調查局三等申論題
114年
[化學鑑識組] 分析化學
第 一 題
📖 題組：
在刑事案件中，科學鑑識專家常依賴分析化學方法判斷爆炸物成分、事故現場殘留物與金屬熱分解產物，協助調查案發原因。同時，這些化學反應的知識也被轉化為安全技術應用，例如汽車的安全氣囊。氣囊系統利用「疊氮化鈉」於碰撞瞬間分解產生氮氣，使氣囊在短時間內膨脹保護駕駛與乘客。在某起車禍重建與化學殘留物鑑識中，鑑識人員發現氣囊內部殘留金屬鈉與氮化物，並判定該反應曾發生。若根據安全氣囊設計資料，此氣囊需在常溫常壓（28℃, 1 atm）條件下，瞬間產生 110.25 升氮氣以保護乘客，請回答下列問題：（氣體常數：0.082 L·atm∕mol·K）
在刑事案件中，科學鑑識專家常依賴分析化學方法判斷爆炸物成分、事故現場殘留物與金屬熱分解產物，協助調查案發原因。同時，這些化學反應的知識也被轉化為安全技術應用，例如汽車的安全氣囊。氣囊系統利用「疊氮化鈉」於碰撞瞬間分解產生氮氣，使氣囊在短時間內膨脹保護駕駛與乘客。在某起車禍重建與化學殘留物鑑識中，鑑識人員發現氣囊內部殘留金屬鈉與氮化物，並判定該反應曾發生。若根據安全氣囊設計資料，此氣囊需在常溫常壓（28℃, 1 atm）條件下，瞬間產生 110.25 升氮氣以保護乘客，請回答下列問題：（氣體常數：0.082 L·atm∕mol·K）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
請寫出疊氮化鈉分解的化學反應式，並說明氮氣的生成係數與化學計量關係。（10 分）
思路引導 VIP
看到這題，首先要寫出疊氮化鈉（NaN3）受熱分解的正確化學反應式，並利用原子不滅定律平衡係數。接著，直接從平衡方程式中點出疊氮化鈉與氮氣的莫耳數比例（2:3），具體說明其『化學計量關係』即可完整得分。
小題 (二)
試計算完成此氣體產生反應所需的疊氮化鈉質量（以克表示），Na=23, N=14。（15 分）
思路引導 VIP
這類氣體產生與化學計量結合的題目，首要任務是寫出正確並平衡的化學反應方程式，確立反應物與產物的莫耳數比。接著利用理想氣體方程式（PV=nRT）求出產物氣體的莫耳數，最後透過化學計量比與分子量換算回所需反應物的質量。
小題 (三)
請說明此反應在安全應用與刑事鑑定中的優勢與可能風險。（5 分）
思路引導 VIP
看到此題，應先寫出疊氮化鈉的分解反應式（2NaN₃ → 2Na + 3N₂），接著從『反應物特性』與『產物特性』切入。優勢著眼於反應速率與氮氣的安全性；風險則必須指出未反應的疊氮化鈉具劇毒，以及副產物金屬鈉遇水極易引發爆炸的高危險性。
疊氮化鈉化學鑑識
💡 掌握疊氮化鈉分解反應式、化學計量及氣體定律於現場鑑識之計算應用。
🔗 化學鑑識質量計算邏輯鏈
- 1 狀態換算 — 將已知 28℃ 轉換為絕對溫度 301 K
- 2 求氮氣量 — 代入 PV=nRT 計算出氮氣莫耳數 (n)
- 3 化學計量 — 依反應式係數比 (2:3) 換算疊氮化鈉莫耳數
- 4 最終求值 — 莫耳數乘以分子量 (65) 求得所需質量 (g)
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🔄 延伸學習：延伸：鑑識中亦需分析金屬鈉與空氣反應產生的氫氧化鈉殘留量。
