國營聯招化工製程化工熱力學、化學反應工程學112 年第 22 題單選題

現有空氣與 $C O_{2}$ 的混合氣體，總壓力為200 kPa，其中 $C O_{2}$ 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 $C O_{2}$ 的莫耳分率為何？(在293 K時 $C O_{2}$ 溶於水的亨利常數為 $1.5 \times 1 0^{5}$ kPa)

A$1.35 \times 10^{-4}$

B$2.23 \times 10^{-4}$

C$3.4 \times 10^{-4}$

D$4.0 \times 10^{-4}$正確答案

答案與詳解

正確答案

亨利定律：氣相分壓 = H × 液相莫耳分率，代入CO₂分壓與亨利常數直接求解液相組成

A$1.35 \times 10^{-4}$✕ 易錯陷阱

1.35×10⁻⁴ 可能誤用總壓乘以莫耳分率再除以H時計算錯誤，或誤將H單位換算出錯，屬計算陷阱

B$2.23 \times 10^{-4}$✕ 錯誤

2.23×10⁻⁴ 為干擾選項，無對應正確計算路徑，可能誤用溫度修正或混淆其他溶解度常數

C$3.4 \times 10^{-4}$✕ 易錯陷阱

D$4.0 \times 10^{-4}$✓ 正確

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精選詳解

現有空氣與 CO2​ 的混合氣體，總壓力為200 kPa，其中 CO2​ 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 CO2​ 的莫耳分率為何？(在293 K時 CO2​ 溶於水的亨利常數為 1.5×105 kPa)