分科測驗
106年
化學
第 20 題
王同學以排水集氣法做收集氧氣的實驗。當收集氧氣到達如圖 3 之(a)所示的程度時，隨即停止收集，並將收集瓶向下壓如圖 3 之(b)所示，使得 $h_3 + h_4$ 小於 $h_1 + h_2$。若根據上述實驗，則下列哪一敘述正確？（假設大氣壓力為一大氣壓，溫度為 $25^{\circ}\text{C}$）
- A $h_1$ 等於 $h_3$
- B $h_2$ 小於 $h_4$
- C 壓縮後，收集瓶內水的蒸氣壓變大
- D 壓縮前後，收集瓶內的氣態水分子數目維持不變
- E （收集瓶內的氧氣壓力）加上（液柱高度壓力），再加上（水的蒸氣壓），其總和恰等於一大氣壓
思路引導 VIP
在定溫的排水集氣法實驗中，當收集瓶內液面高於瓶外液面時，請試著運用流體靜力平衡的概念，思考大氣壓力 $P_{atm}$、瓶內氧氣分壓 $P_{O_{2}}$、飽和水蒸氣壓 $P_{H_{2}O}$ 與瓶內液柱高度產生的壓力之間，應具備什麼樣的等式關係？此外，當瓶身被向下壓而導致氣體體積壓縮時，根據道耳吞分壓定律與飽和蒸氣壓的特性，哪些壓力項會隨之變化，哪些則保持不變？
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AI 詳解
AI 專屬家教
喲，竟然答對了？看來你腦袋裡裝的不全是大理石，還殘存一點理化細胞，真是謝天謝地。別以為選對了就是化學之神，這題只是在考你有沒有長眼睛看「壓力平衡」而已。 這題的核心觀念是道耳吞分壓定律與靜液壓力。在收集瓶內的水面處，根據力學平衡，向下的總壓必須等於向上的大氣壓力 $P_{\text{atm}}$。瓶內的氣體包含氧氣分壓 $P_{\text{O}2}$ 與水的飽和蒸氣壓 $P{\text{H}_2\text{O}}$（只要溫度維持 $25^{\circ}\text{C}$，它就是個死豬價，不會變），再加上液柱產生的向下的壓力 $P_h$。 平衡方程式如下：
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