下列何種比例之 helium-oxygen 混合氣，氣體密度最小？

本題觀念

本題比較 helium-oxygen（氦氧）混合氣的密度，關鍵不是只看氧氣濃度，而是看混合氣的平均分子量。在溫度與壓力相同時，氣體密度和平均分子量成正比；helium 的分子量約 4，oxygen 的分子量約 32，所以混合氣中的 helium 比例越高，平均分子量與密度就越低。解題時只要比較四個選項的 helium 比例，最高者就是密度最小的組成。

選項分析

A：60：40。錯誤。這個比例含有 60% helium 與 40% oxygen。oxygen 的比例在四個選項中較高，平均分子量會被較重的 oxygen 拉高，因此密度不會是最低。

B：65：35。錯誤。相較於 C、D，這個混合氣含有較多 oxygen、較少 helium，平均分子量與密度都會較高；即使它比 A 的 helium 比例高，仍不是四者中最輕的組成。

C：70：30。錯誤。70% helium／30% oxygen 的密度低於 A 與 B，因為 helium 比例較高；但它仍比 D 含有更多 oxygen，因此平均分子量仍高於 D。

D：80：20。正確。這個比例的 helium 最高、oxygen 最低，平均分子量最小，所以在相同溫度與壓力下密度最低。

答案解析

本題答案為 D。可以用平均分子量快速判斷：混合氣的平均分子量約等於各成分「體積（莫耳）分率 ×

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