普考申論題
108年
[化學工程] 工業化學概要
第 四 題
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (四)
儘管氟氯碳化物性質上面有很多優點，為何後來卻被要求減產，最後禁止生產？試說明之。（2 分）
思路引導 VIP
看到氟氯碳化物（CFCs）禁用的題目，應立即聯想到「蒙特婁議定書」與「臭氧層破壞」。解題時需精要指出其在平流層釋放氯游離基催化分解臭氧的化學機制，以及隨之而來的生態健康危害與溫室效應。
小題 (一)
說明氟氯碳化物（Freon, CFC）的特性和用途。（10 分）
思路引導 VIP
看到「氟氯碳化物（CFCs）」，應立刻聯想到其過去在工業上的「完美物理化學特性」（如安定、無毒、易液化）與後續造成的「環境浩劫」（破壞臭氧層）。答題時須依序條列「特性」（包含物理及化學優點）與「用途」（對應特性的工業應用），並建議補充其現今受《蒙特婁議定書》管制的背景，以展現工業化學的巨觀視野。
小題 (二)
寫出 Freon-12 和 Freon-22 的化學式。（4 分）
思路引導 VIP
看到氟利昂（Freon）的化學式推導，應立即聯想工業冷媒的命名規則（加 90 法則）。將代號數字加上 90 後，所得三位數字分別代表碳（C）、氫（H）、氟（F）的原子個數，碳原子剩餘的鍵結數則由氯（Cl）原子補足。
小題 (三)
寫出由 CCl4反應產生 CCl3F 的化學反應式。（4 分）
思路引導 VIP
看到由四氯化碳（CCl4）製備氟氯碳化物（CCl3F），應立即聯想到工業上著名的 Swarts 反應（鹵素交換反應）。解題關鍵在於寫出與無水氫氟酸（HF）反應，並標明催化劑（如五氯化銻）與副產物氯化氫（HCl）。
氟氯碳化物禁用原因
💡 CFCs因催化破壞臭氧層、高暖化潛勢及危害健康而被全球禁用。
🔗 CFCs 破壞臭氧層之因果鏈
- 1 大氣擴散 — CFCs 性質穩定，排放後擴散至平流層
- 2 釋放氯游離基 — 受強烈紫外線(UV)照射，分解產生 Cl·
- 3 催化分解臭氧 — 氯游離基作為催化劑，引發連鎖反應分解 O3
- 4 紫外線直射 — 臭氧層變薄，失去阻擋有害 UV-B 功能
- 5 生物危害 — 人體罹癌風險增加，破壞海洋與陸域生態
↓
↓
↓
↓
🔄 延伸學習：延伸學習：替代能源與 HFCs 對氣候影響的後續規範
