作業環境測定士 ⑤ 有機溶剤(第1種)

第1種の選択科目で、有機溶剤の物理化学的性質と測定・分析法を学ぶ分野です。水への溶解度や飽和蒸気圧の大小比較、極性と溶解性の関係、沸点、水との分離挙動といった物性の理解に加え、真空捕集瓶や捕集管による試料空気の採取法が頻出です。溶剤ごとの性質を暗記に頼らず、分子構造や極性から推測できるようにし、採取から分析までの一連の流れをイメージして学習すると応用が利きます。

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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20120℃における水への溶解度が最も大きいものはどれか。

  1. Aシクロヘキサノン
  2. B酢酸エチル
  3. CN,N-ジメチルホルムアミド
  4. Dm-キシレン
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正解:CN,N-ジメチルホルムアミド

N,N-ジメチルホルムアミドは水に無限に溶解するため、極性が高く溶解度が最も大きい。

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20225℃における飽和蒸気圧が最も小さいものはどれか。

  1. Aアセトン
  2. Bテトラヒドロフラン
  3. Cトルエン
  4. D二硫化炭素
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正解:Cトルエン

トルエンの25℃での飽和蒸気圧は37.3hPaであり、選択肢のなかで最も小さい。

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203ある有機溶剤に等量の水を加えて撹拌後放置したところ下層に分離した。この有機溶剤として適切なものはどれか。

  1. Aメタノール
  2. B二硫化炭素
  3. Cテトラヒドロフラン
  4. Dn-ヘキサン
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正解:B二硫化炭素

二硫化炭素は水にほとんど溶解せず、密度が水より大きいため下層に分離する。

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204有機溶剤の極性と溶解度の関係について適切なものはどれか。

  1. A極性が高いほど溶解度は小さくなる
  2. B極性が高いほど溶解度は大きくなる
  3. C極性と溶解度に相関関係はない
  4. D分子量が大きいほど極性が高くなる
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正解:B極性が高いほど溶解度は大きくなる

有機溶剤は極性が高いほど水への溶解度が大きくなる性質がある。

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2051-ブタノールの沸点とイソブチルアルコールの沸点の関係について適切なものはどれか。

  1. Aイソブチルアルコールの沸点の方が高い
  2. B両者の沸点は同じである
  3. C気圧によって高低が逆転する
  4. D1-ブタノールの沸点の方が高い
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正解:D1-ブタノールの沸点の方が高い

1-ブタノールの沸点は117℃、イソブチルアルコールの沸点は108℃であり、1-ブタノールの方が高い。

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206真空捕集瓶による試料空気の採取において、捕集瓶内の圧力として適切なものはどれか。

  1. A133kPa以下
  2. B1.33kPa以下
  3. C13.3kPa以下
  4. D0.133kPa以下
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正解:B1.33kPa以下

真空捕集瓶は、捕集瓶内の圧力を1.33kPa以下にしたものを使用する。

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207メタノールの捕集管と脱着溶媒の組み合わせとして適切なものはどれか。

  1. A活性炭管と二硫化炭素
  2. Bシリカゲル管とメタノール
  3. Cシリカゲル管と精製水
  4. D活性炭管と精製水
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正解:Cシリカゲル管と精製水

メタノールはシリカゲル管に捕集し、精製水で脱着してガスクロマトグラフに導入する。

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208キシレンの捕集管と脱着溶媒の組み合わせとして適切なものはどれか。

  1. A活性炭管と二硫化炭素
  2. Bシリカゲル管とアセトン
  3. C活性炭管とN,N-ジメチルホルムアミド
  4. Dシリカゲル管とメタノール
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正解:A活性炭管と二硫化炭素

キシレンは活性炭管に捕集し、二硫化炭素で脱着する。

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209固体捕集法で試料を捕集する際の電動ポンプの流量調整について適切なものはどれか。

  1. A捕集管を接続した状態で行う
  2. B捕集管を接続せずに行う
  3. Cサンプリング終了後に行う
  4. D石けん膜流量計を使用せずに目測で行う
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正解:A捕集管を接続した状態で行う

電動ポンプの流量調整は、圧力損失を考慮するため前もって捕集管を接続した状態で行う。

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210真空捕集瓶のコックの取り扱いについて適切なものはどれか。

  1. A密閉性を高めるためシリコーングリースを塗布する
  2. B分析対象物質が溶解するおそれがあるためグリースは使用しない
  3. C水溶性グリースを多めに塗布する
  4. D専用の接着剤で固定する
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正解:B分析対象物質が溶解するおそれがあるためグリースは使用しない

ガラス製・プラスチック製にかかわらず、有機溶剤が溶け込むことがあるためグリースは使用しない。

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211受動型試料採取機器(パッシブサンプラー)の捕集速度について適切なものはどれか。

  1. A有機溶剤の分子量に依存して異なる
  2. B任意の速度に調整することができる
  3. C有機溶剤の種類にかかわらず一定である
  4. D気流の影響を受けても変動しない
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正解:A有機溶剤の分子量に依存して異なる

捕集速度は拡散現象を利用しており、対象物質の分子量に依存するため有機溶剤の種類によって異なる。

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212捕集袋により試料を採取する場合、内容積として適切なものはどれか。

  1. A1L以上のものを用いる
  2. B3L以上のものを用いる
  3. C5L以上のものを用いる
  4. D10L以上のものを用いる
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正解:C5L以上のものを用いる

捕集袋により試料を採取する場合には、内容積5L以上のものを用いる。

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213検知管法におけるガス採取器のハンドルの引き方として適切なものはどれか。

  1. A1分間かけてゆっくり引く
  2. B段階的に少しずつ引く
  3. C押し引きを複数回繰り返す
  4. D一気に所定の位置まで引く
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正解:D一気に所定の位置まで引く

測定時はガス採取器のハンドルを一気に所定の位置まで引き、その後放置して一定流量で吸引させる。

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214低気圧下での検知管の指示値への影響として適切なものはどれか。

  1. A指示値は高くなる
  2. B指示値は低くなる
  3. C指示値は変化しない
  4. D変色層の境界が不明瞭になる
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正解:B指示値は低くなる

低気圧下では試料ガスを含んだ吸引空気量が少なくなるため、検知管の指示値は低くなる。

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215個人サンプリング法(C・D測定)における検知管法の使用について適切なものはどれか。

  1. A検知管法を用いることができる
  2. B検知管法を用いることはできない
  3. CA・B測定でのみ使用できる
  4. D前処理管を使用する場合のみ可能
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正解:A検知管法を用いることができる

個人サンプリング法(C・D測定)でも検知管法を用いることができる。

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216検知管の濃度目盛が基準としている温度はどれか。

  1. A0℃
  2. B20℃
  3. C25℃
  4. D35℃
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正解:B20℃

検知管の濃度目盛は、標準的な環境である20℃を基準に設定されている。

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217充填カラムと比較したキャピラリカラムの特性として適切なものはどれか。

  1. A試料負荷量が多い
  2. B単位長さ当たりの理論段数が大きい
  3. C最適キャリアガス流量が大きい
  4. D多成分の分離分析には不向きである
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正解:B単位長さ当たりの理論段数が大きい

キャピラリカラムは内径が細く、充填カラムよりも単位長さ当たりの理論段数が大きいため分離能に優れる。

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218キャピラリカラムの内径として一般的なサイズはどれか。

  1. A1.0~2.5mm
  2. B0.1~0.8mm
  3. C3.0~5.0mm
  4. D5.0~10.0mm
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正解:B0.1~0.8mm

キャピラリカラム(中空細管)の内径は一般に0.1~0.8mm程度である。

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219ガスクロマトグラフの保持時間(リテンションタイム)とキャリアガス線速度の関係はどれか。

  1. A線速度が速いほど保持時間は長くなる
  2. B線速度に比例して保持時間も長くなる
  3. C線速度が速いほど保持時間は短くなる
  4. D線速度は保持時間に影響を与えない
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正解:C線速度が速いほど保持時間は短くなる

保持時間は、キャリアガスの線速度が速いほど短くなる関係にある。

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220カラム圧力が一定のとき、カラム温度が高くなった場合のキャリアガス流量の変化はどれか。

  1. A高くなる
  2. B低くなる
  3. C変化しない
  4. D一時的に停止する
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正解:B低くなる

温度が高くなるとガスの体積が大きくなるため、線速度を一定にする結果として流量は低くなる。

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221水素炎イオン化検出器(FID)の特徴として適切なものはどれか。

  1. A炭化水素の分析に適している
  2. Bハロゲン化合物に高い感度を示す
  3. C無機ガスの検出に最適である
  4. Dホルムアルデヒドやギ酸も高感度で検出する
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正解:A炭化水素の分析に適している

FIDは水素炎中で炭化水素がイオン化することを利用するため、炭化水素の分析に適している。

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222電子捕獲検出器(ECD)の測定に適している物質はどれか。

  1. Aすべての有機化合物
  2. Bリンや硫黄を含む化合物
  3. Cアルカリ金属塩
  4. D電子親和力の強い物質
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正解:D電子親和力の強い物質

ECDは放射性同位元素からのβ線を利用し、塩素など電子親和力の強いハロゲン化合物の測定に適している。

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223炎光光度検出器(FPD)が選択性を持つ化合物はどれか。

  1. A塩素を含む化合物
  2. B窒素を含む化合物
  3. C芳香族炭化水素
  4. Dリンや硫黄を含む化合物
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正解:Dリンや硫黄を含む化合物

FPDは水素炎中で特定波長を発光するリンや硫黄を含む化合物に対して選択性がある。

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224水素炎イオン化検出器(FID)の二硫化炭素に対する感度について適切なものはどれか。

  1. A低い
  2. B極めて高い
  3. C他の炭化水素と同等である
  4. D全く検出されない
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正解:A低い

二硫化炭素は硫黄との結合が強く炭素がイオン化しにくいため、FIDでの感度は低い。

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225ガスクロマトグラフ質量分析法(GC-MS)で代表的なイオン化法はどれか。

  1. A熱イオン化法
  2. B光イオン化法
  3. Cプラズマイオン化法
  4. D電子イオン化法
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正解:D電子イオン化法

代表的なイオン化法には、熱電子を試料に照射してイオン化する電子イオン化法(EI)がある。

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226GC-MSにおいて広く利用されている質量分離装置の型はどれか。

  1. A磁場型
  2. B四重極型
  3. C飛行時間型
  4. Dイオントラップ型
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正解:B四重極型

電場を使用した安価な四重極型質量分析計が広く利用されている。

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227GC-MSのキャリアガスとして一般的に用いられるものはどれか。

  1. A高純度ヘリウムガス
  2. B高純度窒素ガス
  3. C高純度水素ガス
  4. D高純度アルゴンガス
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正解:A高純度ヘリウムガス

GC-MSでは、イオン化の妨害が少なく不活性な高純度ヘリウムがキャリアガスとして多く用いられる。

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228ガスクロマトグラム上の2つのピークがほぼ完全に分離しているとみなせる分離度(R)はどれか。

  1. A1.5
  2. B0.5
  3. C1.0
  4. D1.25
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正解:A1.5

分離度R=1.5で2つのピークの重なりは約0.1%となり、ほぼ完全に分離した状態とみなされる。

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229カラムの長さが2倍になったとき、理論段数はどうなるか。

  1. A約半分になる
  2. B変化しない
  3. C約2倍になる
  4. D約4倍になる
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正解:C約2倍になる

理論段数(n)はカラムの長さ(L)を理論段相当高さ(H)で割った値(n=L/H)であり、長さに比例して約2倍になる。

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230ガスクロマトグラムにおいて保持時間に相当する長さが100mm、ピーク幅が4.0mmであった。理論段数はいくつか。

  1. A625
  2. B2500
  3. C40000
  4. D10000
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正解:D10000

理論段数 n = (4 × 100 / 4.0)^2 = (100)^2 = 10000 となる。

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231ポリエチレングリコール系の高極性カラムでの分析において、トルエンより保持時間が長いものはどれか。

  1. An-ヘキサン
  2. Bメチルエチルケトン
  3. C酢酸エチル
  4. Dキシレン
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正解:Dキシレン

高極性カラムではキシレンの相対保持値はトルエン(1.0)より大きく(1.64~2.31)、保持時間が長くなる。

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232カラム温度を高く設定した場合のピークの間隔への影響として適切なものはどれか。

  1. Aピークの間隔は広くなる
  2. Bピークの間隔は変化しない
  3. Cピークの間隔は狭くなる
  4. Dピークが消失する
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正解:Cピークの間隔は狭くなる

温度が高いと試料が固定相に吸着しにくくなり、分離が悪くなるためピークの間隔は狭くなる。

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233吸光光度分析法における透過率(T)と吸光度(A)の関係式として適切なものはどれか。

  1. AA = 2 + log T
  2. BA = log T - 2
  3. CA = 2 - log T
  4. DA = 100 - T
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正解:CA = 2 - log T

透過率をT(%)としたとき、吸光度Aは A = 2 - log T で表される。

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234液層の長さが同一の場合、透過率(%)の値が小さいほど試料液中の対象物質の濃度はどうなるか。

  1. A高くなる
  2. B低くなる
  3. C変化しない
  4. D測定不能になる
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正解:A高くなる

透過率が小さいほど吸光度は大きくなり、ベールの法則により対象物質の濃度は高いことを意味する。

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235吸光光度分析に用いる可視領域の光源として一般的なものはどれか。

  1. A重水素ランプ
  2. Bキセノンランプ
  3. C水銀ランプ
  4. Dタングステンランプ
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正解:Dタングステンランプ

可視領域の光源にはタングステンランプが用いられ、紫外領域には重水素ランプが用いられる。

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236紫外領域(波長340nm以下)の吸光度測定に用いる試料セルの材質はどれか。

  1. A石英
  2. Bガラス
  3. Cプラスチック
  4. Dアクリル
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正解:A石英

紫外領域の測定には、紫外光を吸収しない石英製のセルを用いる必要がある。

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237青色溶液の可視部の主な吸収波長域と赤色溶液の吸収波長域を比較したとき、適切なものはどれか。

  1. A赤色溶液の方が長波長側にある
  2. B両者の吸収波長域は同じである
  3. C青色溶液は紫外領域にのみ吸収を持つ
  4. D青色溶液の方が長波長側にある
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正解:D青色溶液の方が長波長側にある

青色溶液は補色である赤色(長波長)を吸収し、赤色溶液は補色である青色(短波長)を吸収する。

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238一般に分光光度計のモノクロメータ(分光器)が配置される位置はどれか。

  1. A光源の前
  2. B試料セルと検出器の間
  3. C検出器の後ろ
  4. D光源と試料セルの間
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正解:D光源と試料セルの間

モノクロメータは特定波長の光を取り出す装置であり、一般に光源と試料セルの間に配置される。

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239吸光光度法において、吸収極大波長が2つ以上ある場合の測定波長の選定として適切なものはどれか。

  1. Aモル吸光係数の小さい方の波長を選ぶ
  2. B波長の短い方を選ぶ
  3. C波長の長い方を選ぶ
  4. Dモル吸光係数の大きい方の波長を選ぶ
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正解:Dモル吸光係数の大きい方の波長を選ぶ

高感度で測定を行うため、通常はモル吸光係数の大きい方の吸収極大波長を選定する。

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240吸光度(A)と光路長(L)の関係について適切なものはどれか。

  1. A光路長に反比例する
  2. B光路長の2乗に比例する
  3. C光路長に比例する
  4. D光路長に依存しない
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正解:C光路長に比例する

ベールの法則 (A = εcL) により、吸光度は濃度および光路長に比例する。

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241内標準法に用いる内標準物質の条件として不適切なものはどれか。

  1. A目的物質と物理的・化学的に似ていること
  2. B実際の試料中に含まれていないこと
  3. C目的物質と同一の保持時間であること
  4. D目的物質の測定を妨害しないこと
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正解:C目的物質と同一の保持時間であること

同一の保持時間ではピークが重なって分離できないため、近接しつつも明確に分離する保持時間を持つ物質を選ぶ。

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242ガスクロマトグラフに試料を導入する際、内標準法の利点として適切なものはどれか。

  1. A試料の導入体積を正確に測定する必要がない
  2. B検量線を作成する必要がない
  3. Cあらゆる濃度の試料を希釈なしで測定できる
  4. Dキャリアガスが不要になる
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正解:A試料の導入体積を正確に測定する必要がない

内標準物質と目的物質のピーク面積比を用いるため、導入する試料体積の厳密な計量が不要となる。

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243検量線の適用範囲を超えた高濃度の試料液を測定する場合の対応として適切なものはどれか。

  1. A検量線をそのまま外挿して定量する
  2. B試料液を希釈して検量線の範囲内に収めて定量する
  3. C検出器の感度設定を下げて再度検量線を作成せずに測定する
  4. D試料の注入量を増やして測定する
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正解:B試料液を希釈して検量線の範囲内に収めて定量する

範囲外での直線性や信頼性は担保されないため、試料液を希釈して検量線範囲内で測定を行う。

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244イソプロピルアルコールの捕集管と脱着溶媒の組み合わせとして適切なものはどれか。

  1. A活性炭管とN,N-ジメチルホルムアミド
  2. B活性炭管と二硫化炭素
  3. Cシリカゲル管とアセトン
  4. Dシリカゲル管と精製水
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正解:A活性炭管とN,N-ジメチルホルムアミド

イソプロピルアルコールは活性炭管に捕集し、N,N-ジメチルホルムアミドを用いて脱着する。

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245ある有機溶剤を捕集したD測定(吸引流量0.10L/min、15分間)で、採取した空気の体積は何Lか。

  1. A0.15L
  2. B1.5L
  3. C15L
  4. D150L
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正解:B1.5L

吸引流量 0.10 L/min にサンプリング時間 15 min を乗じると 1.5 L となる。

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246メチルエチルケトンの捕集管と脱着溶媒の組み合わせとして適切なものはどれか。

  1. Aシリカゲル管と精製水
  2. Bシリカゲル管とアセトン
  3. C活性炭管と二硫化炭素
  4. D活性炭管とメタノール
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正解:Bシリカゲル管とアセトン

メチルエチルケトンはシリカゲル管に捕集し、アセトンを用いて脱着する。

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247熱イオン化検出器(TID)の物質選択性について適切なものはどれか。

  1. A有機リン化合物などに選択性がある
  2. Bすべての有機化合物を検出する
  3. C物質選択性がない
  4. D炭化水素にのみ選択性がある
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正解:A有機リン化合物などに選択性がある

TIDはアルカリ塩を利用し、主に有機リン化合物などに高い選択性を持つ。

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248吸光光度分析法における光電子増倍管の役割として適切なものはどれか。

  1. A特定波長の光を取り出す
  2. B試料液を発色させる
  3. C試料を均一に加熱する
  4. D放出された電子を増幅し高感度に光を検出する
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正解:D放出された電子を増幅し高感度に光を検出する

光電子増倍管は生成した二次電子を衝突させて光子を倍増させる高感度な光センサ(検出器)である。

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249質量分析計(MS)の特徴として適切なものはどれか。

  1. A対象物質の定性分析には不向きである
  2. Bイオン化は行わずに分離する
  3. C定量はターゲットイオンのピーク面積を用いて行う
  4. D常に分子イオンが観察される
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正解:C定量はターゲットイオンのピーク面積を用いて行う

質量分析ではマススペクトルによる定性分析が可能であり、定量はターゲットイオンのピーク面積(または高さ)で行う。

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250吸光度が0.500、濃度が2.0×10^-3 mol/L、光路長が1.00cmのとき、モル吸光係数はいくつか。

  1. A1.25×10^2 L/(mol・cm)
  2. B5.00×10^2 L/(mol・cm)
  3. C2.50×10^2 L/(mol・cm)
  4. D7.50×10^2 L/(mol・cm)
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正解:C2.50×10^2 L/(mol・cm)

ε = A / (cL) = 0.500 / (2.0×10^-3 × 1.00) = 250 = 2.50×10^2 L/(mol・cm) となる。

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