高圧ガス製造保安責任者 乙種化学　⑥ 学識1（単位・気体の性質・熱力学・反応速度）

正解：D．1 kg/(m・s2)

1 Pa = 1 N/m2 = 1 kg/(m・s2)である。

正解：C．1 kg・m2/s2

1 J = 1 N・m = 1 kg・m2/s2である。

正解：B．1 kg・m2/s3

1 W = 1 J/s = 1 kg・m2/s3である。

正解：D．1 kg・m/s2

1 N = 1 kg・m/s2である。

正解：D．1 J = 1 kg・m・s-2

1 J = 1 N・m = 1 kg・m2・s-2が正しい。

正解：B．1.25 kg/m3

標準状態のモル体積22.4 L/molより、28.0/22.4 = 1.25 kg/m3となる。

正解：D．0.40

z = pV/(nRT) = (22×10^6 × 2.0×10^-3) / (30 × 8.31 × 446) ≒ 0.40。

正解：D．1.4倍

シャルルの法則より V2/V1 = T2/T1 = (156+273)/(27+273) = 429/300 ≒ 1.43倍。

正解：C．167℃

T2 = 293K × 1.5 = 439.5K。セルシウス温度に直すと 439.5 - 273 = 166.5℃。

正解：A．1.3 kg/m3

ρ = pM/(RT) = (100×10^3 × 32×10^-3) / (8.31 × 300) ≒ 1.28 kg/m3。

正解：C．ρ = pM/(RT)

pV = (m/M)RT より ρ = m/V = pM/(RT) と導かれる。

正解：A．34 g

Bの分圧は90 kPa。分圧比よりモル比は1:3。nB = 3 × (17.6/44) = 1.2 mol。質量は1.2 × 28 = 33.6g。

正解：D．28

nA = 22.0/44 = 0.5 mol。分圧比nA:nB = 30:70よりnB = 0.5 × (70/30) = 1.166 mol。MB = 32.7/1.166 ≒ 28。

正解：C．28 g/mol

M = ρRT/p = (1.12 × 8.31 × 300) / 0.1×10^6 = 0.0279 kg/mol = 28 g/mol。

正解：A．断熱変化

熱の出入りがない状態変化を断熱変化という。

正解：C．状態量である

エントロピーは状態量であり、変化の経路に依存しない。

正解：D．仕事

仕事と熱量は変化の経路に依存するため状態量ではない。

正解：A．等エンタルピー膨張

ジュール・トムソン膨張は等エンタルピー膨張である。

正解：C．加えられた熱の一部が外部への仕事に使われる

定容変化では仕事W=0のため、熱はすべて内部エネルギー増加に使われる。

正解：A．2つの等温変化と2つの断熱変化

カルノーサイクルは2つの等温可逆変化と2つの断熱可逆変化で構成される。

正解：B．混合溶液中のある成分の蒸気圧は、純物質の蒸気圧と液相のモル分率の積に等しい

ラウールの法則は蒸気圧と液相中のモル分率の比例関係を表す。

正解：D．圧力を高くすると、水のように融点が低くなる物質もある

多くの物質は圧力上昇で融点が上がるが、水などは逆に下がる。

正解：B．気相、液相、固相の3相が共存し、圧力に依存しない

三重点はその物質固有の温度と圧力で、3相が共存し圧力には依存しない。

正解：B．0.20

η = (T1-T2)/T1 = (373-300)/373 = 73/373 ≒ 0.196。

正解：B．0.31

η = (423-293)/423 = 130/423 ≒ 0.307。

正解：A．30

モル数=16/32=0.5mol。Q=nCpΔTより、1500 = 0.5 × Cp × 100。Cp=30。

正解：D．高熱源と低熱源の温度

熱効率η = 1 - T2/T1 であり、熱源の温度のみで決まる。

正解：B．閉鎖系

エネルギーのみ出入りし、物質の出入りのない系を閉鎖系と呼ぶ。

正解：B．気体になされた仕事はすべて内部エネルギーの増加に使われ温度が変化する

断熱圧縮(Q=0)では、外部からされた仕事により内部エネルギーが増加し温度が上がる。

正解：D．反応物の濃度

k = A exp(-E/RT)であり、速度定数は濃度には依存しない。

正解：B．反応物濃度のべき関数として表される

反応速度v = k(CA^m)(CB^n) のように反応物濃度のべき関数で表される。

正解：C．反応物間の衝突頻度にかかわる

頻度因子は衝突頻度に関わり、温度への依存は無視できる。

正解：A．反応平衡を移動させる

触媒は反応速度や選択性には影響するが、反応平衡には影響を与えない。

正解：C．温度と圧力が臨界点を超えた領域での反応であり触媒が必要な場合もある

超臨界領域での反応であっても、通常は触媒が必要となる。

正解：A．分圧の整数ではないべき指数になる場合が多い

固体触媒を用いる系では、分圧の非整数乗になることが多い。

正解：D．1次、2次、3次などがあり、触媒や条件により変わる

反応次数は触媒や反応条件によって異なり、常に正の整数とは限らない。

正解：B．通常は正の値をとる

通常、活性化エネルギーは正の値をとる。

正解：A．どの成分の濃度変化に注目しても同じ速度として表せる

化学量論係数で割ることで、どの成分に注目しても同一の反応速度となる。

正解：B．ギブズエネルギーが減少する方向

自然な変化はギブズエネルギーGが減少する方向に進む。

正解：B．Q = n Cp ΔT

定圧変化では Q = n Cp ΔT で表される。

正解：C．ΔU = Q - pΔV

熱力学第一法則より Q = ΔU + pΔV なので ΔU = Q - pΔV となる。

正解：C．1

理想気体ではpV=nRTが完全に成り立つため、圧縮係数zは1となる。

正解：D．8.31 Pa・m3/(mol・K)

R = 8.31 Pa・m3/(mol・K) ＝ 8.31 J/(mol・K) である。

正解：A．pV = 一定

温度一定のとき圧力と体積の積が一定(pV=一定)となる。

正解：A．質量

ヘンリーの法則では溶ける気体の質量（物質量）が分圧に比例する。同温同圧で測った体積は分圧によらずほぼ一定である。

正解：A．全圧は各成分気体の分圧の和に等しい

ドルトンの法則は全圧が各成分気体の分圧の和になるという法則である。

正解：B．熱量と仕事

熱量と仕事は変化の過程（経路）に依存するため状態量ではない。

正解：C．Q = ΔU

仕事がゼロとなるため、加えられた熱量はすべて内部エネルギーの増加(ΔU)になる。

正解：A．低下する

断熱膨張では気体が外部に仕事をするため内部エネルギーが減少し、温度が下がる。

正解：C．m + n

各成分の反応次数の和(m+n)が全体の反応次数となる。