下列何者為海龍替代品滅火藥劑 FE-13 之分子式？

本題考點

海龍替代滅火藥劑的化學組成,考 FE-13 對應分子式的辨識。

正解理由

海龍被淘汰的原因是分子中的溴在平流層裂解後大量破壞臭氧,因此替代藥劑的設計原則是拿掉溴與氯、只保留氫氟碳骨架。FE-13 即三氟甲烷,屬 HFC-23,分子式為 CHF3,一個碳連接三個氟與一個氫,不含溴也不含氯,臭氧破壞潛勢為零,主要以吸熱冷卻與稀釋氧濃度的物理作用滅火,故選 B。

逐項排除

1. (A)

   CF3Br 正是海龍 1301 本身,含溴而破壞臭氧,屬被列管淘汰的藥劑,不可能是自己的替代品。

2. (B)

   CHF3 即 FE-13(HFC-23),分子中只有碳、氫、氟三種元素,符合替代藥劑無溴無氯的條件,為正解。

3. (C)

   CFBr3 含有三個溴原子,溴含量比海龍 1301 更高,對臭氧的破壞能力更強,不可能作為替代藥劑。

4. (D)

   CF3Cl 為含氯的化合物,氯同樣會破壞臭氧層,屬蒙特婁議定書列管物質,不符替代品條件。

記憶點

海龍之所以被淘汰,是因為分子中的溴在平流層受紫外線裂解後生成溴自由基,對臭氧的破壞效率是氯的數十倍,蒙特婁議定書因而將其列管,海龍 1301(CF₃Br)與海龍 1211(CF₂ClBr)在多數用途上停產。替代藥劑的發展方向就是「拿掉溴與氯、保留碳氟骨架」,於是有了 HFC 系列:FE-13 即 HFC-23(CHF₃)、FM-200 即 HFC-227ea(C₃HF₇)、FE-36 即 HFC-236fa。另一條路線則完全不用碳氟化合物,改以氮氣、氬氣搭配少量二氧化碳的混合氣體,靠稀釋氧濃度滅火。

海龍的四位數編號規則值得背:數字依序代表碳、氟、氯、溴的原子數。1301 就是 1 個碳、3 個氟、0 個氯、1 個溴,正好是 CF₃Br;1211 則是 1 個碳、2 個氟、1 個氯、1 個溴,即 CF₂ClBr。學會這個規則,選項中的 CFBr₃ 與 CF₃Cl 可以當場判掉——前者溴更多,後者含氯,兩者都與替代品的方向背道而馳。

滅火機制對照:海龍靠溴自由基捕捉燃燒連鎖反應中的氫與氫氧自由基,屬化學抑制,所需濃度很低;HFC 類雖仍保有部分自由基抑制能力,但以物理性吸熱為主,所需濃度較高,且高溫分解會產生氟化氫,放射後區域須充分換氣。FE-13 沸點極低,自身蒸氣壓高,適合低溫環境與較長配管的系統,這是它相對於 FM-200 的特色。

相關考點:常見問法有「何者不含溴」「何者臭氧破壞潛勢為零」「由海龍編號寫出分子式」,以及全球暖化潛勢議題下 HFC 逐步被惰性氣體或新型藥劑取代的趨勢。