110 身心障礙特考四等 化學工程 工業化學概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查工業用水依用途分類，並要求說明各類用水的功能與實例。分類時以水在製程或廠務中「拿來做什麼」為準，不是依水源或水質分類。此題不涉及法條或計算公式。

解題方法

可由工廠的主要用水環節切入，依序整理為：製程用水、冷卻用水、鍋爐用水、清洗用水及生活用水。不同教材的分類名稱與細分方式略有差異，作答時應說明用途並舉例，讓分類標準清楚。

• 製程用水：直接參與生產流程，成為原料、溶劑、反應介質或產品的一部分。例如化學反應配料用水、染整製程中的染液配製用水、飲料調配用水。
• 冷卻用水：移除製程設備或物料的熱量，以控制操作溫度。例如冷卻塔循環水、熱交換器冷卻水、反應器夾套冷卻水。
• 鍋爐用水：經處理後送入鍋爐產生蒸汽，供加熱、蒸餾或動力設備使用。例如鍋爐給水及蒸汽冷凝水回收後再利用。

核心觀念

高分子複合材料是由高分子材料與一種或多種其他材料組合而成的多相材料。高分子通常作為基材，負責包覆、固定並傳遞外力；添加的補強材或填充材則用來提升強度、剛性、耐熱性、耐磨性或降低成本。常見補強材包括玻璃纖維、碳纖維與芳香族聚醯胺纖維；基材則可分為熱塑性高分子與熱固性樹脂。

本題重點是掌握複合材料的基本組成，並能列出常見的成形製造方法。製程選擇會受到基材種類、補強材形態、產品形狀與生產量影響。

解題方法：先定義，再列製程

作答時，先說明「基材＋補強材或填充材」的組成與分工，再列舉四種常用製法。製程名稱應具體，並簡述其基本作法，避免只列出含義相近的名詞。

常用製造方法如下：

1. 手積層法（hand lay-up） 將纖維布或纖維墊鋪放於模具中，逐層塗佈樹脂並排除氣泡，待樹脂固化後脫模。設備簡單、適合大型或少量產品，但人工需求較高，品質較依賴操作。

2. 噴佈成形法（spray-up） 以噴槍將切短纖維與樹脂同步噴佈於模具表面，再壓實、固化成形。適合形狀較大的玻璃纖維強化塑膠製品，生產效率通常高於手積層法。

核心觀念

染料是能使纖維材料呈現色澤的化合物。要成為實用染料，除了分子本身具有顏色，還須能在染色過程中被纖維吸收或結合，並在使用時保持一定牢度。因此，本題分成兩部分：一是染料的基本性能條件，二是依分子化學結構列舉常見類別。

解題方法

先從「看得見顏色、染得上纖維、染後不易褪色」三個功能面向整理染料的必要性能，再補充染色操作及使用安全等實用要求。化學結構分類則以染料分子的主要發色骨架為依據，列出三種常見類別即可。

染料應具備的條件

1. 具有鮮明且適當的色澤：分子需含有發色基團，能吸收可見光，使纖維呈現所需顏色；色光、濃度及遮蓋性也須符合用途。
2. 對纖維具有親和力：染料須能被纖維吸附、擴散並固著，或能透過媒染、化學反應等方式與纖維結合，否則容易在染色或後續水洗時脫落。
3. 染色牢度良好：染後應能耐洗、耐光、耐摩擦，並視用途具備足夠的耐汗、耐熱及耐化學藥品等性能。
4. 染色性能適於加工：應有適當的溶解性或分散性、染色速率與均染性，方便操作並使纖維著色均勻。

核心觀念

本題考醇與羧酸的酯化反應。醇提供烷氧基 $-OR'$，羧酸提供酰基 $RCO-$；兩者反應生成酯與水。一般反應可表示為：

其中 $R$、$R'$ 為烴基。酯化通常以酸作為催化劑，且反應具有可逆性。

解題方法

書寫時將羧酸的 $-OH$ 與醇的 $H$ 合成水，剩餘的 $RCO-$ 與 $-OR'$ 結合形成酯。依此辨認兩組反應物的碳鏈與官能基，再寫出酯的結構式並檢查原子數是否守恆。

分題作答

（一）醇與酸的通用酯化反應

（二）指定反應

1. 乙醇和醋酸

乙醇為 $\mathrm{CH_3CH_2OH}$，醋酸為 $\mathrm{CH_3COOH}$。生成的酯為乙酸乙酯：

反應物與生成物兩側皆有 4 個碳、8 個氫及 3 個氧，符合原子守恆。