若硝化纖維之化學式為 C24H32O12(NO3)8，則其硝化度為多少%？

本題考點

硝化纖維「硝化度」的定義與算法——硝化度即分子中氮元素所占的重量百分比，須以各元素原子量加總後相除，不可用原子個數比。

正解理由

依硝化度定義，硝化度＝氮總重量÷分子總重量×100%。C24H32O12(NO3)8 的元素組成為碳 24、氫 32、氮 8、氧 12＋24＝36。各部分重量為碳 24×12＝288、氫 32×1＝32、氮 8×14＝112、氧 36×16＝576，分子量合計 288＋32＋112＋576＝1008。故硝化度＝112÷1008×100%＝11.11%，故選 B。

逐項排除

1. (A)

   8.02% 接近以「原子個數」計算的結果：氮 8 個÷總原子數（24＋32＋36＋8）100 個＝8.0%，硝化度定義的是重量比而非個數比，故不成立。

2. (B)

   11.11% 等於 112÷1008，與硝化度的重量比定義一致，數值也落在賽璐珞等工業用硝化纖維的含氮量範圍，為本題應選者。

3. (C)

   13.44% 是火棉（無煙火藥用強硝化棉）的典型含氮量，對應硝基取代程度更高的分子，與題給化學式的八個硝基不相符。

4. (D)

   15.01% 已超過纖維素完全三硝化（每葡萄糖單位三個硝基）的理論上限約 14.14%，在化學上不可能達到。

記憶點

硝化纖維（nitrocellulose）由纖維素與硝酸進行酯化反應製得，纖維素重複單位 C6H10O5 上有三個可被硝化的羥基，每個羥基被硝基取代一次即多一個 NO₃。題給的 C24H32O12(NO3)8 相當於四個葡萄糖單位共接上八個硝基，平均取代度為 2.0，因此含氮量落在 11% 附近；若三個羥基全被取代（纖維素三硝酸酯 C6H7O2(NO3)3，分子量 297），含氮量＝42÷297＝14.14%，即為理論上限。這條上限是判斷選項合理性的第一道濾網——凡超過 14.14% 的數值一律可以排除。

含氮量同時決定用途與危險性，可整理成對照表：含氮約 10.5～11.5% 者用於塗料、油墨與賽璐珞（早期底片、桌球、眼鏡框）；11.5～12.3% 為工業級；12.6～13.5% 為火棉，用於無煙火藥與推進劑，燃燒速度與爆發威力隨含氮量升高而增大。因此同一個化學式改動硝基數目，就能改變整題的答案與情境，命題者常以此設計干擾項。

危險特性方面，硝化纖維屬自反應性物質：分子內同時具備可燃的碳氫骨架與提供氧的硝基，氧平衡較一般可燃物大幅改善，燃燒不依賴外界空氣，故一旦起火無法以窒息法有效抑制，且乾燥狀態下受摩擦、撞擊或日照即可能發火，長期貯存會因自身緩慢分解放熱而蓄熱自燃，故商業上常以水或酒精潤濕貯運以降低危險性。1929 年美國克里夫蘭醫院硝化纖維底片火災、多起賽璐珞工廠火災都與其分解放熱及生成大量二氧化氮等毒性氣體有關。

延伸考點三類：①同型計算題會換成硝化甘油 C3H5(NO3)3 求含氮量（42÷227＝18.5%）或求氧平衡；②自反應性物質、有機過氧化物的自然發火與蓄熱條件常合併出題；③硝化度與燃燒速度、發熱量的正相關性，可與燃燒熱、熱釋放率的計算題串接。