2.3 气体分压定律
（Law of Partial Pressure）
前面两节所讨论的几个气体定律都是处理的纯气体。假若体系是混合气体，不必分别计量时仍可使用以上定律；若要分别计量，那么就必须应用气体“分压”的概念。如空气就是N2、O2、Ar等多种气体的混合物，当空气处于标准大气压（101kPa）时，其中各组分气体的分压力各是多少？又如，用排水集气法收集的氢气中自然含有水汽，干燥之后，氢气的体积或压力有没有变化？这些都要用分压概念来处理。
设在温度T（K）时，将物质的量为nA（mol）的A气体，放在体积为V的容器中，压力为pA；而将nB（mol）的B气体单独放在该容器中的压力则为pB。若将这两份理想气体共储于该容器中（T，V不变），只要A和B之间不起化学作用，它们各自所显示的压力，犹如它们单独存在时一样，那么混合气体的总压力p总等于pA与pB之和，即
p总=pA+pB （2.4）
在此场合，pA就是A气体的分压力，pB就是B气体的分压力。A、B各自都遵守理想气体状态方程，则
（2.4）~（2.7）式都是在温度（T）、体积（V）恒定时适用。
在恒温（T）与恒压（p=p总）条件下，如果nA（mol）的A气体单独存在所占的体积是VA，nB（mol）的B气体单独存在所占体积是VB，当这两份气体混合后，总体积V总则等于VA与VB之和，即
V总=VA+VB（T，p恒定） （2.8）
在此场合VA和VB则分别是A气体和B气体的分体积，这也就是指在一定的T及p总条件下，A气体与B气体单独存在所占有的体积。某组分气体的分体积等于该气体在总压力条件下，所单独占有的体积，即
VA=nART/p总
在相同的温度与压力下，气体物质的量与它的体积成正比，所以
这个定律是1807年Dalton首先提出的，所以也叫Dalton分压定律，它是处理混合气体的基本定律。若各组分气体都符合理想状态，则各组分气体的分压可按（2.5）、（2.7）及（2.10）等式具体计算。在使用这些方程式时务需注意实验条件，现举例说明之。
【例2.4】在25℃与101.0kPa压力下，已知丁烷气中含硫化氢的质量分数为1.00%，求H2S和C4H10的分压。
【例2.5】现有一个6dm3、9MPa的氧气储罐和另一个12dm3、3MPa的氮气储罐。两个容器由活塞连接，打开活塞待两种气体混合均匀后（设混合前后温度不变），求此时氧气、氮气的分压与分体积。
解 两份气体起始状态压力不同，混合之后总体积为18dm3，但总压力并不是12MPa（9MPa+3MPa），而是5MPa。因为由Boyle定律可知，当O2的体积由6dm3膨胀为18dm3时，压力则由9MPa降为3MPa；而N2的体积由12dm3膨胀为18dm3时，压力则由3MPa降为2MPa。在这18dm3的混合气体中p（O2）=3MPa，p（N2）=2MPa，所以混合后总压力等于5MPa。
混合之后总体积是18dm3，分体积并不是6dm3和12dm3（为什么？），而应按（2.10）式计算。
【例2.6】在100.0kPa和20℃时，利用排水集气法收集28.4cm3的氢气，干燥后氢气的体积是多少？已知在20℃水的饱和蒸气压p（H2O）=2.34kPa。
解 按题意知28.4cm3是H2和H2O在100kPa和20℃条件下的总体积，即V总=28.4cm3，又知水汽的分压p（H2O）=2.34kPa，那么氢气分压p（H2）=（100.0-2.34）kPa=97.7kPa，干燥后氢气的体积就是H2在20℃、100.0kPa的分体积V（H2），所以用（2.10）式即可求得干燥后氢气的体积：
也可以用理想气体状态方程先求出n总和n（H2），然后再算V（H2），读者可自行验算。注意正确选用p、n、R。
在一个化学反应里，往往有几种气体同时存在，所以在处理与气体有关的溶解度、化学平衡、反应速率等问题时都经常要应用分压的概念。进行气体分析更是离不开分压、分体积等概念，由于气体的体积便于直接测量，所以常由体积分数求气体的摩尔分数和分压。
图2.3 气体分压力的测定
当年Ramsay等人曾用如图2.3所示的仪器来验证Dalton分压定律：仪器由内外两层套管制成，内管是钯（Pd）制小管，它的特性是能让氢分子自由通过而氩分子（Ar）不能透过。将一定量Ar通入内管，并用右侧相连的压力计测定它的压力。然后再通入一定量的H2，钯制内管中则含有H2和Ar混合气体。同时向外管中通入氢气，若外管H2的压力大于内管H2的分压，将有H2渗入内管；反之，若内管H2分压大于外管H2压力，则H2由内管渗入外管。当内外两管H2的压力相等时，右侧压力计读数稳定不变，并由此测出H2和Ar混合气的总压力，而与此同时可由与外管相连的压力计测出H2的分压。Ramsay等人证明，Ar的分压和H2的分压之和恰等于混合气体的总压。