危険物取扱者 乙4「物理・化学」のうち、気体の性質(ボイル・シャルルの法則)の問題です(大分類:物理・重要度B)。一問一答5問 → 五肢択一2問の順に解き、解答・解説は各問題の下を開いて確認してください。
一問一答(○×)
重要度:B 難易度:★☆☆
問1:絶対温度T〔K〕は、セルシウス温度t〔℃〕に273を加えた値である。
解答を見る
正解:○
T=t+273です(例:27℃=300K)。絶対零度(0K)は約−273℃です。
重要度:B 難易度:★☆☆
問2:温度が一定のとき、一定量の気体の体積は圧力に比例する。
解答を見る
正解:×
ボイルの法則により、温度が一定のとき、一定量の気体の体積は圧力に「反比例」します(pV=一定)。
重要度:B 難易度:★★★
問3:圧力一定で、27℃・6.0Lの一定量の気体を77℃にすると、体積は7.0Lになる。ただし、絶対温度=セルシウス温度+273とする。
解答を見る
正解:○
シャルルの法則(V/T=一定)より、V₂=6.0×350÷300=7.0Lです(27℃=300K、77℃=350K)。セルシウス温度のまま比例させる(6.0×77÷27≒17.1L)のは誤りです。
重要度:B 難易度:★☆☆
問4:標準状態(0℃、1気圧)では、気体1molの体積は気体の種類によって大きく異なる。
解答を見る
正解:×
標準状態では、気体1molの体積は種類によらず約22.4Lです。
重要度:B 難易度:★★☆
問5:分子量が大きい物質ほど、その蒸気の蒸気比重は小さい。
解答を見る
正解:×
蒸気比重≒分子量÷約29なので、分子量が大きい物質ほど蒸気比重は大きくなります。
五肢択一
重要度:B 難易度:★★★
問6:200kPa・27℃で体積6.0Lの一定量の気体を、100kPa・127℃にしたときの体積について、次のうち正しいものはどれか。ただし、絶対温度=セルシウス温度+273とする。
- 16.0L
- 8.0L
- 12.0L
- 4.0L
- 56.4L
【第6問:正解と解説】
正解:1
正解は1です。ボイル・シャルルの法則(p₁V₁/T₁=p₂V₂/T₂)より、27℃=300K、127℃=400Kとして、V₂=6.0×(200÷100)×(400÷300)=6.0×2×4/3=16.0Lです。
1:正しい。
2:誤り。8.0Lは、圧力の変化を考えず温度の変化だけで計算した値です。
3:誤り。12.0Lは、温度の変化を考えず圧力の変化だけで計算した値です。
4:誤り。4.0Lは、圧力の比を逆(100÷200)にして計算した値です。
5:誤り。56.4Lは、絶対温度に直さずセルシウス温度のまま(127÷27)計算した値です。
重要度:B 難易度:★★☆
問7:気体の性質について、次のうち誤っているものはどれか。ただし、空気の平均分子量は29とする。
- 二酸化炭素(分子量44)の蒸気比重は約0.66で、二酸化炭素は空気より軽い。
- 絶対零度は約−273℃で、これより低い温度はない。
- 圧力が一定のとき、一定量の気体の体積は絶対温度に比例する。
- 圧力一定で、0℃の一定量の気体を273℃にすると、体積は約2倍になる。
- 蒸気比重は、同じ温度・圧力で同体積の空気と比べた蒸気の重さの比である。
【第7問:正解と解説】
正解:1
正解は1です。二酸化炭素の蒸気比重は44÷29≒1.5で、空気より重いです(29÷44≒0.66と逆に割るのは誤り)。
1:誤り。蒸気比重は約0.66ではなく約1.5で、空気より重いです。
2:正しい。
3:正しい。シャルルの法則です。
4:正しい。0℃=273K、273℃=546Kで、絶対温度が2倍になるので体積も2倍になります(546÷273=2)。
5:正しい。空気を1とした比です。
「物理」の他の論点