化石燃料

一 、 煤

(1) 成因 : 煤是植物堆積在地層中，因地殼變動等因素作用，於高溫、高壓及缺氧等條件下，歷經 數百萬年以上的時間，緩慢分解而形成的黑色物質 。

(2) 成分：煤的主要成分是碳，並含有少量氫、氧、氮、硫 。

(3) 煤是目前地球上儲存量最豐富的化石燃料，主要分布在北緯 30^oC~70^oC 之間，按目前的生產 速度，科學家估計可開採 200 年。

(4) 台灣雖然有煤礦，但因蘊藏量有限、煤層甚薄、開採成本太高，已於 2001 年起全面停產而 仰賴進口，為全球第三大煤進口國 。全前煤炭進口量前三名依次為：日本、韓國、台灣。

(5) 分類 : 依碳化程度分為泥煤、煙煤、褐煤、無煙煤 。碳化程度愈高，每克燃燒放熱愈多。

種 類	泥 煤	褐 煤	煙 煤	無煙煤
含碳百分率 (%)	50~60	60~75	75~90	90~95
燃燒熱 (cal/g)	2000~3000	3000~5500	5500~7000	7000~8000

(6) 乾餾 ：將煤隔絕空氣加高溫使之分解的過程，稱為乾餾 。

(a) 煤氣為家庭或工業中重要燃料，主要成分為氫與甲烷 。

(b) 煤溚為黏稠的液體，成分複雜，可分餾出多種有用的有機物質。

(c) 煤焦的用途：

<1> 冶煉金屬的還原劑。

2Fe₂O₃ + 3C --> 4Fe + 3 CO₂

<2> 製造水煤氣 (H₂ + CO) 的原料。

                  △

C + H₂O _(g) --> CO_(g) + H_2(g)

<3> 火力發電廠的燃料。

二、 天然氣

(1) 來源：存在於砂石或岩層底的下面，由地面鑿井，此混合氣體即自行逸出 。

(2) 成分：主要成分是甲烷 ( 約含 48~90%) 及乙烷 ( 約含 6~18%) 。

(3) 用途：

(a) 天然氣是大都會區的主要家庭燃料，天然氣為無

臭、無毒的氣體 。

註 ：在氧氣充足的情況下燃燒，會產生藍色火焰並生

成水和二氧化碳；如果氧氣不足，則 會產生無

色、有毒的一氧化碳氣體或碳黑。

(b) 天然氣是工業上製造氫的重要原料，也可用以製造氨、尿素及甲醇 。

三、石油

(1) 形成：石油為數億年前的浮游生物及動植物 的殘骸堆積在海底下，逐漸形成沉積物，在缺氧 環境下經細菌作用，將碳水化合物中的氧逐漸耗掉；又因高溫與高壓的作用，經過數 百萬年後，有機物逐漸受到熱裂解而生成的黑色物質。

(2) 成分：石油為多種碳氫化合物 ( 烴類 ) 的混合物，主要成分為烷類。

(3) 分餾：將原油中的各種成分，依其沸點高低不同的性質，藉加熱方法予以分餾的過程 。

 註：家庭常見的桶裝液態化瓦斯(液化石油氣)是石油分餾的產物，主要成分為丙烷和丁烷。液化石油氣(liquefied petroleum gas，簡稱LPG)。

(4)辛烷值

          (a)引擎震爆：當汽油蒸氣在汽缸內燃燒時，常因燃燒急速而發生引擎震爆之現象，此不但損害引擎，且降低引擎動力。實驗顯示，烴類的化學結構在震爆上有極大的影響，不同的烴類以其不同的抗震性。

          (b)辛烷值：

<1>意義：燃料的抗震程度以辛烷值表示。

註：辛烷值愈大，表示汽油的抗震爆能力愈大。辛烷值愈小，表示汽油的震爆情形愈嚴重。

註：直接由原油分餾得到的汽油，辛烷值約55，汽車震爆情形嚴重。

<2>標準：正庚烷的抗震爆能力甚差，其辛烷值定為零；而異辛烷的抗震爆能力甚優，其辛烷值定為100。

<3>測定：95無鉛汽油在標準引擎中燃燒，其產生的震爆程度與95%體積異辛烷、5%體積正庚烷之混合燃料產生的震爆相同。註：汽油之辛烷值95，並非表示該汽油內含95%之異辛烷，因該汽油實際是否含有異辛烷和正庚烷並未被判定。

(5)含鉛汽油與無鉛汽油：

(a)含鉛汽油：早期在汽油中添加四乙基鉛﹝(C₂H₅)₄Pb﹞(俗稱汽油精)當作抗震劑，稱為含鉛汽油。含鉛汽油燃燒會產生鉛氧化物累積在引擎內而損害引擎，於是加入二溴乙烷作為鉛清除劑，可產生溴化鉛排出，但卻也造成鉛汙染問題。

(b)無鉛汽油：汽油中加入甲基第三丁基醚(MTBE)、甲醇、乙醇、第三丁醇等抗震劑來取代四乙基鉛，稱為無鉛汽油。燃燒後不會造成鉛汙染，且可提昇辛烷值。

(6)觸媒轉化器：

              汽油燃燒廢氣中的氮氧化物、一氧化碳和碳氫化合物會造成空氣汙染。加裝觸媒轉化器，將廢氣轉變成氮氣、二氧化碳和水，但鉛氧化物會使觸媒轉化器阻塞而失去功能，稱為觸媒中毒，因此改用無鉛汽油。

圖片來源：翰林版基礎化學(全)