

C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
b mol 的 C2H5OH 與 3b mol 剛好完全反應。
生成 CO2­ 的莫耳數 = 2b mol
生成 H­2O 的莫耳數 = 3b mol

壓力比 反應前 : 反應後 = (b + 3b) : (2b + 3b) = 4 : 5

生成物平均分子量 = [2(12 + 16x2) + 3(1x2 + 16)] / (2 + 3) = 28.4

氣體密度比 反應前 : 反應後 = (35.5x2)x0.5 : 28.4 = 1.25 : 1 = 5 : 4


5.在100度時 於1升真空容器中充入3.2克氧氣及1.8克水 測得總壓為p 今擴大容器體積為5升 溫度仍為100度 則容器內壓力變為多少p??

PV = nRT
當 n, R, T 為常數時，PV = 常數
P1V1 = P2V2
(p)(1) = P2(5)
P2 = 0.2p