已知苯和甲苯能够形成理想液态混合物,且在相同条件下苯的饱和蒸气压大于甲苯的饱和蒸气压,一定量的苯和甲苯在一定温度,压力下达成气液两相平衡,则苯在气相的摩尔分数()苯在液相的摩尔分数。A. 大于B. 不确定C. 等于D. 小于

本题考查理想液态混合物的气液平衡规律，核心知识点为拉乌尔定律和道尔顿分压定律的结合应用。

步骤1：明确理想液态混合物的气液平衡关系

对于理想液态混合物，任一组分在气相中的平衡分压服从拉乌尔定律：
气相中组分的分压 $p_i = p_i^* \cdot x_i^l$，其中：

• $p_i^*$ 为纯组分i的饱和蒸气压，
• $x_i^l$ 为组分i在液相中的摩尔分数。

步骤2：结合道尔顿分压定律计算气相摩尔分数

气相中组分的摩尔分数 $y_i = \frac{p_i}{p_{\text{总}}}$，总压 $p_{\text{总}} = p_{\text{苯}} + p_{\text{甲苯}}$。

对于苯（组分A）和甲苯（组分B）：

• 苯的分压：$p_A = p_A^* \cdot x_A^l$
• 甲苯的分压：$p_B = p_B^* \cdot x_B^l$（且 $p_A^* > p_B^*$，$x_B^l = 1 - x_A^l$）

步骤3：比较 $y_A$ 与 $x_A^l$ 的大小

$y_A = \frac{p_A^* x_A^l}{p_A^* x_A^l + p_B^* x_B^l} = \frac{p_A^* x_A^l}{p_A^* x_A^l + p_B^* (1 - x_A^l)}$
分子分母同除以 $x_A^l$（假设 $x_A^l \neq 0$）：
$y_A = \frac{p_A^*}{p_A^* + p_B^* \cdot \frac{1 - x_A^l}{x_A^l}}$
由于 $p_A^* > p_B^*$，分母中第二项 $p_B^* \cdot \frac{1 - x_A^l}{x_A^l}$ 为正数，但 $p_A^*$ 本身大于 $p_B^*$，且无论 $x_A^l$ 如何变化（0 < $x_A^l < 1$），分母始终小于 $p_A^*$（例如：若 $x_A^l = 0.5$，则分母 $p_A^* \cdot 0.5 + p_B^* \cdot 0.5 < p_A^* \cdot 0.5 + p_A^* \cdot 0.5 = p_A^*$），因此：
$y_A = \frac{p_A^* x_A^l}{\text{小于 } p_A^* x_A^l \text{的数}} > x_A^l$

结论

苯在气相的摩尔分数大于其在液相的摩尔分数。