普考申論題
112年
[環保技術] 環境化學概要
第 二 題
📖 題組：
二、氟氯碳化物（Chlorofluorocarbons, CFCs）是早期影響臭氧層穩定的物質之一，假設C–F及C–Cl鍵之鍵能分別為484及338 kJ/mol，請回答下列問題：
二、氟氯碳化物（Chlorofluorocarbons, CFCs）是早期影響臭氧層穩定的物質之一，假設C–F及C–Cl鍵之鍵能分別為484及338 kJ/mol，請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
請以CFC-12（CF2Cl2）說明Cl自由基破壞臭氧層的反應機制。又目前的冷媒多使用氫氟碳化物（HFC），以降低對臭氧層的破壞。請以HFC-134a為例，說明結構中做了那些改變，讓氫氟碳化物可以降低對臭氧層的破壞？（10分）
思路引導 VIP
分為兩個層次：首先，寫出 CFC-12 破壞臭氧的觸媒連鎖反應方程式（光解、消耗 O3、再生 Cl 自由基）。其次，分析 HFC-134a 的化學結構。HFC 結構特徵在於「去除了 Cl 原子」並「加入了 H 原子」。沒有 Cl 就不會產生 Cl 自由基；加入 H 使其產生 C-H 鍵，這使得 HFCs 在對流層中容易受到氫氧自由基 (OH•) 攻擊而提前分解，難以存活至平流層。
小題 (一)
請由鍵能關係來說明為何CFCs在臭氧層中會產生Cl自由基（Cl•）。（10分）
思路引導 VIP
這是一道化學鍵能與光化學反應的觀念題。看到「鍵能」，就要想到破壞化學鍵需要克服的能量。進入平流層的 CFCs 會受到紫外線 (UV) 照射。應比較 C-F (484 kJ/mol) 和 C-Cl (338 kJ/mol) 的鍵能大小，說明因為 C-Cl 鍵能較弱，紫外線的光子能量足以打斷 C-Cl 鍵，而不足以打斷 C-F 鍵，從而產生 Cl 自由基。