本關重點
- 四大類生物分子：醣類、蛋白質、油脂、核酸，各有組成單元與功能。
- 界面活性劑（surfactant）一端親水、一端親油；在水中把油污包成微胞（micelle）帶走。
- 環境議題分清楚：酸雨（SO₂、NOₓ）、溫室效應（CO₂、CH₄）、臭氧層破洞（CFCs）、光化學煙霧（近地面 O₃）、PM2.5（細懸浮微粒）。
- 先進材料：奈米碳管、二氧化鈦（TiO₂）光觸媒——照光後能分解表面的有機物。
- 永續發展：水的淨化與回收、碳循環、臺灣的新興能源。
- 讀環境資料時：看長期趨勢、注意時間延遲、相關不等於因果。
核心觀念
一、生物體中的重要分子
| 類別 | 組成單元 | 例子與功能 |
|---|---|---|
| 醣類 | 葡萄糖等單醣 | 澱粉（儲存能量）、纖維素（植物細胞壁） |
| 蛋白質 | 胺基酸 | 酵素、肌肉、頭髮的角蛋白 |
| 油脂 | 甘油＋脂肪酸 | 儲存能量、保溫 |
| 核酸 | 核苷酸 | DNA、RNA，攜帶遺傳訊息 |
必修只要求認識組成與功能，不需要記複雜結構式。
二、肥皂與界面活性劑
肥皂由油脂與鹼反應製成。它的分子像一根火柴：頭帶電、親水；尾是長碳鏈、親油。洗碗時，尾巴插進油滴，頭朝外接觸水，形成一顆顆微胞，油就被「打包」分散到水中沖走。這是物理的包覆與分散，油並沒有被分解。合成清潔劑（如洗碗精）的原理相同，而且在硬水中比肥皂不容易產生沉澱。
三、常見藥品與水處理
- 胃藥：制酸劑（如氫氧化鎂）以酸鹼中和降低胃酸。
- 止痛、消炎藥：只需認識用途類別，必修不考作用機轉。
- 水處理：混凝沉澱 → 過濾 → 消毒（常用氯系氧化劑）；硬水軟化可用離子交換或煮沸。
四、大氣環境：五個容易混在一起的問題
| 問題 | 主要物質 | 發生位置 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 酸雨 | SO₂、NOₓ 轉成硫酸、硝酸 | 對流層、降水 | 雨水 pH 明顯低於 5.6，腐蝕建物、酸化湖泊 |
| 溫室效應增強 | CO₂、CH₄ 等 | 對流層 | 全球暖化 |
| 臭氧層破洞 | CFCs（釋出氯原子） | 平流層（約 15–35 km） | 到達地面的紫外線增加 |
| 光化學煙霧 | NOₓ、揮發性有機物在陽光下生成 O₃ | 近地面 | 刺激呼吸道 |
| PM2.5 | 粒徑小於或等於 2.5 微米的微粒 | 近地面 | 可深入肺部 |
同一種臭氧分子，在平流層是保護傘，在近地面卻是污染物。臭氧層破洞和全球暖化是兩個不同的問題，不要互相當成原因。
五、臭氧洞為什麼補很久？
CFCs 在近地面很穩定，可在大氣中停留數十年到約一百年；飄到平流層後，被紫外線打斷釋出氯原子，一個氯原子能反覆破壞許多臭氧分子。1987 年《蒙特婁議定書》簽署後，全球 CFCs 消費量到 2007 年已降低超過 98%，但南極臭氧洞面積在 2000–2023 年間多數年份仍有約 19–26 百萬 km²（2002、2019 年等個別年份因平流層天氣特殊而明顯較小），近兩年才出現較小的數值。這是時間延遲：停止排放不等於大氣中已累積的 CFCs 立刻消失。每年面積也會隨平流層的天氣條件起伏，所以判斷趨勢要看多年資料。
六、先進材料與永續
- TiO₂ 光觸媒：照到紫外光後，表面能產生強氧化力，分解有機污漬與部分微生物，應用在自潔玻璃、磁磚。測試時要設計「有無 TiO₂」×「有無照光」的對照組。
- 奈米碳管：碳原子組成的極細管狀材料，強度高、導電佳（必修不考結構）。
- 塑膠：全球年產量由 1950 年約 200 萬公噸增加到 2019 年約 4.6 億公噸，而且每 10 年的增加量越來越大。塑膠難以自然分解，回收與減量是永續發展的重要課題。
- 碳循環與新興能源：化石燃料把長期封存的碳快速釋回大氣；臺灣發展太陽能、離岸風電等新興能源，以降低燃燒化石燃料的比例。
素養怎麼考
- 長期環境數據判讀：CFCs、臭氧洞、塑膠產量、大氣 CO₂ 等時間序列，問趨勢、倍數、增加量。
- 批判思辨：「臭氧洞某年變大，所以禁令無效」「某兩年變小，證明完全恢復」——這類說法哪裡過度推論？
- 實驗設計：光觸媒、清潔劑效果的對照組怎麼排。
- 概念辨析：五種大氣問題的成因與位置互相混淆的選項。
真題考法對照（用本站的話描述，非原題）
- 111 學年度學測第 37～42 題：古土壤黑碳的分離——讀碳殘留百分比曲線，再判斷「要估計黑碳對氣溫的影響，該蒐集哪些資料」。
- 112 學年度學測第 22 題：光化學煙霧的反應示意圖，判斷氧化還原與吸放熱，並抓出「對流層臭氧能修補臭氧層」的迷思。
- 114 學年度學測第 50～54 題：TiO₂ 光觸媒的能隙與可用光波長、水裂解是否為氧化還原反應。本關第 7 題的 2×2 對照設計也可搭配練習。
- 114 學年度學測第 33 題、112 學年度學測第 58 題：聚合物與單體配對（澱粉、蛋白質、核酸；油脂不是聚合物）。本關第 8 題改成「由水解產物反推」的資料題。
解題技巧
- 時間序列先找起點、終點、轉折：再判斷是「直線成長」（每段增加量相同）還是「越長越快」。
- 倍數與增加量分開算：倍數用除法，增加量用減法；選項常故意把兩者混在一起。
- 注意時間延遲：原因改變後，結果可能要很多年才反映；不要只比兩個年份就下結論。
- 找出絕對化字眼：「證明」「完全」「一定」出現時，回頭看資料是否有拿掉該因素的對照或足夠的反例檢驗；沒有的話通常是過度推論，有的話仍可能是正解。
- 對照組只差一個變因：2 × 2 的設計，要找「另一個因子相同」的兩組比較。
- 概念題用表格比對：物質、位置、影響三欄對上了才選。
常見陷阱
- 把 CO₂ 當成臭氧層破洞的主因，或把臭氧層破洞當成暖化主因。
- 以為 PM2.5 是指「質量 2.5 公克」，其實是粒徑 2.5 微米。
- 看到雨水 pH 小於 7 就判定為酸雨，忘了正常雨水 pH 約 5.6。
- 以為肥皂把油「分解」掉，其實是包覆分散。
- 把「CFCs 大量減少」直接等同「臭氧洞立刻縮小」，忽略停留時間。
- 從一張相關的趨勢圖直接推出因果。
BOSS 戰
BOSS 戰：塑膠微粒九頭蛇
生活中的化學與環境永續 擋住了去路！共 8 題。
計時從進入每題開始，看詳解時暫停；同分比時間。
延伸閱讀與資料來源
- Our World in Data: Ozone-depleting substance consumption（全球 CFCs 消費量，原始資料 UNEP Ozone Secretariat；CC BY 4.0）
- NASA Ozone Watch: Annual records（南極臭氧洞面積；NASA 資料，公有領域）
- U.S. EPA: Ozone-Depleting Substances（CFCs 大氣壽命；美國聯邦政府資料，公有領域）
- Our World in Data: Global plastics production（全球塑膠年產量，Geyer et al. 2017、OECD 2022；CC BY 4.0）
- U.S. EPA: Particulate Matter (PM) Basics（PM2.5 定義；美國聯邦政府資料，公有領域）
- USGS Water Science School: pH and Water（正常雨水 pH 約 5.6；美國聯邦政府資料，公有領域）
- 教育部 十二年國民基本教育課程綱要 自然科學領域（學習內容 CJf、CM、CN 各項；課綱文件，公開閱覽）