普考申論題
114年
[化學工程] 工業化學概要
第 一 題
📖 題組：
請回答下列有關冶金工業的問題。
請回答下列有關冶金工業的問題。
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
在鋼的冶煉方面，煉鋼的目的是什麼？（5 分）
思路引導 VIP
看到此題，應聯想到高爐產出的「生鐵」與工業用「鋼」在成分與物理性質上的差異。答題關鍵在於指出生鐵含碳量高且含硫、磷等雜質（質硬且脆），因此煉鋼的核心任務可歸納為「降碳」、「去雜（硫、磷）」以及「添加合金」，藉此改善材料的韌性、延展性與特定機械性質。
小題 (二)
何謂碳鋼？（5 分）
思路引導 VIP
本題為基礎名詞解釋，5分的配分要求直擊核心。作答時應先點出其本質為「鐵與碳的合金」，標明關鍵的「碳含量範圍（約0.02%~2.1%）」，最後條列其依含碳量的分類（低、中、高碳鋼）與用途，使答案具備專業度與完整性。
小題 (三)
在鐵的冶煉過程中，加入石灰石的目的是什麼？請寫出加入石灰石煉鐵所牽涉的化學反應式。（10 分）
思路引導 VIP
看到高爐煉鐵加入「石灰石」，應立刻聯想到其核心功能為「造渣作用」。解題時需先以條列式說明其去除脈石（二氧化矽）與保護鐵水的目的，接著寫出石灰石受熱分解及與二氧化矽結合的兩步標準化學反應方程式。
鋼鐵冶煉製程重點
💡 掌握鐵礦還原、生鐵精煉成鋼之目的、化學反應與成分定義。
🔗 鋼鐵冶煉工藝流程
- 1 鼓風爐煉鐵 — 焦炭還原鐵礦石產生含碳量高（約4%）的生鐵。
- 2 石灰石造渣 — CaCO3分解產生CaO，與矽酸鹽雜質結合生成熔渣浮於液體表面。
- 3 轉爐精煉 — 吹入氧氣進行氧化，降低含碳量並去除P、S等雜質。
- 4 碳鋼產出 — 調整碳含量至規定範圍（0.02%~2.11%），冷卻成型。
↓
↓
↓
🔄 延伸學習：延伸學習：不同含碳量（低、中、高碳鋼）對硬度與韌性的影響。
