高圧ガス製造保安責任者 乙種化学 ⑧ 学識3(気体の特徴・発火爆発・化学物質各論)

学識科目の後半で、個々の高圧ガスの性質と各論を扱う分野です。可燃性・支燃性(塩素など)・毒性・自然発火性(モノシラン等)といったガスの分類、空気との比重(塩素・硫化水素は空気より重い等)、発火・爆発の特性、水素・酸素・アンモニア・塩素・アセチレンなど主要ガスの性質や製法が頻出です。ガスごとの特徴を一覧で整理し、危険性と取扱い上の注意を結びつけて覚えると、法令・保安管理の理解とも相乗効果が生まれます。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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351次のガスのうち、支燃性ガスに該当するものはどれか。

  1. Aアンモニア
  2. B一酸化炭素
  3. Cホスゲン
  4. D塩素
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正解:D塩素

塩素は他の物質の燃焼を支える支燃性ガスである。

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352次のガスのうち、自然発火性ガスに該当するものはどれか。

  1. Aモノシラン
  2. B酸化エチレン
  3. Cフッ素
  4. Dホスゲン
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正解:Aモノシラン

モノシラン(シラン)やホスフィンは自然発火性ガスである。

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353次の毒性ガスのうち、空気(分子量約29)より重いガスの組み合わせとして正しいものはどれか。

  1. A塩素と硫化水素
  2. Bアンモニアとシアン化水素
  3. Cシアン化水素と塩素
  4. Dアンモニアと硫化水素
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正解:A塩素と硫化水素

塩素(約71)と硫化水素(約34)は空気より重い。アンモニア(17)やシアン化水素(27)は軽い。

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354一酸化炭素の燃焼性に関する記述として正しいものはどれか。

  1. A支燃性ガスである
  2. B可燃性ガスである
  3. C自然発火性ガスである
  4. D不燃性ガスである
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正解:B可燃性ガスである

一酸化炭素は支燃性ガスではなく、可燃性ガスである。

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355次のガスのうち、可燃性ガスでありかつ分解爆発性を有するものはどれか。

  1. Aアンモニア
  2. B塩素
  3. C亜酸化窒素
  4. Dアセチレン
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正解:Dアセチレン

アセチレンは可燃性ガスであり、分解爆発性を有する。

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356常温・大気圧における空気との混合気体で、消炎距離が最も小さいものはどれか。

  1. Aメタン
  2. B水素
  3. C酸化エチレン
  4. Dプロパン
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正解:B水素

水素の消炎距離(0.6mm)が最も小さい。

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357大気圧空気中での発火温度が低い順に正しく並んでいるものはどれか。

  1. Aエタン<プロパン<ブタン
  2. Bプロパン<ブタン<エタン
  3. Cブタン<プロパン<エタン
  4. Dブタン<エタン<プロパン
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正解:Cブタン<プロパン<エタン

ブタン(372℃)<プロパン(450℃)<エタン(515℃)の順である。

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358連鎖反応に関する記述のうち、正しいものはどれか。

  1. AOH+H2→H2O+Hは連鎖分岐反応である
  2. B連鎖発火理論では活性化学種の種類が増加すれば発火する
  3. C連鎖反応は発火エネルギーを低下させる
  4. DH+O2→OH+Oは活性化学種が増加し反応を激しくする
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正解:DH+O2→OH+Oは活性化学種が増加し反応を激しくする

H+O2→OH+Oは1つのラジカルから2つを生成する連鎖分岐反応である。

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359常温大気圧空気中における最小発火エネルギーが最も小さいガスはどれか。

  1. Aエタン
  2. B水素
  3. Cエチレン
  4. Dメタン
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正解:B水素

水素の最小発火エネルギーは極めて小さい。

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360発火源としての静電気に関する記述で正しいものはどれか。

  1. A有機溶剤がノズルから高速で噴出する際は帯電しやすい
  2. B異種の2物体が接触・分離する際の摩擦熱により発生する
  3. C金属配管中を気体のみが高速で流れると著しく発生する
  4. D爆発範囲内なら最小発火エネルギー未満の放電でも発火する
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正解:A有機溶剤がノズルから高速で噴出する際は帯電しやすい

高速での噴出は静電気の帯電が起こりやすい。摩擦熱は関係ない。

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361連鎖発火理論における「第三体」の役割として正しいものはどれか。

  1. Aラジカルのエネルギーを引き取り反応を減速させる
  2. Bラジカルのエネルギーを増加し反応を加速する
  3. C安定分子をラジカルに変換する
  4. D発火温度を低下させる
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正解:Aラジカルのエネルギーを引き取り反応を減速させる

第三体は活性なラジカルのエネルギーを引き取り、反応を減速させる働きがある。

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362次の可燃性ガスのうち、大気圧空気中での発火温度が最も高いものはどれか。

  1. Aメタン
  2. B水素
  3. Cプロパン
  4. Dエタン
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正解:Aメタン

メタンの発火温度(600℃)は水素(560℃)や他より高い。

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363消炎距離が大きいものから順に並べたものはどれか。

  1. A水素>酸化エチレン>メタン
  2. B酸化エチレン>メタン>水素
  3. Cメタン>水素>酸化エチレン
  4. Dメタン>酸化エチレン>水素
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正解:Dメタン>酸化エチレン>水素

メタン(2.0mm)>酸化エチレン(1.0mm)>水素(0.6mm)の順である。

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364静電気の発生に関する記述として誤っているものはどれか。

  1. A異種の2物体が接触・分離する際に発生する
  2. B物体の接触による摩擦熱が原因で発生する
  3. C界面での電荷の移動により発生する
  4. Dさびや液滴が混入すると配管での発生が著しく増加する
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正解:B物体の接触による摩擦熱が原因で発生する

静電気は電荷の移動により発生し、摩擦熱は関係ない。

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3651個のラジカルと1個の安定分子から、1個のラジカルが生じる反応を何というか。

  1. A連鎖分岐反応
  2. B連鎖終止反応
  3. C連鎖成長反応
  4. D連鎖開始反応
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正解:C連鎖成長反応

ラジカル数が変わらない反応を連鎖成長反応という。

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366窒素の添加による希釈が、可燃性ガスの爆発限界に与える影響として正しいものはどれか。

  1. A爆発上限界が大きくなる
  2. B爆発上限界が小さくなる
  3. C爆発下限界が著しく小さくなる
  4. D爆発範囲が広くなる
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正解:B爆発上限界が小さくなる

窒素の添加により爆発上限界は次第に小さくなり、下限界と一致する。

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367一般に可燃性ガスと空気の混合ガスの爆発範囲は、温度や圧力が変化するとどうなるか。

  1. A温度上昇で広くなり、圧力増加で広くなる
  2. B温度上昇で狭くなり、圧力増加で広くなる
  3. C温度上昇で広くなり、圧力増加で狭くなる
  4. D温度上昇で狭くなり、圧力増加で狭くなる
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正解:A温度上昇で広くなり、圧力増加で広くなる

温度が上昇すると燃焼速度が速くなるため広くなり、圧力が増加しても広くなる。

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368次のうち、すべてが分解爆発性を有するガスの組み合わせはどれか。

  1. Aアセチレン・水素・メタン
  2. Bアンモニア・亜酸化窒素・一酸化炭素
  3. C亜酸化窒素・アセチレン・モノゲルマン
  4. D塩素・水素・プロパン
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正解:C亜酸化窒素・アセチレン・モノゲルマン

アセチレン、亜酸化窒素、モノゲルマンは単一ガスでも分解爆発を起こす。

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369爆風に関する記述として正しいものはどれか。

  1. A爆燃における火炎の伝播速度は音速より速い
  2. B爆燃で発生する爆風は音速より速く伝播する
  3. C爆風圧は最大圧力に達した後、大気圧に戻る途中で負圧となる
  4. D爆ごう範囲は爆発範囲よりも広い
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正解:C爆風圧は最大圧力に達した後、大気圧に戻る途中で負圧となる

爆風圧は最大圧力に達した後、一旦負圧になるまで低下し大気圧に戻る。

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370BLEVE(沸騰液膨張蒸気爆発)に該当するものはどれか。

  1. A粉じん爆発
  2. B液滴噴霧爆発
  3. C混合ガス爆発
  4. D蒸気爆発
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正解:D蒸気爆発

加圧下の液化ガスが急激に気化・膨張して爆発する物理爆発で、蒸気爆発ともいう。

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371爆風の影響を調べるホプキンソンの三乗根法則において、距離(R)と質量(M)の関係式はどれか。

  1. AR=K×M
  2. BR=K×M^(1/3)
  3. CR=K×M^(1/2)
  4. DR=K/M
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正解:BR=K×M^(1/3)

爆発物の質量の三乗根と距離が比例する関係(R=K・M^(1/3))である。

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372ル・シャトリエの法則(式)は、何を求めるために用いられるか。

  1. A混合ガスの燃焼熱
  2. B単一ガスの発火温度
  3. C単一ガスの消炎距離
  4. D混合ガスの爆発下限界
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正解:D混合ガスの爆発下限界

複数成分からなる混合ガスの爆発下限界を計算する式である。

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373可燃性ガスを希釈して爆発を防ぐ際、窒素よりも限界酸素濃度を高くできる(希釈効果が大きい)不活性ガスはどれか。

  1. Aヘリウム
  2. B二酸化炭素
  3. C一酸化炭素
  4. Dアルゴン
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正解:B二酸化炭素

二酸化炭素は窒素よりも希釈効果が大きい。

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374常温・大気圧の空気中における爆発下限界が10vol%以下のガスの組み合わせはどれか。

  1. Aアセトアルデヒドとメタノール
  2. Bアンモニアと一酸化炭素
  3. C一酸化炭素とメタノール
  4. Dアンモニアとアセトアルデヒド
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正解:Aアセトアルデヒドとメタノール

アセトアルデヒドは4.0%、メタノールは6.0%でともに10%以下である。

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375爆ごうに関する記述として誤っているものはどれか。

  1. A火炎が音速を超えて伝播する化学的な爆発である
  2. B反応帯と衝撃波が接近した形で火炎が進む
  3. C爆ごうでは衝撃波を伴わず、火炎は音速以下で緩やかに伝播する
  4. D燃焼速度が大きいほど爆ごう誘導距離は短くなる
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正解:C爆ごうでは衝撃波を伴わず、火炎は音速以下で緩やかに伝播する

爆ごうは衝撃波を伴い火炎が音速を超えて伝播する現象であり、衝撃波を伴わず音速以下というのは誤り。

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376亜酸化窒素の性質として正しいものはどれか。

  1. A支燃性ガスである
  2. B可燃性ガスである
  3. C不燃性ガスである
  4. D自然発火性ガスである
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正解:A支燃性ガスである

亜酸化窒素は支燃性ガスであり、分解爆発性も有する。

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377塩素に関する記述のうち、誤っているものはどれか。

  1. A空気より重く刺激臭のある黄緑色のガスである
  2. B水素との等体積混合ガスは光により爆発的に反応する
  3. C水分を含んだ塩素ガスはチタンを除く多くの金属を激しく腐食する
  4. D希ガスや炭素・窒素などの元素と直接化合して塩化物をつくる
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正解:D希ガスや炭素・窒素などの元素と直接化合して塩化物をつくる

希ガス、炭素、窒素などの元素と直接化合して塩化物をつくることはない。

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378酸素の化学的性質に関する記述で正しいものはどれか。

  1. A還元性が強く高温で金属塩化物を還元する
  2. B常磁性を示さず反磁性を示す
  3. C液化酸素は淡黄色を呈する
  4. D赤熱したアルミニウムや鉄を入れると激しく燃焼する
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正解:D赤熱したアルミニウムや鉄を入れると激しく燃焼する

酸素は強い酸化性を持ち、赤熱した鉄などは激しく燃焼する。

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379酸素の磁性についての記述として正しいものはどれか。

  1. A気体は常磁性を示すが液体は示さない
  2. B気体は反磁性を示すが液体は常磁性を示す
  3. C気体も液体も反磁性を示す
  4. D気体も液体も常磁性を示す
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正解:D気体も液体も常磁性を示す

気体の酸素も液体の酸素もともに常磁性を示す。

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380液化酸素の色として正しいものはどれか。

  1. A無色
  2. B淡黄色
  3. C淡青色
  4. D黄緑色
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正解:C淡青色

液化酸素は淡青色を呈する。

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381窒素の反応性に関する記述として正しいものはどれか。

  1. A酸素といかなる温度でも反応しない
  2. B常温で水素と激しく反応しアンモニアを生成する
  3. C高温でマグネシウムなどの金属と反応し窒化物を生成する
  4. D還元性が強く金属酸化物を還元する
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正解:C高温でマグネシウムなどの金属と反応し窒化物を生成する

高温の窒素はマグネシウムなどの金属と反応し窒化物を生成する。

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382塩素と水素の等体積混合ガスの名称はどれか。

  1. A塩素爆燃気
  2. B塩素誘導気
  3. C塩素混合気
  4. D塩素爆鳴気
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正解:D塩素爆鳴気

塩素と水素の混合ガスは塩素爆鳴気と呼ばれ、光などで爆発的に反応する。

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383水分を含んだ塩素ガスに対しても耐食性を示し、激しく腐食されない金属はどれか。

  1. A
  2. B
  3. Cチタン
  4. Dアルミニウム
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正解:Cチタン

水分を含んだ塩素は極めて腐食性が強いが、チタンは激しく腐食されない。

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384酸素の性質に関する記述のうち、誤っているものはどれか。

  1. A酸化性が強い
  2. B高温で金属の塩化物を酸化し金属酸化物を生成する
  3. C気体も液体も常磁性を示す
  4. D高温で金属の塩化物を還元し金属を遊離させる
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正解:D高温で金属の塩化物を還元し金属を遊離させる

酸素は酸化性が強く、還元して金属を遊離させることはない。

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385液体空気を精留する液化分離法により酸素と窒素を分離できる理由として正しいものはどれか。

  1. A密度の差が大きいから
  2. B溶解度の差が大きいから
  3. C沸点の差があるから
  4. D常磁性の有無の差があるから
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正解:C沸点の差があるから

酸素(沸点-183℃)と窒素(沸点-196℃)の沸点差を利用している。

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386シアン化水素の蒸気が持つ特有の臭いはどれか。

  1. A腐卵臭
  2. Bニンニク臭
  3. Cアーモンド臭
  4. Dアンモニア臭
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正解:Cアーモンド臭

シアン化水素は特有のアーモンドのような臭いを持っている。

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387シアン化水素に関する記述として正しいものはどれか。

  1. A水には溶けにくい
  2. B水溶液は強酸性を示す
  3. C水溶液は弱酸性を示す
  4. D水溶液は弱アルカリ性を示す
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正解:C水溶液は弱酸性を示す

水に無限に溶解し、水溶液は弱酸性を示す。

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388シアン化水素の工業的な製法として最も適切なものはどれか。

  1. Aプロピレンからアクリロニトリルを製造する際の副生物から回収する
  2. B尿素の熱分解により製造する
  3. C海水の電気分解の副産物として回収する
  4. D水素と窒素を高温高圧で直接反応させる
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正解:Aプロピレンからアクリロニトリルを製造する際の副生物から回収する

ソハイオ法によるアクリロニトリル製造時の副生物から回収して得られる。

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389シアン化水素の重合を促進し、褐色の固体を生成させる原因となるものはどれか。

  1. A窒素や希ガスの混入
  2. B水分やアルカリ性物質の混入
  3. C酸性物質や乾燥剤の混入
  4. D低温での長期保存
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正解:B水分やアルカリ性物質の混入

純粋なものは安定だが、水分やアルカリ性物質を含むと重合が促進される。

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390LPガスの主成分として正しい炭化水素の組み合わせはどれか。

  1. Aメタンおよびエタン
  2. Bプロパンおよびブタン
  3. Cエチレンおよびプロピレン
  4. Dアセチレンおよび水素
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正解:Bプロパンおよびブタン

LPガスは炭素数3および4のプロパンおよびブタンが主成分である。

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391フッ素の常温における状態と臭いとして正しいものはどれか。

  1. A無色無臭のガス
  2. B淡青色でアーモンド臭のあるガス
  3. C淡黄色で塩素のような刺激臭のあるガス
  4. D黄緑色で腐卵臭のあるガス
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正解:C淡黄色で塩素のような刺激臭のあるガス

フッ素は常温で塩素のような特有な刺激臭のある淡黄色のガスである。

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392フッ素に関する記述のうち、誤っているものはどれか。

  1. Aキセノンやラドンなどの希ガスとも直接反応する
  2. B可燃性ガスであり酸素と混合爆発を起こす
  3. C淡黄色のガスである
  4. D塩素のような特有な刺激臭がある
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正解:B可燃性ガスであり酸素と混合爆発を起こす

フッ素は可燃性ガスではないため、酸素と混合爆発を起こすことはない。

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393ジボラン(B2H6)が加水分解した際に生成する物質はどれか。

  1. Aほう酸と酸素
  2. B一酸化ホウ素と水
  3. C二酸化ホウ素と水素
  4. Dほう酸と水素
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正解:Dほう酸と水素

水に容易に溶け、加水分解してほう酸(H3BO3)と水素を生成する。

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394ジボランの主な工業的用途はどれか。

  1. A半導体製造の際のドーピングガス
  2. B自動車の燃料
  3. C食品の冷凍保存
  4. D消火設備の消火剤
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正解:A半導体製造の際のドーピングガス

半導体製造の際のドーピングガスとして各工程で用いられている。

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395二酸化炭素に関する記述のうち、誤っているものはどれか。

  1. Aドライアイスは天然ガスの冷却液化用に大量に用いられている
  2. B無色・無臭の不燃性ガスである
  3. C尿素およびソーダ灰の原料である
  4. D地球温暖化の原因物質の1つである
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正解:Aドライアイスは天然ガスの冷却液化用に大量に用いられている

ドライアイス(-78.5℃)と天然ガスの冷却液化(-162℃)は温度が異なり用いられない。

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396プロピレンをヒドロホルミル化し、さらに水素化することで製造される物質はどれか。

  1. A1-ブタノール
  2. B2-プロパノール
  3. Cアクリロニトリル
  4. Dメタクリル酸メチル
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正解:A1-ブタノール

ヒドロホルミル化でブチルアルデヒドを生成し、水素化して1-ブタノールを製造できる。

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397プロピレンを水和することにより得られる物質はどれか。

  1. A2-プロパノール
  2. B1-プロパノール
  3. C1-ブタノール
  4. Dアセトン
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正解:A2-プロパノール

水和することにより2-プロパノール(イソプロピルアルコール)が得られる。

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398シラン(モノシラン)に関する記述のうち、誤っているものはどれか。

  1. A自然発火性を有する
  2. B水素と硫黄の化合物である
  3. C常温で塩素や臭素と爆発的に反応する
  4. D常温で純水とゆっくり反応し水素を発生する
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正解:B水素と硫黄の化合物である

シラン(SiH4)は水素とケイ素の化合物である(硫黄ではない)。

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399シランが常温で爆発的に反応する物質の組み合わせはどれか。

  1. A純水と窒素
  2. B塩素と臭素
  3. C酸素と二酸化炭素
  4. D一酸化炭素と水素
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正解:B塩素と臭素

常温で塩素および臭素と爆発的に反応する。

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400LPガスを熱分解した際に、主に生じるガスの組み合わせとして正しいものはどれか。

  1. Aメタン・水素・一酸化炭素
  2. Bアセチレン・エチレン・プロピレン
  3. Cプロパン・ブタン・ヘキサン
  4. D酸素・窒素・二酸化炭素
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正解:Bアセチレン・エチレン・プロピレン

熱分解すると、主にアセチレン、エチレン、プロピレンが生じる。

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