問1 質量4gのメタンに含まれる分子の個数として、最も近い値はどれか。
⑴ 0.5 × 10^23
⑵ 1.5 × 10^23
⑶ 3.0 × 10^23
⑷ 4.5 × 10^23
⑸ 6.0 × 10^23
答え2
アボガドロ定数より1mol=6.0×10^23
メタン(CH4)1molは16gなので、質量4gのメタンは0.25mol
6.0×10^23×0.25
=1.5×10^23
問2 プロパン80モルとブタン20モルの質量(kg)の和として、最も近い値はどれか。
⑴ 2.5 ⑵ 3.3 ⑶ 4.7 ⑷ 5.5 ⑸ 6.5
答え3
プロパン(C3H8)は、1mol=44gより
44×80=3520g
ブタン(C4H10)は、1mol=58gより
58×20=1160g
3520+1160=4680g
≒4.7kg
問3 次の物質のうち、1g中に含まれる分子の個数が最も少ないものはどれか。
⑴ ブタン
⑵ プロパン
⑶ メタン
⑷ 一酸化炭素
⑸ 水素
答え1
1mol辺りの質量が最も多いものを選べばいいので
ブタン(C4H10)
問4 標準状態(0℃、0.1MPa)におけるメタン8kgの体積(m^3)として、最も近い値はどれか。
⑴ 2.8 ⑵ 5.6 ⑶ 11.2 ⑷ 22.4 ⑸ 44 .8
答え3
メタン(CH4)は、1kmol=16kg
メタン8kg=0.5kmol
0.5×22.4
=11.2m^3
問5 次の量と単位の組合せとして、誤っているものはどれか。
⑴ 密度:kg/m^3
⑵ 温度:K
⑶ 力:N
⑷ 仕事率:J
⑸ 比熱:J/(g•K)
答え4
比熱:J/(kg•K)
問6 水槽の水面が常に深さ5mに保たれている。水槽の底面に小穴をあけたとき、小穴から噴出する水の流速(m/s)として、最も近い値はどれか。ただし、gを重力加速度10m/s^2、Zを深さ(m)としたとき、小穴から噴出する水の流速u=√(2gZ) (m/s)である。
⑴ 0.1 ⑵ 1 ⑶ 5 ⑷ 10 ⑸ 100
答え4
水の流速u=√(2gZ) (m/s)より
u=√(2×10×5)
u=10 m/s
問7 40°Cの固体壁面からの対流伝熱により、空気の温度が25°Cになっているとき、壁面から空気に単位時間あたりに伝わる熱量(W)として、最も近い値はどれか。ただし、壁面の表面積を0.1m^2、壁面と空気との間の熱伝達係数を7W/(m^2•°C)とする。
⑴ 5.0 ⑵ 10.5 ⑶ 15.0 ⑷ 105 ⑸ 155
答え2
Q=7×0.1×(40-25)
=105 W
問8 密閉容器に窒素ガスを150kPaまで充てんしたときの容器内の窒素ガスの温度が27°Cであった。漏えい検査のため数時間放置した後の容器内の窒素ガスの温度が17°Cであったとき、容器内の圧力(kPa)として、最も近い値はどれか。ただし、容器からの漏えいはないものとする。
⑴ 95 ⑵ 105 ⑶ 115 ⑷ 125 ⑸ 145
答え5
ボイルシャルルの法則より
P1×V1/T1=P2×V2/T2
V1=V2のため
P1=P2×T1/T2
P1=150×(273+17)/(273+27)
=145 kPa
問9 LPガスを燃焼させた熱で、10°Cの水150kgを40°Cまで温めたい。必要なLPガスの質量(kg)として、最も近い値はどれか。ただし、LPガスの発熱量を50000kJ/kg、水の比熱を4.2kJ/(kg•°C)とし、燃焼で得られた熱はすべて水の温度上昇に使われるものとする。
⑴ 0.24 ⑵ 0.38 ⑶ 0.50 ⑷ 0.71 ⑸ 0.87
答え2
(40-10)×150×4.2/50000
=0.278
問10 次の記述のうち、誤っているものはどれか。
⑴ シャルルの法則によれば、一定圧力のもとでは気体の体積は絶対温度に反比例する。
⑵ 絶対温度はケルビン温度ともいい、絶対零度を基準にしている。
⑶ ふく射伝熱は、熱媒体を介しない伝熱である。
⑷ 地球上で質量1kgの物体に作用する重力は、およそ9.8Nである。
⑸ 質量1kgの物体に作用して1m/s^2の加速度を生ずる力は1Nである。
答え1
シャルルの法則によれば、一定圧力のもとでは気体の体積は絶対温度に比例する。
問11 ガスの付臭剤として要求される性質に関する記述のうち、誤っているものはどれか。
⑴ 毒性がないこと。
⑵ ガス管やガスメーターに吸着されないこと。
⑶ 完全に燃焼し、燃焼後に有害な、あるいは臭気を有する物質は残さないこと。
⑷ 土壌に対する透過性が小さいこと。
⑸ 極めて低い濃度でも、臭気が認められること。
答え4
土壌に対する透過性が大きいこと。
問12 プロパン22kgを完全燃焼させたときに生成する二酸化炭素の質量(kg)として、最も近い値はどれか。
⑴ 22 ⑵ 33 ⑶ 44 ⑷ 55 ⑸ 66
答え5
プロパンの燃焼式 C3H8+5O2→3CO2+4H2O
プロパン1kmolに対し3kmolの二酸化炭素を生成する
プロパン(C3H8)は、1kmol=44kgより
プロパン22kg=0.5kmol
生成される二酸化炭素は、
0.5×3
=1.5koml
二酸化炭素(CO2)は、1kmol=44kgより
44×1.5
=66kg
問13 プロパンと水素を体積比1:1で混合したガス1m^3を完全燃焼させるのに必要な理論空気量(m^3)として、最も近い値はどれか。ただし、空気の組成は窒素80vol%、酸素20vol%とし、気体はいずれも標準状態(0°C、0.1MPa)とする。
⑴ 2.50 ⑵ 2.75 ⑶ 5.00 ⑷ 10.2 ⑶ 13.8
答え5
プロパンと水素を体積比1:1で混合したガス1m^3ということのなので
プロパン0.5m^3、水素0.5m^3燃焼させる場合に必要な空気量を導く
プロパンの燃焼式 C3H8+5O2→3CO2+4H2O
プロパン0.5m^3を完全燃焼させるには、2.5m^3の酸素が必要
水素の燃焼式 H2+1/2O2→H2O
水素0.5m^3を完全燃焼させるには、0.25m^3の酸素が必要
プロパンと水素合わせて、2.75m^3必要
空気の組成は窒素80vol%、酸素20vol%より必要な空気量は
2.75m^3 × 5
=13.75m^3
≒13.8m^3
問14 次に示すイ〜ホのガスのうち、同じ容積で比較した場合に空気より軽いガスはいくつあるか。ただし、ガスはすべて標準状態(0℃、0.1MPa)とする。
イ 水素
ロ 一酸化炭素
ハ ブタン
ニ メタン
ホ プロパン
答え3
分子量が空気の約28.8g/molより少ないガスを選ぶ
水素(H2)=2g/mol
一酸化炭素(CO)=28g/mol
メタン(CH4)=16g/mol
問15 可燃性ガスの燃焼範囲に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
⑴ 可燃性ガスに窒素や炭酸ガス等の不活性ガスを混合すると、燃焼範囲は広くなる。
⑵ 容器内での燃焼では、燃焼範囲内のガスでも、容器が小さいと器壁の冷却効果の影響を受けて燃焼が維持できなくなることがある。
⑶ 温度が高いほど燃焼範囲は広くなる。
⑷ 可燃性成分だけからなる混合ガスの燃焼範囲は、ルシャトリエの式から近似的に求められる。
⑸ 燃焼範囲は、通常、空気と可燃性ガスとの混合気体中の可燃性ガスの体積パーセントで表される。
答え1
可燃性ガスに窒素や炭酸ガス等の不活性ガスを混合すると、燃焼範囲は狭くなる。