气体分压计算器

应用道尔顿定律,求出理想混合气体中某一组分的分压和摩尔分数。

气体分压
输入组分物质的量、混合气体总物质的量以及以标准大气压为单位的总压。

关于气体分压

分压描述混合气体中某种气体对压力的贡献。道尔顿定律指出,不发生反应的理想气体混合物的总压等于所有组分分压之和。每种气体的表现如同它在混合物的温度和体积下单独占据容器。这一概念用于气体收集、呼吸生理学、大气科学、潜水、燃烧以及实验室气体制备。 对于理想混合气体,某组分的分压等于其摩尔分数乘以总压。摩尔分数是该组分的物质的量与所有气体总物质的量之比,没有单位,取值范围为零到一。因此,占分子总数百分之四十的气体贡献总压的百分之四十。本计算器同时给出这两个数值,方便一起核对组成与压力贡献。 所有物质的量必须采用相同的计量基础。混合气体总物质的量包括所选组分及其他所有气体,组分物质的量不能超过总量。总压与分压使用相同单位;本页面接受标准大气压,以避免结果含义不清。只要组分和总量采用相同单位,无论使用摩尔、毫摩尔还是成比例的分子数,都不会影响该比值。 使用排水法收集气体时,道尔顿定律尤其有用。此时测得的压力同时包含目标气体的分压和水蒸气分压。从总压中减去收集温度下的水蒸气分压,即可得到干燥气体的压力。空气中氧气的摩尔分数接近 0.21,因此总压为一个标准大气压时,其理想分压约为 0.21 个标准大气压。在高海拔地区,氧气比例基本不变,但较低的大气总压会降低氧气分压。 真实气体在高压、低温和接近凝结的条件下会偏离理想行为。组分也可能发生反应或存在强相互作用,使简单的摩尔分数比例计算不够准确。实际测量中,湿度、温度变化、溶解气体和仪器校准都可能产生影响。对于常规课堂计算和中等压力的混合气体,道尔顿关系通常是有效的模型。在理想范围之外需要工程精度时,应使用实测逸度或适当的状态方程。

分压计算示例

每个示例都将组分摩尔分数乘以总压。

混合气体分压计算说明
组分 2 mol,总量 5 mol,10 atm4 atm摩尔分数为 0.4,因此该组分贡献总压的百分之四十。
组分 0.75 mol,总量 3 mol,2.4 atm0.6 atm摩尔分数为 0.25,贡献总压的四分之一。
氧气 0.21 mol,空气 1 mol,1 atm0.21 atm这个理想化示例近似表示海平面干燥空气中的氧气。

如何计算分压

  1. 输入目标气体组分的物质的量。
  2. 输入包含该组分在内的所有气体的总物质的量。
  3. 输入测得或指定的总压,单位为标准大气压。
  4. 选择“计算分压”,查看摩尔分数和分压。

分压计算器常见问题

道尔顿定律的内容是什么?

不发生反应的理想混合气体的总压等于各组分分压之和。每个组分的分压等于其摩尔分数乘以总压。

分压和总压使用相同单位吗?

是的。摩尔分数没有单位,因此将其乘以总压后,压力单位保持不变。

排水法收集的气体应如何处理?

将水蒸气视为混合气体中的另一组分。从总压中减去测量温度下的水蒸气压,即可得到所收集干燥气体的压力。

分压会超过总压吗?

对于有效的理想混合气体不会,因为组分摩尔分数不能超过一。如果出现这种结果,说明物质的量或压力数据不一致。

道尔顿定律何时不够准确?

气体间相互作用较强,或在高压、低温下接近凝结时,偏差会增大。此时更精确的计算需使用逸度和真实气体状态方程。