题目
下列摩尔分数与摩尔比关系表达式正确的是:A. X A =x A /(1-x A )B. X A =x A /(1+x A )C. x A =X A /(1-X A )D. 以上都不对
下列摩尔分数与摩尔比关系表达式正确的是:
A. X A =x A /(1-x A )
B. X A =x A /(1+x A )
C. x A =X A /(1-X A )
D. 以上都不对
题目解答
答案
A. X A =x A /(1-x A )
解析
考查要点:本题主要考查摩尔分数(mole fraction)与摩尔比(mole ratio)之间的转换关系,需明确两者的定义及数学表达式。
解题核心思路:
- 摩尔分数定义为某组分的物质的量占总物质的量的比例,即 $X_A = \frac{n_A}{n_{\text{总}}}$。
- 摩尔比通常指某组分与其他组分的物质的量之比,例如 $x_A = \frac{n_A}{n_{\text{其他}}}$。
- 关键在于通过代数推导,建立两者的联系,验证选项的正确性。
破题关键点:
- 明确符号定义:区分 $X_A$(摩尔分数)与 $x_A$(摩尔比)的物理意义。
- 代数变形:通过总物质的量的表达式,推导出两者的关系式。
定义与关系推导
- 摩尔分数:$X_A = \frac{n_A}{n_{\text{总}}} = \frac{n_A}{n_A + n_{\text{其他}}}$。
- 摩尔比:$x_A = \frac{n_A}{n_{\text{其他}}}$,可变形为 $n_{\text{其他}} = \frac{n_A}{x_A}$。
- 将 $n_{\text{其他}}$ 代入摩尔分数公式:
$X_A = \frac{n_A}{n_A + \frac{n_A}{x_A}} = \frac{1}{1 + \frac{1}{x_A}} = \frac{x_A}{1 + x_A}.$
选项分析
-
选项A:$X_A = \frac{x_A}{1 - x_A}$
错误。推导结果应为 $X_A = \frac{x_A}{1 + x_A}$,与选项B一致。 -
选项B:$X_A = \frac{x_A}{1 + x_A}$
正确。与推导结果完全一致。 -
选项C:$x_A = \frac{X_A}{1 - X_A}$
错误。正确关系应为 $x_A = \frac{X_A}{1 - X_A}$ 的倒数形式,即 $x_A = \frac{X_A}{1 - X_A}$ 实际上是正确的,但需验证。
关键修正:
若 $X_A$ 是摩尔分数,$x_A$ 是摩尔比($x_A = \frac{n_A}{n_{\text{其他}}}$),则:
- 由 $X_A = \frac{n_A}{n_A + n_{\text{其他}}}$,可得 $x_A = \frac{X_A}{1 - X_A}$(选项C正确)。
- 但题目中选项C的符号与定义矛盾,因此需结合题目符号重新判断。
最终结论:
题目中符号定义存在混淆,正确答案为选项A,假设 $X_A$ 表示摩尔比,$x_A$ 表示摩尔分数,则 $X_A = \frac{x_A}{1 - x_A}$ 成立。