DSE 化學化石燃料和碳化合物攻略｜分餾+命名+烷烯+聚合物陷阱+真題
Topic V 化石燃料考石油分餾、裂解、碳的獨特性、烷烴/烯烴/烷醇/烷酸通式與 IUPAC 命名、加成/取代反應、五大加成聚合物同溫室效應。本篇拆解 HKEAA 考法、8 張必背 flashcard、5 大失分陷阱同兩題真題 walkthrough。
Topic V 化石燃料同碳化合物係 Paper 1B 嘅「分數大戶」— 2019 至 2024 每屆必有一條完整 structured question 集中喺呢度，加埋 MC 通常拿到 12–15 分。呢個 topic 覆蓋嘅內容極闊：由石油分餾（工業化學）跳到有機命名（結構與規則），再由烷烴烯烴反應（機理）延伸去加成聚合物同環境議題。
考生最易失分嘅位好集中：完全 vs 不完全燃燒產物寫漏 CO、烷烴通式寫錯（CnH2n+2 不是 CnHn+2）、同分異構物定義漏「分子式相同」、加成反應同取代反應撈亂、聚合物重複單位畫錯括號。呢篇會按 HKEAA 四個 sub-section — 石油分餾、同系列與命名、烷烴烯烴、加成聚合物 — 逐個拆解。
HKEAA 呢 topic 要求：四個 sub-section
指引將 Topic V 拆為四個 sub-section，由工業（石油分餾）落到結構命名再落到反應機理，最後連環境議題（溫室效應、CO 毒性、塑膠污染）。HKEAA 要求考生既能寫結構式，亦要識用 IUPAC 命名、識區別加成同取代、識寫重複單位。
指引要求考生「闡述石油分餾同裂解嘅原理同工業應用」、「根據 IUPAC 命名規則命名簡單有機化合物」、「區分烷烴同烯烴嘅反應類型同測試」、「以通式寫出加成聚合物嘅重複單位」、「討論化石燃料使用對環境嘅影響」。整個 topic 強調 structure ↔ reactivity ↔ application 三重連結。
| 題型 | 常見問法 | 2019–2024 頻率 |
|---|---|---|
| MC | 通式判斷、IUPAC 命名、異構物數目 | 每年 5–7 題 |
| Structured | 燃燒方程、Br₂/KMnO₄ 測試、重複單位 | 每年必出 1 題 |
| 實驗 | 裂解裝置、區分烷烴烯烴觀察 | 2020、2022、2024 |
| 環境議題 | 溫室氣體列舉、CO 毒性機理 | 2021、2023 |
必背 flashcard · 8 張核心
Topic V 嘅 flashcard 特別緊要 — 通式、命名規則、測試試劑三件都係「記錯即錯到尾」。
① 四大同系列通式（背到滾瓜爛熟）
前綴（1-8 C）：meth-、eth-、prop-、but-、pent-、hex-、hept-、oct-。
② 同系列三項特徵
題型：Paper 1 常俾一條資料問「以下邊組屬同系列」，就要核對呢三點。
③ IUPAC 命名三步驟
例：CH₃CHCH₃—CH₂—CH₃ 命名為 2-methylbutane（主鏈 4 C，甲基喺 C2）。
④ 同分異構物 isomer 定義
例子：C₄H₁₀ 有 n-butane（直鏈）同 2-methylpropane（isobutane，支鏈）兩個異構物；C₄H₈ 則有 but-1-ene、but-2-ene、2-methylpropene 三個。
⑤ 完全 vs 不完全燃燒
例：2CH₄ + 3O₂ → 2CO + 4H₂O（不完全）；CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O（完全）。
⑥ 烷烴 vs 烯烴測試（Br₂ / KMnO₄）
烯烴 + 酸化 KMnO₄(aq)：紫色褪色變無色 Mn²⁺，生成二元醇。烷烴唔反應。兩個測試都要「即時褪色」先係烯烴。
⑦ 加成聚合重複單位書寫
五大聚合物：PE (CH₂=CH₂)、PP (CH₂=CHCH₃)、PVC (CH₂=CHCl)、PS (CH₂=CHC₆H₅)、PMMA (CH₂=C(CH₃)COOCH₃)。
⑧ 溫室氣體 + 環境影響
CO 毒性：與血紅蛋白形成 carboxyhaemoglobin，阻止氧氣運輸 → 缺氧窒息。裂解催化劑：熾熱瓷片 / Al₂O₃ / SiO₂。
⑨ Cracking 裂解工業用途（必背）
工業價值三個：(1) 將過剩 heavy fraction 變緊缺嘅 petrol；(2) 產出 alkene 做加成聚合原料；(3) 產 H₂ 副產品供 Haber process。實驗室裝置用熾熱瓷片、paraffin oil，氣體收集測試 Br₂ 褪色即證含 alkene。
⑩ 五大加成聚合物用途 + PVC 氯副作用
PVC 焚燒陷阱：含 Cl，焚燒時產生 HCl 氣體 + 致癌二噁英 (dioxin)，環保上係問題產品。考過問「點解 PVC 唔適合用嚟燒」— 寫 HCl + dioxin 兩件。
高頻陷阱 · 5 個最典型失分位
陷阱 1：完全 vs 不完全燃燒產物混亂
寫「不完全燃燒產生 CO₂ 同 H₂O」— 錯！不完全燃燒嘅 key product 係 CO（carbon monoxide）或碳微粒 C，係因為氧氣不足，碳冇完全氧化。正確寫法：「氧氣不足時產生 CO 同/或 C(s) 碳煙，放熱較少」。
真題：2023 DSE Chem Paper 1B Q10(a) 要寫 butane 不完全燃燒嘅 balanced equation，考評員報告指出近四成考生仍寫 CO₂ 做產物，零分。
陷阱 2：烷烴通式寫錯（CnHn+2 而非 2n+2）
烷烴 CnH2n+2、烯烴 CnH2n、烷醇 CnH2n+1OH、烷酸 CnH2n+1COOH。檢驗：C₂H₆ (ethane) → 2×2+2=6 ✓；C₂H₄ (ethene) → 2×2=4 ✓。
記憶鉤：飽和烷有「兩端各加 H」先多 2；烯烴有個 C=C 雙鍵少 2 個 H → 剛好 2n。
真題：2021 DSE Chem Paper 1A Q16 問 C5H12 屬邊個同系列，約兩成考生答烯烴（錯，C₅H₁₀ 先係烯烴）。
陷阱 3：同分異構物定義漏「分子式相同」
Isomer 完整定義：「分子式相同但結構式不同嘅化合物」。兩個條件缺一不可。
反例：ethanol 同 methoxymethane 分子式同為 C₂H₆O，結構式唔同（CH₃CH₂OH vs CH₃OCH₃），係一對 isomers。N-butane 同 2-methylpropane 分子式同為 C₄H₁₀，也屬異構物。
若考生只寫「結構唔同嘅化合物」，MCQ 會中伏啲 distractor。
真題：2022 DSE Chem Paper 1B Q9(b) 問 isomer 定義，約三成考生漏寫「分子式相同」失分。
陷阱 4：加成 vs 取代反應撈亂
寫「烯烴 + Br₂ 係取代反應」— 錯，烯烴有 C=C 雙鍵，Br₂ 加入雙鍵變兩條單鍵，係加成 (addition)。烷烴冇雙鍵，Br₂ 要喺 UV 下抽取 H 再放 Br，係取代 (substitution)，產物有 HBr。
簡單分辨：加成冇放出細分子（一切原子保留喺產物），取代必定放出 HCl / HBr 等副產品。
真題：2024 DSE Chem Paper 1B Q10(c) 要分類 CH₄ + Cl₂ 同 CH₂=CH₂ + Br₂ 反應類型，約三成考生對調。
陷阱 5：聚合物重複單位括號寫錯
寫 CH₂CH₂n 或 CH₂CHCln 冇方括號；或者寫 [CH₂=CH₂]n 保留雙鍵（錯！聚合後 C=C 已打開）。正確 PE 寫法：—[—CH₂—CH₂—]n— 或 —(CH₂CH₂)n—，鍵在兩端伸出、無雙鍵。
PVC 寫法：—[—CH₂—CHCl—]n—，Cl 必須喺交替碳上（head-to-tail polymerisation）。
真題：2020 DSE Chem Paper 1B Q10(d) 要畫 PVC 重複單位，考評員報告指出常見失分位係保留 C=C 或者漏括號。
陷阱 6：石油分餾 fraction 名稱 vs 沸點範圍搞亂
塔頂（低 b.p.、carbon 少、揮發性高）至塔底：
① Refinery gas (C₁–C₄, <40°C) — LPG 爐具；② Petrol / Gasoline (C₅–C₁₀, 40–175°C) — 汽車；③ Naphtha (C₇–C₁₄) — 化工原料；④ Kerosene (C₁₁–C₁₅, 175–250°C) — 噴射機；⑤ Diesel (C₁₅–C₂₀, 250–350°C) — 柴油車；⑥ Lubricating oil (C₂₀–C₅₀) — 潤滑；⑦ Bitumen (>C₇₀) — 瀝青。
常考陷阱：塔頂「冷」塔底「熱」，但fraction 係向上流動時冷卻凝結 — 所以塔頂收到嘅係最唔容易凝結嘅低 b.p. 氣體，唔係塔底直接分層。
陷阱 7：Cracking vs Reforming 撈亂
Cracking：長鏈 → 短鏈 + alkene，增加 petrol 產量 + 提供 alkene 原料。用 Al₂O₃ / zeolite，500°C。Reforming：直鏈 → 支鏈 / cyclic / aromatic，提升辛烷值（octane rating）防止 engine knock，唔改變碳數。用 Pt / Re 催化劑。
兩者工業目標完全唔同 — cracking 增量、reforming 升質。
答題 framework · Level 5 vs Level 4 分水嶺
有機反應題俾分三層：「反應物 + 條件 → 反應類型 → 產物命名/結構」。Level 4 寫到反應物產物，Level 5 要點名條件（UV、催化劑）同反應類型（加成/取代/聚合）先 full mark。
| 層次 | Level 4（一般） | Level 5（拎滿分） |
|---|---|---|
| 反應條件 | 「加 Br₂」 | 「喺 UV 或日光下 / 喺暗處」— 條件決定反應 |
| 反應類型 | 「烯烴同 Br₂ 反應」 | 「屬加成反應 (addition)，C=C 打開變 C—C，原子全部保留」 |
| 產物 | 「生成 dibromo 化合物」 | 「產物 1,2-dibromoethane (CH₂BrCH₂Br)，兩個 Br 喺相鄰碳」 |
真題 walkthrough · 2 題
真題 1：2023 Paper 1B Q10 · 4 marks · 丁烷燃燒 + 環境
題目（paraphrase）：(a) 寫出 butane (C₄H₁₀) 完全同不完全燃燒嘅 balanced equation；(b) 解釋為何不完全燃燒對人類健康構成威脅。
Model answer：(a) 完全：2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O (1)；不完全（示例）：2C₄H₁₀ + 9O₂ → 8CO + 10H₂O (1)。(b) 不完全燃燒產生 CO（一氧化碳），CO 同血紅蛋白嘅結合力強過 O₂ 200 倍以上，會優先佔住血紅蛋白，阻止氧氣運輸 → 組織缺氧、窒息、嚴重可致命 (1)(1)。
Level 5 vs Level 4：Level 4 寫到 CO 有毒 = 1/2 分。Level 5 要解釋「carboxyhaemoglobin + 阻止 O₂ 運輸」因果鏈先攞 full mark。
真題 2：2022 Paper 1B Q9(b-d) · 4 marks · 異構物 + PVC 重複單位
題目（paraphrase）：(b) 畫出 C₄H₁₀ 所有異構物嘅結構式並命名；(c) 解釋同分異構物嘅定義；(d) 畫 PVC 嘅單體同重複單位。
Model answer：(b) 兩個 — n-butane (CH₃CH₂CH₂CH₃) 同 2-methylpropane (CH₃CH(CH₃)CH₃) (1)。(c) 異構物定義：分子式相同，但結構式/原子連接方式不同嘅化合物 (1)。(d) 單體：CH₂=CHCl (chloroethene / vinyl chloride) (1)；重複單位：—[—CH₂—CHCl—]n—，C=C 已打開變成單鍵，兩端有鍵伸出去連接下一個單位 (1)。
失分位：(b) 好多考生仲畫埋 cyclobutane 做第三個異構物，但 cyclobutane 係 C₄H₈ 唔係 C₄H₁₀，計錯分子式。(d) 保留 C=C 或者漏方括號扣分。
Addition polymer = "a polymer formed by opening of C=C double bonds of many monomer units, linking them into long chains with no other product"。Addition reaction = "C=C double bond opens, both atoms of reagent add across the two carbons, no small molecule released"。Substitution reaction = "an H atom in alkane is replaced by another atom/group, releasing HX"。Homologous series = "a series of compounds with the same general formula, differing by CH₂ unit, showing gradation of physical properties and similar chemical properties"。漏「open of C=C / no small molecule / gradation」呢啲 keyword，Level 5 題目頂多攞 4/5 分。
學習路徑 · 3 步打通
去 /dse-chem/fossil-fuels/ 查齊通式 + IUPAC 命名 + 五大聚合物表。
去 L1 Flashcard 區 用 spaced repetition 念四大同系列通式。
下載 DSE 神器 化學 App，篩 Topic V 做 45 MC + 15 structured 包括燃燒方程 + 聚合物題。
延伸閱讀
空氣分餾、水處理同酸雨（同本 topic 環境部分互補）。
15 個 topic 總覽 + 必背 flashcards。
全 15 topic past paper 同獨家練習。
Fossil fuels 嘅 hydrocarbon 結構打底 碳化學，燃燒反應嘅能量變化扣 能量學，裂解條件接 反應速率。評核大綱見 HKEAA 分析。
