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技術士の過去問 令和元年度(2019年)再試験 基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」 問22

問題

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下記の部品及び材料とそれらに含まれる主な元素の組合せとして、最も適切なものはどれか。
   1 .
リチウムイオン二次電池正極材:Co  光ファイバー:Si  ジュラルミン:Cu  永久磁石:Zn
   2 .
リチウムイオン二次電池正極材:C   光ファイバー:Zn  ジュラルミン:Fe  永久磁石:Cu
   3 .
リチウムイオン二次電池正極材:C   光ファイバー:Zn  ジュラルミン:Fe  永久磁石:Si
   4 .
リチウムイオン二次電池正極材:Co  光ファイバー:Si  ジュラルミン:Cu  永久磁石:Fe
   5 .
リチウムイオン二次電池正極材:Co  光ファイバー:Cu  ジュラルミン:Si  永久磁石:Fe
( 技術士 第一次試験 令和元年度(2019年)再試験 基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」 問22 )
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この過去問の解説 (3件)

13
リチウムイオン二次電池の正極にはCoが使われています。

光ファイバーには石英ガラスが含まれているので、石英ガラスの成分のSiが使われています。

ジュラルミンはアルミニウムに銅が含まれている合金なのでCuです。

永久磁石には酸化鉄などが使われていますのでFeです。

よって答えは4です。

付箋メモを残すことが出来ます。
9

材料に関する問題は技術士の基本的知識として必ず出題されます。それぞれの部品および材料に含まれる元素については、整理して覚えておきましょう。

リチウムイオン二次電池の正極には、コバルト酸リチウム、チタン酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどのリチウム遷移金属複合酸化物が用いられます。炭素は負極に用いられます。

光ファイバーの素材としてはプラスチック、ガラスがあります。プラスチックは主に炭素と水素および酸素の化合物ですが、フッ素が添加されている場合もあります。また、ガラスは石英ガラス(ケイ素を含むシリカガラス)が用いられます。ここに、ゲルマニウム、リン、ホウ素、フッ素などが添加されることもあります。

ジュラルミンはアルミニウムと銅の合金としてよく知られていますが、さらに亜鉛やマグネシウムが添加されたものもあります。

永久磁石の材料としては、鉄、コバルト、ニッケルが挙げられます。

以上から、正解選択肢は4.となります。

5

正解は4です。この問題も頻出なので丸ごと暗記してもよいと思います。

リチウムイオン二次電池正極材

いくつか種類はありますが、Co(コバルト)、Mn(マンガン)Fe(鉄)Ni(ニッケル)あたりのリチウム化合物になると思います。今回はCoですね。ちなみにLiが入っていれば当然それが正解なのですが、さすがにそのような出題は毎回されていません。。。負極は黒鉛(C)です。

光ファイバー

これもガラスファイバーとプラスチックファイバーという二種類が存在しているはずなのですが、技術士一次の問題としては光ファイバーとはガラス(石英)であって、SiO2から作成されるのでシリコンが正解、と考えておきましょう。

ジュラルミン

アルミニウム、銅の合金で、マグネシウムなども含まれます。

永久磁石

鉄、ニッケル、アルミニウム、コバルト、銅などが含まれます。

上記の通り、いずれの物質も複数の金属元素が含まれているので調べだすときりがないのですが、技術士の問題としてはそれぞれ Co, Si, Cu, Fe と覚えておくのが良いと思います。

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