關於此實驗
選擇氫分子和氧分子的數量，然後一次反應一批。每批反應會消耗兩個氫分子和一個氧分子，生成兩個水分子。被消耗的分子會淡入背景，同時生成物出現，因此無須隱藏剩餘粒子，也能清楚看見過量反應物和理論產量。
學習目標
- 利用配平後的化學計量係數判定限量反應物
- 預測理論生成物數量和剩餘反應物
- 確認守恆的是原子，而不是分子數量
- 解釋限量反應物與過量反應物之間的差異。
使用方法
- 1有12個氫分子和8個氧分子時，請在反應前預測哪種反應物會限制產量。
- 2進行一批反應，並計算各反應物的減少量和水的增加量。
- 3讓所有可進行的批次都反應，並將生成的水與理論產量相比較。
- 4先試試精確比例預設，再嘗試使用13個這類奇數個氫分子。說明為什麼會有氫剩餘。
- 5準備6個氫分子和10個氧分子。預測生成的水和剩餘的反應物，然後讓它們全部反應以進行驗證。
模型
假設
- 粒子數為整數。一個完整批次需要恰好 2 個 H2 分子和 1 個 O2 分子。
- 所有可用的完整批次都會以模型中的 100% 產率發生反應。不考慮副反應、平衡、活化能和實際反應速率。
- 動畫時長是為教學目的設定的，並不代表化學反應速率。分子圖為示意圖，包括鍵角在內皆非精確表示。
- 此模型計算分子和原子的數量，而非測量氣體體積或樣品質量。化學計量係數也可以另外解讀為莫耳比。
在課堂上試試這個實驗
- Q1為什麼氫氣是限量反應物時，仍可能有氧氣剩餘？
- Q2有 13 個氫氣分子和 8 個氧氣分子時，為什麼理論產水量是 12 個而不是 13 個？
- Q3一次完整反應批次前後，分別有多少個氫原子和氧原子？
- Q4在汽車引擎中，燃料和氧氣哪一種反應物通常過量？如果情況相反，會發生什麼事？
- Q5將反應擴大到莫耳尺度：4 mol H₂與3 mol O₂反應。會生成多少莫耳的水，還會剩下什麼？
常見問題
物質守恆，為什麼分子數量卻會改變？
原子會重新排列，形成不同的分子。一批反應物從三個分子開始，最後變成兩個分子，但仍含有四個氫原子和兩個氧原子。
理論產量與實際產量有什麼差別？
理論產量是根據給定的反應物和配平後的化學方程式所能得到的最大量。實際測得的產量可能較低。此模型假設所有可反應的完整批次都能成功反應。
分子數較少的反應物總是限量反應物嗎？
不對。你必須將數量與配平化學方程式中的係數進行比較。在這裡，只要氫分子的數量少於氧分子數量的兩倍，氫就會先耗盡，即使氫分子的總數更多也是如此。