CH4+2O2→CO 2+2H2O，其中是以32g 的甲烷與32g 的氧作用，該反應中的限制反應物(Limiting reactant)為何者

化工 · 乙級 · 質能均衡 · Q15

CH4

CO 2

H 2O

3 / 5

此題要求將物質質量轉換為莫耳數，並結合化學反應方程式的係數比進行定量分析。由於涉及多步驟的邏輯推導與計算，且需區分反應物與產物的角色，因此被評定為此難度。

② O2:O₂（氧氣）為限制反應物。依化學計量，32g O₂（1 mol）僅能與 0.5 mol CH₄（8g）完全反應，而題目提供 32g CH₄（2 mol），遠超過所需。因此 O₂ 會先耗盡，決定反應的最大產量。

① CH4:CH₄（甲烷）並非限制反應物。32g CH₄ 約為 2 mol（分子量 16 g/mol），而 32g O₂ 僅為 1 mol（分子量 32 g/mol）。依反應式 CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O，1 mol CH₄ 需 2 mol O₂ 完全反應，故 O₂ 的量不足，CH₄ 為過剩反應物。
③ CO 2:CO₂（二氧化碳）為反應的產物而非反應物，不可能成為限制反應物。限制反應物必須是參與反應的起始物質。
④ H 2O:H₂O（水）同為反應產物而非反應物，不可能是限制反應物。限制反應物僅能從反應物（CH₄ 與 O₂）中判斷。

"本題考限制反應物的判斷，關鍵在於將質量換算為莫耳數後，依反應式的化學計量比比較何者先耗盡。常見陷阱是直覺認為質量相同即為等量反應，忽略各物質分子量不同導致莫耳數差異。實務上，限制反應物決定了反應的理論產量，是化工製程設計與成本評估的核心概念。"

①CH40%

②O20%

③CO 20%

④H 2O0%

此答題分佈是根據學員在 LongePass 模擬考等實際作答紀錄計算而成。與考友分享這道歷屆試題與詳細解析！