火災學與消防化學　申論題歷屆試題與參考架構

高層建築物發生火災時，其火勢發展延燒、煙流危害為何？人員避難時面對的風險為何？請分別詳述之。（25 分）

（25 分）

磷化鈣係屬發火性及禁水性物質，遇水起火之化學反應方程式為何？與其他類危險物品混合載運之危險性為何？請分別詳述之。（25 分）

（25 分）

假設液化石油氣之組成丙烷占 70%，丁烷為 30%，在完全燃燒狀態下，請計算其燃燒上限與下限各為何？（25 分）

（25 分）

請說明第一種、第二種、第三種及第四種乾粉滅火藥劑之主要成分及滅火原理為何？其第一種、第二種相關化學反應式各為何？（25 分）

（25 分）

海龍滅火藥劑被禁用之理由為何？請詳細說明海龍替代品中 FM-200、IG541 及 Novec 1230 其組成及滅火原理各為何？（25 分）

（25 分）

中部某一夜店發生火災造成重大傷亡，主要是該夜店使用泡棉作為隔音材料，泡棉主要成分元素含 C、H、O、N，請分別以火、煙及有毒氣體的角度分析造成如此傷亡的原因。若要提高泡棉難燃性，會加入含鹵素或是含 N、P、Si 之難燃劑，請說明其原理。（25 分）

（25 分）

公共危險物品之危險性是預防、搶救及事後調查鑑定上必要之知識，試詳述磷化鈣之危險性為何及其預防上應注意事項？（25 分）

（25 分）

某一建築物之廚房長、寬、高分別為 10 m × 5 m × 2.5 m，使用桶裝 20 kg之液化石油氣（內容物為丙烷）發生洩漏，請計算該液化石油氣達爆炸下限所需之洩漏量為多少公斤？假設不計房間之裝潢傢俱體積，室內氣密性良好無外洩至屋外，爆炸前之溫度為 20℃。 （25 分）

（25 分）

某 建 築 物 內 發 生 火 災 ， 火 焰 表 面 溫 度 為 827 ℃ ， 火 焰 面 的 輻 射 度（emissivity）為 0.75，火焰面積為 3 m2；為避免皮膚遭受輻射熱傷害，請計算滅火者與火焰面應保持的最小安全距離。 （假設條件：火焰面視為點熱源，熱輻射由熱源向四周空間均勻放射，且不考慮其他任何表面的反射熱；一般衣著情況下人體皮膚可以承受的極限熱通量為 2.8 kW/m2；Stefan-Boltzmann constant σ = 5.6704×10-8 W/m2-K4）（25 分）

（25 分）

請說明氣體的燃燒界限以及燃燒界限受壓力變化的影響，一般估計燃燒下限的方法有那些？（25 分）

（25 分）

請說明碳酸氫鉀（KHCO3）滅火時的化學反應及滅火原理。（25 分）

（25 分）

2021 年 10 月及 2022 年 1 月，在臺北市區道路及國道 3 號新竹路段，分別發生瓦斯鋼瓶和卡式瓦斯罐運輸車的交通意外，導致瓦斯容器散落路面的事故。請分別說明上述兩種瓦斯容器的內容物及其性質，以及該二類瓦斯容器運輸車輛發生交通事故致容器散落時，所可能產生的危害風險。（25 分）

（25 分）

請說明何謂中性面？中性面位置對煙氣流動有何影響？若一棟建築物高度為 20 公尺，頂部及底部開口可做為空氣流通用，其面積分別為 4 及8 平方公尺，火災發生時室溫為 25℃，火場溫度為 600℃，請計算中性面距離底部為多少公尺？（25 分）

（25 分）

就部分可燃性氣體而言，可能產生分解爆炸，此類爆炸與燃燒爆炸不盡相同。請就爆炸界限、爆炸的觸發條件，以及溫度和壓力對爆炸重要參數的影響，分析比較分解爆炸與燃燒爆炸兩者的異同。（25 分）

（25 分）

請說明氣體滅火藥劑 IG541 及 FM200 之藥劑特性、化學組成、滅火原理、滅火設計濃度、安全性及對環境之影響。（25 分）

（25 分）

試說明我國對公共危險物品之分類及美國國家防火協會（NFPA）之危險物品標示方法。（25 分）

（25 分）

物質發生燃燒，需具備可燃物、助燃物、熱能及連鎖反應等燃燒要素，請說明各燃燒要素之滅火方式，並列出氫氣在氯氣中燃燒之「連鎖反應」步驟。（25 分）

（25 分）

某一房間長、寬及高各為 13 m、10 m 及 2.5 m，燃燒 500 g 乳膠坐墊，煙霧之質量光學密度為 0.22 m2/g，試計算此房間內出口標示燈之能見度為若干？若火災的規模為 1.5 m×1.5 m，試問煙層底部降至離樓地板高度 1.5 m 處需時多少？（假設火場溫度為 827℃，室內溫度為 17℃，空氣密度為 1.22 kg/m3）（25 分）

（25 分）

物質暴露在空氣中因化學反應而產生自燃現象稱為自然發火，請說明影響自然發火之因素有那些？（25 分）

（25 分）

某製造二硫化碳工廠進行年度歲修，因施工焊接時，產生火花掉落下方有機酸洗滌塔內而引發火災，試說明二硫化碳屬於何類之公共危險物品？並說明其常溫之爆炸界限、危險性、引火燃燒之化學反應方程式及滅火方式？（25 分）

（25 分）

某工廠因反應爐溫度過高而發生火災爆炸，現場又因存放大量金屬鈉而造成搶救困難。請說明依「公共危險物品及可燃性高壓氣體製造儲存處理場所設置標準暨安全管理辦法」 ，金屬鈉屬於第幾類公共危險物品？又其危險性為何？此類化學災害，依災害現場搶救標準作業程序（H.A.Z.M.A.T.），應如何進行危害辨識？（25 分）

（25 分）

臺灣多數的中小型工廠與頂樓的加蓋多採鐵皮屋類型，鐵皮屋雖建築成本低，建築工序簡單，但因建材及結構特性，火災時常造成嚴重災情。試申論鐵皮屋建築物火災之特性。（25 分）

（25 分）

某醫院因住房電器設備使用不慎發生火災，經搶救後，發現多人因濃煙在大樓流竄的關係而在非起火住房罹難，試說明建築物中影響煙霧流動蔓延的主要因素有那些？（25 分）

（25 分）

請說明何謂閃火點（Flash point）及發火點（Ignition Temperature）？若汽油及高閃火點之沙拉油燃燒時，誤以水進行滅火，會產生何種現象，又原因為何？（25 分）

（25 分）

建築物發生火災時，因建築之密閉性及內部裝潢材料之多樣性，常產生濃煙或有毒氣體造成人員之危險，而為防止人命傷亡，採取的防煙對策之一為積極向外排煙。請說明在建築物火災中，如何積極將煙排出屋外？並說明各方法之缺點。（25 分）

（25 分）

請說明並舉例何謂蒸氣爆炸（steam explosion）以及其防範措施。（25 分）

（25 分）

何謂自然發火與準自然發火？熱之發生速度為影響自然發火的因素之一，試說明影響熱之發生速度的因素為何？（25 分）

（25 分）

含有粉塵的作業場所及倉儲常有粉塵爆炸的危險，試說明粉塵爆炸與一般氣體爆炸差異之處？並說明建築物及作業場所對於粉塵爆炸之防護對策為何？（25 分）

（25 分）

可燃性氣體或易燃性液體蒸氣（燃料）、空氣、火源（即燃燒三要素）同時存在時，是否一定會產生火災或爆炸現象？申論其原因。（25 分）

（25 分）

將高粱酒（酒精濃度 60%）灑在桌面上，於室溫下接觸火源，是否可被點燃？將啤酒（酒精濃度 5%）灑在桌面上，於室溫下接觸火源，是否可被點燃？申論其原因。（25 分）

（25 分）

爆炸現象 BLEVE 的英文全名為何？中文名稱為何？試述內含易燃性液體的容器於火場中發生 BLEVE 的過程？（25 分）

（25 分）

有機可燃物於火災現場會產生熱分解，並與空氣中的氧氣燃燒，燃燒過程常出現不完全燃燒。除了一氧化碳外，經熱分解後不完全燃燒下，還有那些物質可能產生？並說明一氧化碳的危害。（25 分）

（25 分）

丁二烯為內政部指定之可燃性高壓氣體，丁二烯之化學結構式、蒸氣密度、爆炸範圍等理化特性為何？有何危險性？並說明丁二烯氣體洩漏時之滅火措施？（25 分）

（25 分）

工安事故現場常有硫化氫（H2S）產生，試說明：

（一）硫化氫（H2S）之危險性？（5 分）

（二）事故現場如用檢知管（含硝酸鉛溶液）進行檢測，試寫出其檢測原理？（10 分）

（三）洩漏時之滅火措施？（10 分）

（25 分）

試以木材為對象，說明木材之主要成分？引發木材發火之危險溫度及其發火過程？（25 分）

（25 分）

某石化工廠煉製過程生成某未知產物，依消防法令，應先確認其物性，判定其為液體或固體，再進行分類試驗，試說明此未知產物為固體或液體之確認方式？並請說明「氧化性液體」試驗方法及判定方式為何？（25 分）

（25 分）

下圖系統中，熱貫流可分為下列三個階段：流體 A 與固體間的對流、固體內部的熱傳導、固體與流體 B 間的對流，若下圖的熱流通量（heat flux）為： q = U (TA − TB )推導出 U 與 hA, hB 和 k 的下列關係：（25 分）U = 1 d 1 + + hA k hB T1 T2截面積=A TA 固體hA流體B流體A k TB d hhBB

（25 分）

閃火點的測試方法有那兩種？那一種方法所測得的數值較高？為什麼？（25 分）

（25 分）

由磷酸二氫氨（NH4⋅H2PO4）滅火時的化學反應，說明磷酸二氫氨的滅火原理。（25分）

（25 分）

半導體光電產業所使用的矽甲烷（silane, SiH4）於室溫下外洩，不需要火源即會燃燒（自燃），此現象是否違反燃燒三要素中的燃燒需要火源？試由反應動力學與燃燒三要素中的火源關係說明其原因？（25 分）

（25 分）

依「公共危險物品及可燃性高壓氣體設置標準暨安全管理辦法」，乙醚為何類別公共危險物品？請依其理化特性，說明其危險性。洩漏時之滅火措施為何？（25 分）

（25 分）

某醫院某日晚間不慎發生火災，經消防人員搶救，幸無人傷亡，事後現場調查係屬電氣火災，再深入了解係因「焦耳熱異常」所造成，試說明「焦耳熱異常」發生原因及防範方法。（25 分）

（25 分）

某公寓凌晨發生火警，由 1 樓騎樓機車起火，除燒燬多輛機車外，火勢從樓梯間形成「煙囪效應」向上延燒，樓上住戶逃生困難，造成多人死亡。請說明「煙囪效應」產生原因及對火災煙氣流動的影響。（25 分）

（25 分）

「公共危險物品及可燃性高壓氣體設置標準暨安全管理辦法」中之第三類公共危險物品：發火性液體、發火性固體及禁水性物質。依物質在空氣中發火性、與水接觸之發火性或產生可燃性氣體進行判定，試寫出下列物質遇水之化學反應方程式（需平衡係數）：（每小題 5 分，共 25 分）

（一）磷化鈣（Ca3P2）

（二）氫化鈉（NaH）

（三）碳化鋁（Al4C3）

（四）碳化鎂（MgC2）

（五）三氯矽甲烷（Trichlorosilane）

（25 分）

請說明丙烯的分子結構、外觀狀態、蒸氣密度、閃火點及爆炸範圍等特性，當其洩漏時之滅火措施為何？（25 分）

（25 分）

請說明積污導電與金原現象，並比較其異同？（25 分）

（25 分）

請寫出 BC、KBC 與 ABC 等三種乾粉滅火藥劑受熱之化學反應式？（25 分）

（25 分）

請說明熱的自然對流與強制對流？以及火災發生時影響煙霧自然對流之因素？（25 分）

（25 分）

乙醚（C2H5OC2H5）及二硫化碳（CS2）皆為第四類公共危險物品之易燃液體，試計算 1 莫耳（mol）之該等液體於標準條件下（0℃，1 大氣壓）燃燒需多少公升之理論空氣量？並請就其密度、自燃溫度、閃火點、爆炸範圍及蒸氣密度等理化性質，討論此兩特殊易燃物於防災與救災時滅火劑選擇與特殊滅火程序。（25 分）

（25 分）

氧化性固體種類眾多，列舉於「公共危險物品及可燃性高壓氣體設置標準暨安全管理辦法」，屬第一類公共危險物品之氧化性固體，其自身雖無可燃性，但卻具有氧化性，故富於反應，常因加熱、衝擊或磨擦而起分解，可能釋出氧氣而致災，請寫出下列氧化性固體受熱分解之化學反應方程式（需平衡係數）。（每小題 5 分，共 25 分）氯酸銨（NH4ClO3）亞硝酸銨（NH4NO2）重鉻酸銨（(NH4)2Cr2O7）硝酸銀（AgNO3）硝酸鉛（Pb(NO3)2）

（25 分）

物質於常溫常壓下有固態、液態及氣態等物理三態的差異，請說明影響可燃性固體、液體及氣體燃燒難易或燃燒效果之因素。（25 分）

（25 分）

請說明爆炸之意義？爆炸時依火焰傳播速度，可區分成爆燃（Deflagration）及爆轟（Detonation），兩者有何差異？爆炸性物質對撞擊之敏感度甚高，影響其敏感度之因素有那些？（25 分）

（25 分）

消防法規定公共危險物品達管制量時，應在製造、儲存或處理場所以安全方法進行儲存或處理；試問公共危險物品有何危險性？對於避免混合危險發生，有何因應對策？試說明之。（25 分）

（25 分）

某冷凍工廠發生爆炸，造成氨氣外洩，試回答下列問題：

（一）請以化學反應式說明與氧氣進行燃燒時之反應及危險性。（10 分）

（二）現場若有氯氣存在時，易發生爆炸，試以化學反應式說明爆炸之起因及危險性。（10 分）

（三）洩漏時，應如何處理？試說明之。（5 分）

（25 分）

試述火災的特性，並說明消防人員從事滅火搶救工作時應有的作為。 （25 分）

（25 分）

可燃性氣體若與空氣適度混合，很容易引火燃燒，試敘述影響引火之因素。（25 分）

（25 分）