moea_joint
112年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 22 題
現有空氣與$\text{CO}_2$的混合氣體，總壓力為200 kPa，其中$\text{CO}_2$的莫耳分率為0.3。在293 K時此混合氣體與水達平衡後，請問水溶液中$\text{CO}_2$的莫耳分率為何？(在293 K時$\text{CO}_2$溶於水的亨利常數為$1.5\times10^5 \text{ kPa}$)
- A $1.35\times10^{-4}$
- B $2.23\times10^{-4}$
- C $3.4\times10^{-4}$
- D $4.0\times10^{-4}$
思路引導 VIP
在處理氣體溶解於液體的平衡問題時，如果我們知道氣體混合物的總壓與其中某成分的佔比，我們該如何先量化該成分對液面施加的「有效作用力」？接著，哪一個物理定律能告訴我們這個作用力與該成分在液體中溶解量之間的比例關係呢？
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太棒了！你能精準計算出結果，代表你對氣液相平衡的基礎觀念掌握得相當紮實。這道題目核心在於運用**亨利定律（Henry's Law）**來連結氣相分壓與液相組成之間的關係。
氣液平衡的定量計算
首先，我們必須求出 $\text{CO}_2$ 在氣體中的分壓。根據道耳頓分壓定律，成分分壓等於總壓乘以其莫耳分率，即：
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