在乙炔氣瓶內加入丙酮以溶解乙炔氣，主要是防止那一種爆炸？

本題考點

乙炔（C2H2）屬分子內含三鍵之不安定吸熱化合物，加壓後即使沒有氧化劑也會自行分解放熱，鋼瓶內填充丙酮正是針對這種爆炸型態。

正解理由

依燃燒學對爆炸型態的分類，爆炸可分為物理性爆炸（蒸氣爆炸、壓力容器破裂）與化學性爆炸（氧化反應、分解反應、聚合反應、反應失控）。乙炔的生成熱為正值，屬吸熱化合物，在約 2 kgf/cm² 以上之加壓狀態下受到衝擊、摩擦、熱或火花，即可在無空氣的封閉容器內分解成碳與氫並放出大量熱，形成氣體分解爆炸。鋼瓶內裝填多孔質材料並浸潤丙酮，使乙炔以溶解態分散於液相、降低氣相中乙炔的分壓與連續氣柱，分解連鎖便無法傳播，故選 C。

逐項排除

1. (A)

   自然發火型爆炸指物質自身氧化蓄熱、溫度累積至發火點，如油布堆積或稻草堆蓄熱，與乙炔在鋼瓶中加壓分解的機制無關。

2. (B)

   蒸氣爆炸屬物理性爆炸，是液體急速受熱汽化、體積瞬間膨脹所致，例如高溫熔融金屬遇水，乙炔瓶內並非此機制。

3. (C)

   乙炔為吸熱化合物，加壓下可在無氧狀態分解放熱，丙酮溶解即為抑制此分解，敘述相符，為正解。

4. (D)

   反應失控型爆炸多發生於化學反應器內放熱反應散熱不良而溫度暴走，屬製程控制範疇，與鋼瓶填充丙酮的目的不同。

記憶點

乙炔的危險性來自它的鍵能結構。碳碳三鍵雖然鍵能高，但整個分子的標準生成熱約為 +227 kJ/mol，也就是說乙炔本身「儲存」了額外的能量，分解成固體碳與氫氣時反而放熱，這與甲烷、丙烷等生成熱為負值的烷類完全不同。烷類必須有空氣中的氧才會燃燒放熱，乙炔卻可以在完全沒有氧化劑的封閉容器內，僅靠外界給予的引發能量便啟動 C2H2 → 2C + H2 + 熱 的自我維持分解，這正是分解爆炸與一般氧化爆炸最根本的分界。同屬分解爆炸性物質的還有環氧乙烷、聯氨、臭氧、疊氮化物與若干過氧化物，考題常成組出現，記憶時可用「乙炔、環氧乙烷、聯氨、臭氧」四者並列。

溶解乙炔鋼瓶的設計邏輯值得完整理解。瓶內先充填矽藻土、木炭粉或矽酸鈣等多孔質，把容器內部切割成無數細小孔隙，再灌入丙酮。丙酮對乙炔的溶解度極高，在常溫、約 15 kgf/cm² 下每單位體積丙酮可溶解約 25 倍體積的乙炔，因此鋼瓶能以較低的自由氣相分壓儲存大量乙炔。多孔質同時扮演消焰間隙（quenching distance）的角色：即使局部發生分解，火焰在細孔中因散熱面積大而無法維持傳播，分解連鎖被截斷在起點。這種「降低分壓＋消焰間隙」的雙重設計思路，與可燃性氣體管線加裝阻焰器（flame arrester）的原理同源。

易混淆概念可整理為三組對照：其一，物理性爆炸（蒸氣爆炸、BLEVE、壓力容器超壓）不涉及化學鍵重組，化學性爆炸則必有反應；其二，氧化爆炸需要燃燒三要素齊備，分解爆炸只需可燃物與引發能量，惰化（加入氮氣、二氧化碳降低氧濃度）對分解爆炸無效，這是常見陷阱；其三，聚合爆炸（如氯乙烯單體、丙烯腈）是單體連鎖聚合放熱所致，與分解方向相反。

相關考點延伸：乙炔的燃燒範圍約 2.5%～81%，是常見可燃氣中範圍最寬者之一，命題者常把「燃燒範圍最寬」「分解爆炸」「丙酮溶解」三個關鍵字互相搭配出題；另外亦常以乙炔與銅、銀接觸生成乙炔化物（爆炸性金屬鹽）為由，考「輸送乙炔的配管不得使用銅含量過高之材質」，可一併記憶。