依含氮量重量百分比區分之硝化棉 C24H32O12(NO3)8，屬下列何者？（原子量：N = 14.01）

本題考點

硝化棉（硝化纖維素）依含氮量重量百分比之分級，須先由分子式算出氮所占的重量比例，再對照級距判斷。

正解理由

硝化棉的危險性與用途取決於硝化程度，而硝化程度以含氮量重量百分比表示。C24H32O12(NO3)8 中氮原子共八個，氮的總重為 14.01×8＝112.08；分子總重為碳 12.01×24＝288.24、氫 1.008×32＝32.26、氮 112.08、氧 16.00×36＝576.00，合計約 1008.6。故含氮量＝112.08÷1008.6×100％≒11.1％，落在弱棉藥約 10.5％至 12.5％的區間內，故選 B。

逐項排除

1. (A)

   強棉藥的含氮量約在 12.5％以上，硝化程度高、爆炸威力強，本題算得約 11.1％未達此門檻，不屬之。

2. (B)

   弱棉藥含氮量約 10.5％至 12.5％，與本題算得的 11.1％相符，多作為火棉膠、賽璐珞與塗料的成膜材料，為正解。

3. (C)

   脆棉指硝化程度更低的硝化棉，其含氮量低於弱棉藥的下限，與本題算出的 11.1％不合。

4. (D)

   焦棉藥並非硝化棉依含氮量區分的級別名稱，沒有對應的含氮量範圍，屬混淆用詞。

記憶點

硝化棉又稱硝化纖維素，是纖維素與硝酸、硫酸混酸進行酯化反應的產物。纖維素每個葡萄糖單元帶三個羥基，被硝酸酯基取代的數目決定硝化度，也就決定含氮量。含氮量之所以成為分級指標，是因為氮愈多代表分子內自帶的氧愈多，分解或燃燒時不必依賴周圍空氣供氧，反應速率因而遠高於一般可燃固體。

計算這類題目有三個要領。第一，數清楚氮原子數，本題括號外的下標 8 同時作用在 NO3 上，故氮為八個。第二，氧要分開累計：主結構的 O12 再加上八個硝酸酯基帶進來的 24 個氧，共 36 個氧，漏算後者會使分母偏小、百分比偏高而誤判級距。第三，原子量取值略有差異時（碳取 12 或 12.01、氫取 1 或 1.008），算出的百分比仍落在同一級距，不影響判斷，因此考場上不必追求小數點後多位。

含氮量與用途的對照是常見的延伸考點：硝化程度高者多用於發射藥與爆破用途，硝化程度較低者則用於火棉膠、賽璐珞、油漆與塗料。硝化棉另一個必考的危險特性是自然發火：製造過程殘留的酸若未洗淨，會催化硝酸酯鍵水解並放熱，熱量蓄積在棉團內部而導致自燃，因此保存上採含水或含酒精的濕潤狀態並添加安定劑。

易混淆概念對照：硝化棉與硝化甘油同屬硝酸酯類，都靠分子內含氧自行分解，差別在前者為固體纖維狀、後者為液體；硝化棉與未硝化的棉花差別則在後者須取用周圍空氣中的氧才能燃燒，燃燒速率差了數個數量級。相關考點還包括由含氮量反推級別、由級別反推用途，以及與其他自反應性物質的危險程度比較。