题目
室温下一高压釜内有常压的空气，为确保实验安全进行需采用同样温度的纯氮气进行置换，步骤如下：向釜内通氮气直到4倍于空气的压力，然后将釜内混合气体排出直至恢复常压，重复三次。求釜内最后排气至常压时，该釜内气体中氧气的摩尔分数。设常压空气中氧气、氮气的摩尔分数之比为1:4。
室温下一高压釜内有常压的空气，为确保实验安全进行需采用同样温度的纯氮气进行置换，步骤如下：向釜内通氮气直到4倍于空气的压力，然后将釜内混合气体排出直至恢复常压，重复三次。求釜内最后排气至常压时，该釜内气体中氧气的摩尔分数。设常压空气中氧气、氮气的摩尔分数之比为$1:4$。
题目解答
答案
设初始釜内气体总量为 $ V $，其中氧气为 $ 0.2V $，氮气为 $ 0.8V $。每次置换后，釜内氧气含量按以下规律变化：
1. 第一次置换后，氧气为 $ 0.05V $。
2. 第二次置换后，氧气为 $ 0.0125V $。
3. 第三次置换后，氧气为 $ 0.003125V $。
最终，氧气摩尔分数为：
\[
\frac{0.003125V}{V} = 3.125 \times 10^{-3} = 3.13 \times 10^{-3}
\]
答案：$ 3.13 \times 10^{-3} $。