地特四等申論題
110年
[環保技術] 環境化學概要
第 一 題
📖 題組：
四、已知大氣中之二氧化碳、甲烷等為溫室效應氣體。試回答下列相關問題：
四、已知大氣中之二氧化碳、甲烷等為溫室效應氣體。試回答下列相關問題：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
二氧化碳與甲烷中碳的氧化數分別為多少？（6 分）
思路引導 VIP
本題測驗基礎化學氧化數的判定。解題時應先回想常見元素的氧化數規則（氧通常為 -2，氫與非金屬鍵結時為 +1），再利用「中性分子內各元素氧化數總和等於零」的代數原則求解。
小題 (二)
由分子特性說明為何二氧化碳與甲烷是溫室效應氣體而氧氣與氮氣並不是？（7 分）
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想到「溫室氣體」的物理化學定義：能夠吸收地球輻射的紅外線（IR）的氣體。接著從「分子光譜學」的角度切入，指出分子吸收紅外線的先決條件是「振動時必須伴隨偶極矩（dipole moment）的改變」，最後將此原理分別套用於雙原子分子（氧、氮）與多原子分子（二氧化碳、甲烷）的結構與振動模式進行對比。
小題 (三)
大氣中的甲烷經由光化學反應而生成甲醛其反應過程為何？寫出其反應。（7 分）
思路引導 VIP
看到大氣甲烷氧化生成甲醛，首先要想到對流層中的「清潔劑」氫氧自由基（OH·）是啟動反應的關鍵。接著依照「去氫（生成 CH3·）、加氧（生成 CH3O2·）、與 NO 反應去氧（生成 CH3O·）、再氧化去氫」的光化學鏈反應步驟，依序寫出自由基的轉化過程即可得分。