請指出下列何種氣體的比重小於 1？

本題考點

可燃性氣體的蒸氣比重判別，考的是以分子量與空氣平均分子量 29 相比，決定洩漏後氣體是上升積聚於天花板還是沉降滯留於地面。

正解理由

氣體比重的定義是該氣體分子量除以空氣的平均分子量 29，小於 1 者比空氣輕、會向上擴散。液化天然氣的主成分為甲烷 CH₄，分子量 16，16÷29 約 0.55，明顯小於 1，氣化後會迅速上升至上部空間，故選 C。

逐項排除

1. (A)

   乙烷分子量為三十，除以二十九約得一點零四，略大於一，屬比空氣稍重的氣體，洩漏後不會向上擴散，不符合題目要求。

2. (B)

   丙烷分子量為四十四，除以二十九約得一點五二，比空氣重約一半，洩漏後會沿地面流動並積聚於低窪處。

3. (C)

   正確。液化天然氣主成分甲烷分子量僅十六，比重約零點五五，是常見可燃氣體中少數比空氣輕者，氣化後迅速上升。

4. (D)

   液化石油氣主成分為丙烷與丁烷，分子量分別為四十四與五十八，比重約在一點五至二之間，是典型比空氣重的氣體。 四個選項中僅液化天然氣的主成分分子量小於空氣，其餘三者分子量皆等於或大於 30，判別方式一致：先寫出主成分化學式，算出分子量，再與 29 相除比較。

記憶點

一、比重計算的由來：在同溫同壓下，理想氣體的莫耳體積相同，故密度正比於分子量，氣體比重可直接寫成 d＝M／29。空氣以氮 78%、氧 21% 加權平均得平均分子量約 28.96，取 29 計算即可。凡分子量小於 29 者比空氣輕，常見者僅氫（2）、氦（4）、甲烷（16）、氨（17）、一氧化碳（28，趨近於 1）、乙炔（26）等；其餘大多數碳氫化合物與有機溶劑蒸氣皆重於空氣。

二、火災與爆炸上的意義：比重直接決定洩漏氣體的聚積位置與偵測方式。比空氣輕的天然氣會在天花板下方形成可燃氣層，故其偵測元件應設於上方；比空氣重的液化石油氣則沿地面流動、滯留於地下室、排水溝、電梯坑等低窪處，偵測元件須設於接近地面處。這也是瓦斯漏氣火警自動警報設備的探測部設置高度會依燃氣種類分別規定的原因。

三、數值對照與燃燒範圍：甲烷爆炸範圍約 5～15%、丙烷約 2.1～9.5%、丁烷約 1.8～8.4%，可見碳數愈大，燃燒下限愈低、愈容易在稀薄濃度下形成爆炸性混合氣。液化石油氣同時具備「比空氣重會積聚」與「爆炸下限低」兩項特性，使其洩漏事故的爆炸風險明顯高於天然氣，這是命題者反覆考此題型的實質理由。

四、易混淆概念對照：氣體「比重」與液體「比重」基準不同——液體比重以水（1 g/cm³）為基準，氣體比重以空氣為基準，作答時務必看清問的是何者。另須區分液化天然氣（LNG，主成分甲烷，以低溫方式液化）與液化石油氣（LPG，主成分丙丁烷，以加壓方式液化），兩者的液化手段、儲存溫度與洩漏行為完全不同。

五、相關考點延伸：同一觀念常與勒沙特列公式（混合氣體爆炸界限計算）、蒸氣密度與滯留位置、氣體洩漏後的擴散型態合併命題；亦常改問「下列氣體何者比空氣重」，作答一律換算分子量後與 29 比較即可。

六、延伸的通風考量：比空氣輕的燃氣一旦洩漏，開啟高處窗戶或上部排氣即可有效排除；比空氣重者則須由低處排除，若僅開上方窗戶反而使可燃氣層長時間滯留於地面附近。此差異也解釋了為何液化石油氣容器多要求置於通風良好且非地下之處所，其法理依據即在氣體比重造成的積聚特性。