下列何者為乙炔分解之化學反應式？

本題考點

乙炔的分解爆炸反應式，以及反應熱正負號與化學式的判讀。

正解理由

乙炔的分子式為 C2H2，其分解爆炸是在無氧狀態下自行分解為碳與氫的反應，反應式為 C2H2 → 2C + H2，且屬放熱反應，每莫耳約放出 54.2 kcal，故將熱量寫在生成物側並冠以正號。正因為分解本身即可放熱，乙炔在高壓或受衝擊時不需要氧氣也能發生分解爆炸。四個選項中同時具備正確化學式、正確原子數平衡與正確放熱表示者僅有一項，故選 D。

逐項排除

1. (A)

   C2H6 為乙烷而非乙炔，所寫的是乙烷分解為碳與氫的形式，分子式已與題目所問的乙炔不符。

2. (B)

   C2H4 為乙烯而非乙炔，分子式與題目所問的乙炔分解反應不符。

3. (C)

   化學式 C2H2 → 2C + H2 本身正確，但將熱量寫成 -108.4 kcal/mol，等於把乙炔分解描述為吸熱反應，與其放熱的分解特性及數值均不符。

4. (D)

   化學式為 C2H2、生成物碳與氫的原子數平衡，且以 +54.2 kcal/mol 表示放熱，與乙炔分解爆炸的實際反應一致，為本題答案。

記憶點

乙炔是典型的吸熱化合物，其生成熱為正值，代表由碳與氫合成乙炔時必須吸收熱量，分子本身處於能量較高、較不安定的狀態。既然生成過程吸熱，逆向的分解過程就會放熱，放出的熱量與生成熱數值相同、符號相反，約為每莫耳 54.2 kcal。這個能量關係是本題的核心：分解爆炸不需要氧化劑參與，只要外界給予足夠的起始能量，分解一旦開始便靠自身放出的熱量維持傳播，因此乙炔即使在純物質狀態下也可能爆炸。

會發生分解爆炸的氣體並不只有乙炔，環氧乙烷、聯胺、臭氧、一氧化二氮等也屬同一族群，共同特徵都是生成熱為正值或分子內含有不安定的鍵結。與之對照的是一般可燃性氣體，例如甲烷或丙烷，其生成熱為負值，必須與空氣形成在爆炸界限範圍內的混合氣才會爆炸，這種爆炸稱為混合氣爆炸。乙炔的爆炸界限約為體積百分之二點五至八十一，範圍在可燃性氣體中極寬，加上分解爆炸的可能性，使其危險性特別受重視。

由這個性質衍生出的安全設計觀念，是乙炔不以單純的高壓氣體形式儲存，而是將其溶解於丙酮並使容器內填充多孔性物質，藉此分散氣體、抑制分解反應在容器內傳播，同時限制其使用壓力。此外乙炔與銅、銀等金屬接觸可能生成具敏感性的金屬乙炔化物，因此輸送管線的材質選用也是常見的命題點。分解爆炸的發生與壓力關係密切，壓力愈高，分解一旦起始就愈容易向周圍傳播，這正是使用上以限制壓力作為主要安全設計方向的原因。解本題時的判讀順序可以固定為：先看化學式是不是乙炔，再看碳與氫的原子數是否平衡，最後看熱量的符號是否表示放熱，三關通過的選項才是答案。