高圧ガス製造保安責任者 乙種化学　⑦ 学識2（燃焼と化学反応・化学平衡・反応熱）

学識科目の中盤で、化学反応そのものの定量的な取り扱いを学ぶ分野です。化学反応式の係数決定（未定係数法）、燃焼反応と量論計算、化学平衡と平衡定数・ルシャトリエの原理、反応熱・生成熱・ヘスの法則などが頻出です。乙種化学の中心となる計算分野で、反応式を正しく書き係数を合わせる力が土台になります。反応式の作り方と平衡・熱化学の法則を手を動かして練習し、計算手順を体に染み込ませることが合格への近道です。出題数50問。

この分野の問題50問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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第301問化学反応式 P + aNaOH + bH2O -> cPH3 + dNaH2PO2 において、係数aの数値はどれか。

  1. A1
  2. B3
  3. C2
  4. D4
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正解：B．3

P、Na、O、Hの原子数が等しくなるよう連立方程式を解くと、a=3、b=3、c=1、d=3となる。

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第302問化学反応式 P + aNaOH + bH2O -> cPH3 + dNaH2PO2 において、係数cの数値はどれか。

  1. A2
  2. B3
  3. C1
  4. D4
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正解：C．1

連立方程式を解くとc=1となる。

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第303問化学反応式 P + aNaOH + bH2O -> cPH3 + dNaH2PO2 において、係数の和(a+b+c+d)はいくつか。

  1. A8
  2. B10
  3. C12
  4. D14
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正解：B．10

各係数はa=3、b=3、c=1、d=3であり、合計は10となる。

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第304問化学反応式 2CH2=CHCH3 + aNH3 + bO2 -> 2CH2=CHCN + cH2O において、係数aの数値はどれか。

  1. A1
  2. B3
  3. C2
  4. D4
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正解：C．2

C、H、N、Oの原子数から連立方程式を解くと、a=2、b=3、c=6となる。

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第305問化学反応式 2CH2=CHCH3 + aNH3 + bO2 -> 2CH2=CHCN + cH2O において、係数bの数値はどれか。

  1. A3
  2. B1
  3. C2
  4. D4
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正解：A．3

連立方程式を解くとb=3となる。

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第306問化学反応式 2CH2=CHCH3 + aNH3 + bO2 -> 2CH2=CHCN + cH2O において、誤っている係数の組み合わせはどれか。

  1. Aa=2
  2. Bb=3
  3. Cc=6
  4. Dc=4
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正解：D．c=4

正しい係数はc=6であるため、c=4は誤り。

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第307問化学反応式 aC3H6 + 11O2 + bNH3 -> cCH2=CHCN + dHCN + 4CO2 + 14H2O において、係数aの数値はどれか。

  1. A4
  2. B2
  3. C3
  4. D5
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正解：A．4

原子数保存（C,H,O,N）から連立方程式を解くと、a=4、b=4、c=2、d=2となる。係数aは4。

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第308問化学反応式 aC3H6 + 11O2 + bNH3 -> cCH2=CHCN + dHCN + 4CO2 + 14H2O において、係数cの数値はどれか。

  1. A3
  2. B2
  3. C4
  4. D5
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正解：B．2

原子数の等式から連立方程式を解くと、c=2となる。

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第309問化学反応式 aC3H6 + 11O2 + bNH3 -> cCH2=CHCN + dHCN + 4CO2 + 14H2O において、aとbの関係として正しいものはどれか。

  1. Aa > b
  2. Ba < b
  3. Ca = b
  4. Da = 2b
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正解：C．a = b

計算結果はa=4、b=4であり、両者は等しい。

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第310問化学反応式 aNO2 + bH2O -> cHNO3 + dNO において、係数aの数値はどれか。

  1. A1
  2. B2
  3. C3
  4. D4
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正解：C．3

N、O、Hの原子数から連立方程式を作り、b=1とするとa=3、c=2、d=1となる。

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第311問化学反応式 aNO2 + bH2O -> cHNO3 + dNO において、係数cの数値はどれか。

  1. A1
  2. B3
  3. C4
  4. D2
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正解：D．2

連立方程式からc=2となる。

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第312問化学反応式 aCH3OH + bO2 -> cCO2 + dH2O において、係数bの数値はどれか。

  1. A1
  2. B2
  3. C4
  4. D3
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正解：D．3

原子数の等式からa=2、b=3、c=2、d=4となる。

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第313問化学反応式 aCH3OH + bO2 -> cCO2 + dH2O において、係数dの数値はどれか。

  1. A1
  2. B2
  3. C4
  4. D3
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正解：C．4

原子数の等式からd=4となる。

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第314問化学反応式 aP + bH2O -> cPH3 + dH3PO4 において、係数aの数値はどれか。

  1. A8
  2. B6
  3. C10
  4. D12
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正解：A．8

P、H、Oの原子数から連立方程式を解くと、a=8、b=12、c=5、d=3となる。

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第315問化学反応式 aP + bH2O -> cPH3 + dH3PO4 において、係数bの数値はどれか。

  1. A12
  2. B6
  3. C8
  4. D10
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正解：A．12

連立方程式からb=12となる。

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第316問化学反応式 aP + bH2O -> cPH3 + dH3PO4 において、係数cとdの和(c+d)はいくつか。

  1. A10
  2. B12
  3. C15
  4. D8
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正解：D．8

c=5、d=3であるため、和は8となる。

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第317問アセチレン（C2H2）1molを完全燃焼させるために必要な酸素の理論量は何molか。

  1. A1.5 mol
  2. B2.5 mol
  3. C2.0 mol
  4. D3.0 mol
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正解：B．2.5 mol

燃焼式 C2H2 + (5/2)O2 -> 2CO2 + H2O より、2.5molが必要。

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第318問アセチレン1molを完全燃焼させるために必要な理論空気量はおよそ何molか。（空気中の酸素濃度21vol%）

  1. A12 mol
  2. B10 mol
  3. C14 mol
  4. D22 mol
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正解：A．12 mol

必要な酸素2.5molを0.21で割ると、およそ12molとなる。

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第319問メタン（CH4）1kgを完全燃焼させるのに必要な酸素の体積（標準状態）を求める式として正しいものはどれか。

  1. A22.4/16 m3
  2. B2×22.4/16 m3
  3. C2×16/22.4 m3
  4. D16×22.4/2 m3
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正解：B．2×22.4/16 m3

メタン1kgは(1/16)kmol。燃焼にはその2倍の酸素が必要なため、2×22.4/16 m3となる。

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第320問メタン1kgを完全燃焼させるのに必要な空気の質量はおよそ何kgか。（平均分子量29、酸素濃度21vol%）

  1. A8.3 kg
  2. B11.3 kg
  3. C14.3 kg
  4. D17.3 kg
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正解：D．17.3 kg

必要な空気のモル数に空気のモル質量29kg/kmolを掛けて計算すると約17.3kgとなる。

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第321問プロペン（C3H6）1molを完全燃焼させるために必要な酸素の理論量は何molか。

  1. A3.0 mol
  2. B3.5 mol
  3. C4.0 mol
  4. D4.5 mol
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正解：D．4.5 mol

燃焼式 C3H6 + (9/2)O2 -> 3CO2 + 3H2O より、4.5molが必要。

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第322問プロペン1molを完全燃焼させるために必要な理論空気量はおよそ何molか。（空気中の酸素濃度21vol%）

  1. A13 mol
  2. B21 mol
  3. C25 mol
  4. D30 mol
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正解：B．21 mol

必要な酸素4.5molを0.21で割ると約21.4molとなり、最も近い21molが正解。

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第323問プロペンとプロパンの分子量の組み合わせとして正しいものはどれか。

  1. Aプロペン44、プロパン42
  2. Bプロペン40、プロパン42
  3. Cプロペン42、プロパン46
  4. Dプロペン42、プロパン44
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正解：D．プロペン42、プロパン44

プロペンはC3H6で分子量42、プロパンはC3H8で分子量44である。

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第324問空気の平均分子量として計算に用いられる数値はどれか。

  1. A29
  2. B21
  3. C28
  4. D32
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正解：A．29

空気の平均分子量（モル質量）は29kg/kmolとして計算する。

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第325問化学平衡に関する記述のうち、正しいものはどれか。

  1. A正反応と逆反応の速度がゼロになった状態である。
  2. B正反応の速度が逆反応より大きくなった状態である。
  3. C逆反応の速度が正反応より大きくなった状態である。
  4. D正反応と逆反応の速度が等しくなった状態である。
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正解：D．正反応と逆反応の速度が等しくなった状態である。

化学平衡は、正反応と逆反応の速度が等しくなり、系の組成が変化しなくなった状態をいう。

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第326問化学平衡に関する記述のうち、誤っているものはどれか。

  1. A平衡状態では系の組成が変化しない。
  2. B逆反応の速度がほぼゼロの場合、化学平衡は考えられない。
  3. C条件が変化すると、その効果を和らげる方向に平衡が移動する。
  4. D不可逆反応に近い状態でも化学平衡の計算は可能である。
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正解：B．逆反応の速度がほぼゼロの場合、化学平衡は考えられない。

逆反応がほぼゼロであっても、正反応に大きく片寄った化学平衡が成立していると考えることができる。

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第327問濃度平衡定数(Kc)と圧平衡定数(Kp)の関係について正しい記述はどれか。

  1. A常に同じ値になる。
  2. B反応による物質量変化があるときのみ等しくなる。
  3. C反応による物質量変化がないときのみ等しくなる。
  4. D温度と圧力が同じであれば必ず等しくなる。
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正解：C．反応による物質量変化がないときのみ等しくなる。

反応前後の物質量変化(Δn)が0のときのみ、Kp = Kc となる。

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第328問ル・シャトリエの法則に関する記述として正しいものはどれか。

  1. A平衡状態に変化を与えると、変化を打ち消す方向に移動する。
  2. B平衡状態に変化を与えると、変化を促進する方向に移動する。
  3. C温度を上げると常に体積が増加する方向に移動する。
  4. D圧力を上げると常に吸熱反応の方向に移動する。
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正解：A．平衡状態に変化を与えると、変化を打ち消す方向に移動する。

平衡状態にある系に外から変化を与えると、その変化を打ち消す向きに平衡が移動する。

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第329問吸熱反応において、定圧下で反応温度を上げると平衡はどちらに移動するか。

  1. A原系（左）
  2. B移動しない
  3. C圧力が上がる方向
  4. D生成系（右）
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正解：D．生成系（右）

温度を下げようとする方向（吸熱反応の方向）、すなわち生成系側に移動する。

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第330問発熱反応において、定圧下で反応温度を下げると平衡はどちらに移動するか。

  1. A原系（左）
  2. B生成系（右）
  3. C移動しない
  4. D圧力が下がる方向
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正解：B．生成系（右）

温度を上げようとする方向（発熱反応の方向）、すなわち生成系側に移動する。

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第331問定温下で気相反応の圧力を高くすると、平衡はどの方向に移動するか。

  1. A体積が増加する方向
  2. B移動しない
  3. C体積が減少する方向
  4. D吸熱反応の方向
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正解：C．体積が減少する方向

圧力を低くする方向、すなわち気体の物質量（体積）が減少する方向に移動する。

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第332問圧平衡定数(Kp)に影響を与える因子として正しいものはどれか。

  1. A反応圧力のみ
  2. B反応温度のみ
  3. C反応温度と反応圧力
  4. D各成分の濃度
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正解：B．反応温度のみ

圧平衡定数は反応温度によって変わるが、反応圧力にはよらず一定である。

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第333問平衡定数が極端に大きい場合についての記述として正しいものはどれか。

  1. A平衡組成が原系（反応物）側に大きく偏る。
  2. B平衡状態でも正反応の速度が逆反応より大きいままになる。
  3. C反応がまったく進行しない。
  4. D平衡組成が生成系（生成物）側に大きく偏る。
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正解：D．平衡組成が生成系（生成物）側に大きく偏る。

平衡定数が大きいほど平衡は生成物側に偏る。平衡状態では正反応と逆反応の速度は等しい。

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第334問濃度平衡定数(Kc)に関する記述で正しいものはどれか。

  1. A各成分の濃度によって変化する。
  2. B圧力によって変化する。
  3. C反応温度が一定であれば一定である。
  4. D常に圧平衡定数と等しい。
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正解：C．反応温度が一定であれば一定である。

濃度平衡定数は温度だけの関数であり、反応温度が一定であれば一定である。

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第335問気相反応で物質量が増加して体積が増加する場合、加圧すると平衡はどうなるか。

  1. A生成系の方向へ移動する。
  2. B移動しない。
  3. C原系の方向へ移動する。
  4. D正反応の速度だけが増加する。
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正解：C．原系の方向へ移動する。

加圧すると圧力を減少させる方向（物質量が減少する原系）へ移動する。

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第336問燃焼熱（反応熱）Qを求めるための正しい計算式はどれか。

  1. A原系の生成エンタルピーの合計 － 生成系の生成エンタルピーの合計
  2. B生成系の生成エンタルピーの合計 ＋ 原系の生成エンタルピーの合計
  3. C生成系の生成エンタルピーの合計 － 原系の生成エンタルピーの合計
  4. D原系の生成エンタルピーの合計 × 生成系の生成エンタルピーの合計
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正解：A．原系の生成エンタルピーの合計 － 生成系の生成エンタルピーの合計

反応熱Qは、原系の標準生成エンタルピーの合計から生成系の標準生成エンタルピーの合計を引いて求める。

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第337問標準燃焼エンタルピー(ΔH)を求めるための正しい計算式はどれか。

  1. A生成系の生成エンタルピーの合計 － 原系の生成エンタルピーの合計
  2. B生成系の生成エンタルピーの合計 ＋ 原系の生成エンタルピーの合計
  3. C原系の生成エンタルピーの合計 － 生成系の生成エンタルピーの合計
  4. D原系の生成エンタルピーの合計 × 生成系の生成エンタルピーの合計
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正解：A．生成系の生成エンタルピーの合計 － 原系の生成エンタルピーの合計

標準燃焼エンタルピー等のエンタルピー変化ΔHは、生成系から原系を引いて求める。

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第338問単体の標準生成エンタルピーの値はいくらか。

  1. A100 kJ/mol
  2. B0 kJ/mol
  3. C1 kJ/mol
  4. D-100 kJ/mol
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正解：B．0 kJ/mol

単体（O2など）の標準生成エンタルピーは0として計算する。

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第339問エタン(C2H6)の標準生成エンタルピーとして与えられている数値はどれか。

  1. A-105 kJ/mol
  2. B49 kJ/mol
  3. C-84 kJ/mol
  4. D-239 kJ/mol
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正解：C．-84 kJ/mol

エタンの標準生成エンタルピーは -84 kJ/mol である。

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第340問二酸化炭素(CO2)の標準生成エンタルピーとして与えられている数値はどれか。

  1. A-286 kJ/mol
  2. B-84 kJ/mol
  3. C49 kJ/mol
  4. D-394 kJ/mol
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正解：D．-394 kJ/mol

二酸化炭素の標準生成エンタルピーは -394 kJ/mol である。

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第341問水(H2O(液))の標準生成エンタルピーとして与えられている数値はどれか。

  1. A-239 kJ/mol
  2. B-394 kJ/mol
  3. C-286 kJ/mol
  4. D-105 kJ/mol
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正解：C．-286 kJ/mol

水の標準生成エンタルピーは -286 kJ/mol である。

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第342問エタン(C2H6)の燃焼熱はおよそいくらか。

  1. A680 kJ/mol
  2. B1562 kJ/mol
  3. C1646 kJ/mol
  4. D1730 kJ/mol
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正解：B．1562 kJ/mol

原系(-84)から生成系(-1646)を引き、1562 kJ/molとなる。

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第343問ベンゼン(C6H6)の標準生成エンタルピーとして与えられている数値はどれか。

  1. A49 kJ/mol
  2. B-84 kJ/mol
  3. C-105 kJ/mol
  4. D-239 kJ/mol
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正解：A．49 kJ/mol

ベンゼンの標準生成エンタルピーは 49 kJ/mol である。

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第344問ベンゼンの燃焼熱はおよそいくらか。

  1. A2089 kJ/mol
  2. B3173 kJ/mol
  3. C3271 kJ/mol
  4. D4129 kJ/mol
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正解：C．3271 kJ/mol

原系(49)から生成系(-3222)を引き、3271 kJ/molとなる。

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第345問プロパン(C3H8)の標準生成エンタルピーとして与えられている数値はどれか。

  1. A-105 kJ/mol
  2. B-84 kJ/mol
  3. C49 kJ/mol
  4. D-239 kJ/mol
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正解：A．-105 kJ/mol

プロパンの標準生成エンタルピーは -105 kJ/mol である。

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第346問プロパンの燃焼熱はおよそいくらか。

  1. A2221 kJ/mol
  2. B1430 kJ/mol
  3. C2330 kJ/mol
  4. D2430 kJ/mol
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正解：A．2221 kJ/mol

原系(-105)から生成系(-2326)を引き、2221 kJ/molとなる。

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第347問メタノール(CH3OH)の標準生成エンタルピーとして与えられている数値はどれか。

  1. A-84 kJ/mol
  2. B-105 kJ/mol
  3. C49 kJ/mol
  4. D-239 kJ/mol
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正解：D．-239 kJ/mol

メタノールの標準生成エンタルピーは -239 kJ/mol である。

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第348問メタノールの標準燃焼エンタルピー(ΔH)はいくらか。

  1. A-441 kJ/mol
  2. B-727 kJ/mol
  3. C-639 kJ/mol
  4. D-919 kJ/mol
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正解：B．-727 kJ/mol

生成系(-394 - 572 = -966)から原系(-239)を引き、-727 kJ/molとなる。

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第349問メタノールの標準燃焼エンタルピーを求める際、酸素(O2)の標準生成エンタルピーの扱いで正しいものはどれか。

  1. A0 kJ/molとして計算する。
  2. B-239 kJ/molとして計算する。
  3. C-394 kJ/molとして計算する。
  4. D無視して計算式から除外してはならない。
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正解：A．0 kJ/molとして計算する。

酸素は単体であるため、標準生成エンタルピーは 0 kJ/mol である。

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第350問反応熱Qとエンタルピー変化ΔHの関係として正しいものはどれか。

  1. AQとΔHは常に同符号である。
  2. B発熱反応の場合、Qは正、ΔHは負となる。
  3. C発熱反応の場合、Qは負、ΔHは正となる。
  4. DQとΔHの値は全く無関係である。
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正解：B．発熱反応の場合、Qは正、ΔHは負となる。

反応熱Qは発熱を正とするが、エンタルピー変化ΔHは系が失う熱であるため負となる。

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