高中化學~波以耳定律和道耳頓分壓定律之題目

答案：(D)2.1 atm


首先考慮三個氣體在混合後未有反應的情況：

PV = nRT
在定溫下，n、R、T 均為常數。
因此，PV = 常數
P1V1 = P2V2

NH3：
P1V1 = P2V2
3 × 3 = P2 × 10
P2 = 0.9 atm

HCl：
P1V1 = P2V2
2 × 2 = P2 × 10
P2 = 0.4 atm

N2：
P1V1 = P2V2
4 × 4 = P2 × 10
P2 = 1.6 atm

然後考慮氨與氯化氫的反應：
NH3 + HCl → NH4Cl
NH3 與 HCl 以 1: 1 的莫爾數比反應，而 HCl 莫耳數較低（因分壓較低）。
因此，HCl 是限量試劑，0.4atm 完全反應。
反應後 HCl 的分壓 = 0.4 - 0.4 = 0 atm
反應後 NH3 的分壓 =0.9 - 0.4 = 0.5 atm

總壓力
= (HCl 的分壓) + (NH3 的分壓) + (N2 的分壓)
= 0 + 0.5 + 1.6
= 2.1 atm

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首先，根據 PV=nRT 我們可以將它換成 n=PV / RT
於是，我們可以先求各氣體分子的莫耳數

NH3 = 3*3 / RT
HCL = 2*2 / RT
N2 = 4*4 / RT

將這三種氣體置入一10公升的容器之中，HCL 和 NH3 會產生 NH4CL的白色固體微粒。
由方程式
NH3 + HCL → NH4CL
NH3 反應後 3*3 / RT - 2*2 / RT 會剩下 5 / RT
HCL 為限量試劑，反應後 2*2 / RT - 2*2 / RT = 0
產生 NH4CL 共 4 / RT mole

再把反應後剩下的氣體總莫耳數帶回理想氣體方程式

PV=nRT → P*10= { 5 / RT (NH3) + 16 / RT (N2) }RT
那麼，最後P的結果就會是=2.1atm 拉

NH3：3atm、3L
HCL：2atm、2L
N2：4atm、4L

由PV=nRT知原來的n正比於原來的PV/T
定溫則T相同可不計
所以n1：n2：n3
= 3atm*3L：2atm*2L：4atm*4L= 9：4：16
可令為9n'、4n'、16n'

混合後NH3會和HCL完全反應
三者的莫耳數變成5n'、0n'、16n'
因此最後的混合壓力其實就是NH3和N2的分壓和

令NH3和N2混合後分壓為P1、P2
由PV=nRT知混合前後它們的P正比於nT/V
對於NH3而言P正比於n/V，
所以3：P1 = 9n'/3L：5n'/10L = 3：1/2，P1=0.5atm；
對於N2而言P正比於1/V，意即PV反比，
所以4：P2 = 10L：4L，P2=1.6atm
所求= P1+P2


ANS：(D)

A)9.0(B)2.9(C)2.5(D)2.1