當物質進行完全氧化燃燒時，下列何者的理論空氣需求量最高？

本題考點

以化學計量比較各燃料的理論空氣需求量——分子中含氧官能基會自帶氧而降低需氧量，純碳氫化合物且氫比例高者需氧量最大。

正解理由

依完全燃燒配平，每單位重量燃料的理論需氧量＝(所需氧莫耳數×32)÷分子量。丙烷 C3H8＋5O2→3CO2＋4H2O，需氧 5 莫耳、分子量 44，得 5×32÷44＝3.64 kg-O₂／kg，換算理論空氣量約 15.8 kg／kg，為四者最高；以每莫耳計亦為 5 莫耳最高，兩種基準結論一致，故選 C。

逐項排除

1. (A)

   丙三醇（甘油）C3H8O3＋3.5O2→3CO2＋4H2O，分子量 92，需氧 3.5×32÷92＝1.22 kg-O₂／kg，分子自帶三個氧且氧含量高，需氧量為四者最低。

2. (B)

   丙烯 C3H6＋4.5O2→3CO2＋3H2O，分子量 42，需氧 4.5×32÷42＝3.43 kg-O₂／kg，因含雙鍵、氫較丙烷少，略低於丙烷。

3. (C)

   丙烷需氧 3.64 kg-O₂／kg，為四者最高，且屬完全不含氧的飽和碳氫化合物，為本題應選者。

4. (D)

   丙酮 CH3COCH3＋4O2→3CO2＋3H2O，分子量 58，需氧 4×32÷58＝2.21 kg-O₂／kg，分子含羰基氧，需氧量明顯低於兩個碳氫化合物。

記憶點

比較理論空氣需求量的標準流程是：先寫完全燃燒式（碳全成 CO₂、氫全成 H₂O、分子內既有的氧可折抵所需氧），再以分子量換算成每公斤燃料的需氧量，最後除以空氣含氧重量比（約 23%）或體積比（約 21%）得空氣量。含氧燃料的通式為 CxHyOz＋(x＋y／4－z／2)O₂→xCO₂＋(y／2)H₂O，其中 －z／2 這一項就是自帶氧的折抵效果：甘油 C3H8O3 的 z＝3，折抵 1.5 莫耳氧，故只需 3.5 莫耳；丙酮 C3H6O 折抵 0.5 莫耳，需 4 莫耳。四者的需氧量與換算後的理論空氣量可整理成對照表：丙烷 3.64／15.8、丙烯 3.43／14.9、丙酮 2.21／9.6、甘油 1.22／5.3（單位為 kg／kg 燃料）。

這條規律與另外兩個常考量值高度相關。其一是燃燒熱：氧消耗量熱法指出，多數有機物每消耗 1 公克氧約放出 13.1 kJ 熱量，因此單位重量需氧量越大者，單位重量燃燒熱也越高——丙烷約 46 MJ/kg、丙酮約 29 MJ/kg、甘油約 16 MJ/kg，順序與需氧量完全一致。其二是燃燒界限：需氧量大的燃料，其化學計量濃度低、燃燒下限也低（丙烷約 2.1%），含氧燃料則相對高（丙酮約 2.5%、甘油因沸點高、蒸氣壓極低而難以形成可燃混合氣）。

危險性判斷不可只看需氧量：甘油閃火點約 160 ℃ 以上，常溫下幾乎不揮發，實際火災風險遠低於閃火點約 －20 ℃ 的丙酮或屬可燃性氣體的丙烷、丙烯，故考題若問「危險性最高」則須改由閃火點、燃燒界限與蒸氣壓判斷，與「需氧量最高」是不同軸線的問題，這也是本題型最常見的混淆點。

延伸考點三類：①同碳數而官能基不同的比較（醇、醛、酮、酸依含氧量遞增而需氧量遞減）；②由需氧量反推燃燒生成氣體量與排煙量；③以化學計量濃度估算燃燒下限（約為化學計量濃度的一半左右），與 Burgess-Wheeler 定則、勒沙特列公式併題。