根据分压力和总压力计算原理，得出混合气体的结果

在生活与生产中，我们常常会见到很多混合气体。例如，空气中含有21%的氧气和78%的氮气，其余1%为稀有气体、二氧化碳等。这些气体在混合体中都是均匀分布，并在一定条件下近似地服从气体定律。它们在混合气体中的相对含量可以用气体的分体积或体积分数来表示，也可以用组分气体的分压来表示。

1.分体积、体积分数、摩尔分数

设在温度为T 时，有A、B、C 共3 种相互间无化学作用的理想气体，其物质的量分别是nA、nB、nC，当它们各自单独存在于压力为p 的条件下，3 种气体各自服从理想气体状态方程，有

其中：VA、VB、VC分别为A、B、C 的分体积。

当3 种气体在压力为p 的条件下混合时，混合气体的物质的量nT=nA+nB+nC，则混合气体的总体积VT为

即

该式表明：在恒温、恒压条件下，混合气体的总体积等于各组分气体分体积之和，此即气体分体积定律。其表达式为

式中：Vi是指恒温、恒压条件下，某组分i 气体占有的体积，即。

某一组分气体的分体积Vi与总体积VT之比称为该气体的体积分数，常用xi表示，则有

混合气体中某组分的物质的量ni与混合气体的物质的量nT之比，称为该组分气体的摩尔分数Ni，则有

显然，将某一组分气体的分体积Vi与总体积VT相除，还可得

即

由此可见，恒温、恒压下，某组分气体的分体积Vi等于其摩尔分数Ni与混合气体的总体积VT之积。

2.分压及道尔顿分压定律

设在温度为T 时，有A、B、C 共3 种相互间无化学作用的理想气体，其物质的量分别是nA、nB、nC，当它们各自单独盛于体积为V 的容器中时，3 种气体各自服从理想气体状态方程，于是有

式中：pA、pB、pC分别为A、B、C 的分压力。

当3 种气体混合盛于体积为V 的容器中时，混合气体的物质的量nT=nA+nB+nC，则混合气体的总压力pT为

即

由此可见，在恒温、恒容条件下，混合气体的总压力等于各组分气体分压力之和，这就是气体分压定律，是道尔顿（Dalton）于1807 年首先提出的，因此也叫道尔顿分压定律，其表达式为(www.xing528.com)

式中：pi是指恒温、恒容条件下，某组分i 气体的分压力，即。

将某一组分气体的分压力pi与总压力pT相除，得

由此可见，某组分气体的分压力pi等于其摩尔分数Ni与混合气体的总压力pT之积。

【例题1.10】某温度下一定量的PCl5（g）发生反应

当30% PCl5（g）解离时达到平衡，总压力为1.6×105Pa，求各组分气体的平衡分压（达到平衡时的分压力）。

解：设起始时PCl5（g）的物质的量为1.0 mol，依题意则

各组分气体的摩尔分数为

各组分气体的平衡分压为

答：PCl5的平衡分压为8.6×104Pa，PCl3和Cl2的平衡分压均为3.7×104Pa。

【例题1.11】 将1 体积氮气和3 体积氢气的混合物放入反应器中，在总压力为1.42×106Pa 的压力下开始反应，当原料气体有9%发生化学反应时，各组分气体的分压力和混合气体的总压力各为多少？

解：设反应前氮气的物质的量为x，则氢气的物质的量为3x。先求反应前氮气和氢气的分压力，已知

故两者的分压力为

反应后，由于氮气和氢气已有9%起了化学反应，故它们的分压力比反应前减小9%。故发生化学反应后两者的分压力分别为

根据氢气和氮气的化学反应方程式，即

可见生成氨的物质的量为消耗的氮气的物质的量的两倍。因此，生成的氨的分压力为氮气分压力减小值的两倍，即

因此混合气体的总压力为

答：氮气的分压力为3.23×105Pa，氢气的分压力为9.69×105Pa，混合气体的总压力为1.36×106Pa。