碳化鈣（CaC2，俗稱電石）常用於水果的催熟，屬於公共危險物品，遇水會起激烈反應產生下列何種可燃性氣體？

本題考點

碳化鈣（電石）屬禁水性物質，其水解反應所生成的可燃性氣體種類。

正解理由

碳化鈣遇水立即水解，反應式為 CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂↑，生成氫氧化鈣與乙炔。乙炔的燃燒範圍極寬（約 2.5 至 81 vol%），舊式電石燈即利用此反應取火照明，也因此電石必須密封防潮貯存，故選 D。

逐項排除

1. (A)

   氫氣是鹼金屬（鈉、鉀）或金屬氫化物（如氫化鈉）遇水的產物，例如 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑；碳化鈣含碳，水解時氫會與碳結合成烴類，不會單獨放出氫氣。

2. (B)

   乙烷（C₂H₆）為飽和烴，碳原子須各接三個氫，水解只能替乙炔根補上兩個氫，無從加氫飽和成乙烷。

3. (C)

   乙烯（C₂H₄）含碳碳雙鍵，而碳化鈣中的碳以乙炔根 C₂²⁻ 三鍵形式存在，水解不會斷鍵重排成雙鍵；工業上乙烯多來自石油裂解。

4. (D)

   乙炔（C₂H₂）正是乙炔根接上兩個氫的直接產物，敘述正確。

記憶點

碳化鈣工業上由生石灰與焦炭在電弧爐中約 2,000 ℃ 反應製得（CaO + 3C → CaC₂ + CO↑），故俗稱電石。它是離子型碳化物，晶格中以 Ca²⁺ 與乙炔根 C₂²⁻ 組成，C₂²⁻ 是極強的鹼，一遇水便奪取質子形成 H—C≡C—H，這就是水解必得乙炔的結構理由。理論上每公斤純碳化鈣可產生約 0.35 立方公尺乙炔，反應同時放熱，密閉容器內極易因升溫與升壓而破裂。

乙炔本身的危險性有三層：一是燃燒範圍寬達 2.5 至 81 vol%，稍有洩漏即落入可燃區；二是自燃溫度約 305 ℃、最小引燃能量僅約 0.02 mJ，靜電即足以點燃；三是乙炔為吸熱化合物，加壓超過約 2 kgf/cm² 時可在無氧狀態下自行分解爆炸，故鋼瓶內須以丙酮吸附於多孔物質中貯存。乙炔另會與銅、銀生成具敏感性的乙炔化物，含銅量高的合金因而不用於乙炔管線。

禁水性物質的水解產物是本科高頻對照題，宜整理成表記憶：鈉、鉀與氫化鈉遇水產生氫氣；碳化鈣產生乙炔；碳化鋁（Al₄C₃）產生甲烷；磷化鈣（Ca₃P₂）產生磷化氫；過氧化鈉則放出氧氣並大量放熱。這類物質在公共危險物品分類中歸於發火性液體、發火性固體及禁水性物質，其火災的抑制原理是隔絕水分並以乾砂、膨脹蛭石等惰性材料覆蓋，注水或使用水系泡沫反而助長反應。

延伸考點包括：問哪一種物質遇水生成甲烷、問乙炔的燃燒上限、問電石庫房為何要求乾燥通風，答題主軸都回到同一個結構事實——碳化物的碳以何種形式存在，決定水解後得到哪一種烴。