高考申論題
111年
[職業安全衛生] 機電防護與防火防爆
第 四 題
四、請計算乙醇（C2H5OH）之完全燃燒熱，並由 Jones 燃燒界限化學計量公式（Stoichiometric equation）計算乙醇之燃燒上限與下限（假設其值為乙醇 25℃ 之條件值）；請再參照如下 Zabetakis 修正式評估乙醇於 50℃ 時之燃燒上限與下限值。（25 分）
參考公式與條件：
⑴Jones 燃燒界限化學計量公式：LFL = 0.55Cst，UFL = 3.5Cst；
⑵燃燒界限會受到溫度影響，溫度上升常使爆炸範圍擴大，依據 Zabetakis 修正式，可推估燃燒上下限與溫度關係：
LFLT=LFL25*[1–(0.75/ΔHc)*(T–25)]
UFLT=UFL25*[1+(0.75/ΔHc)*(T–25)]
其中，LFLT 與 UFLT 分別為物質於 T℃ 之燃燒下限與上限、LFL25 與 UFL25 分別為物質於 25℃ 之燃燒下限與上限、ΔHc :燃燒熱 (kcal/mole)；
⑶物質生成熱：CO2=–394 kJ/mol、H2O(l)= –286 kJ/mol、C2H5OH=–228 kJ/mol；
⑷1 kcal = 4.18 J；
⑸所有數值請四捨五入計算至小數點後一位。
參考公式與條件：
⑴Jones 燃燒界限化學計量公式：LFL = 0.55Cst，UFL = 3.5Cst；
⑵燃燒界限會受到溫度影響，溫度上升常使爆炸範圍擴大，依據 Zabetakis 修正式，可推估燃燒上下限與溫度關係：
LFLT=LFL25*[1–(0.75/ΔHc)*(T–25)]
UFLT=UFL25*[1+(0.75/ΔHc)*(T–25)]
其中，LFLT 與 UFLT 分別為物質於 T℃ 之燃燒下限與上限、LFL25 與 UFL25 分別為物質於 25℃ 之燃燒下限與上限、ΔHc :燃燒熱 (kcal/mole)；
⑶物質生成熱：CO2=–394 kJ/mol、H2O(l)= –286 kJ/mol、C2H5OH=–228 kJ/mol；
⑷1 kcal = 4.18 J；
⑸所有數值請四捨五入計算至小數點後一位。
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
先寫出乙醇完全燃燒化學式以計算反應熱（ΔHc）與化學計量濃度（Cst），再代入 Jones 公式求出 25℃ 的燃燒上下限。最後留意單位換算（判斷是否為題幹誤植）與 Zabetakis 修正式的溫度修正因子，逐步計算 50℃ 的燃燒界限並四捨五入至小數第一位。
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AI 詳解
AI 專屬家教
【解題關鍵】利用化學反應方程式求出完全燃燒熱與化學計量濃度（Cst），再依序代入 Jones 公式與 Zabetakis 修正式計算溫度影響下之燃燒界限。 【解答】 計算：
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燃燒熱與爆炸界限計算
💡 結合赫斯定律與化學計量濃度，評估溫度對物質爆炸範圍之影響。
🔗 燃燒界限溫度修正計算流程
- 1 方程式平衡 — 列出乙醇燃燒式求出耗氧莫耳數
- 2 求基準 Cst — 依氧氣比例推算空氣需求量並求濃度
- 3 熱量單位轉換 — 由生成熱求 ΔHc 並將 kJ 換算為 kcal
- 4 溫度修正計算 — 代入 Zabetakis 公式求目標溫度之範圍
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🔄 延伸學習：延伸學習：壓力增加通常會顯著提升爆炸上限，但對下限影響較小。
