危険物取扱者試験 乙4の過去問 | 予想問題 乙4 問108

可燃性気体とは、空気中で燃えるガスのことです。

その重さが空気より重いのか軽いのかは、
分子量を計算するとわかります。　

原子は　それぞれに重さがあって、原子量で重さを表します。
原子量は、炭素の原子量１２を基準とした相対値になっています。

分子は原子が結合したものなので、
分子量は、原子量の和になります。

代表的な　原子量は　覚えておくと便利です。

H（水素原子）　原子量　１
C（炭素原子）　原子量　１２
N（窒素原子）　原子量　１４
O（酸素原子）　原子量　１６

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【１．プロパン】　分子量４４で　空気より重い。
Cが３個→１２×３＝３６
Hが８個→　１×８＝８
合計　３６＋８＝４４

【２．水素】　分子量２で　空気より軽い。
Hが２個→　１×２＝２

【３．アセチレン】　分子量２６で　空気より軽い。
Cが２個→１２×２＝２４
Hが２個→　１×２＝２
合計　２４＋２＝２６

【４．エチレン】　分子量２８で　空気より軽い。
Cが２個→１２×２＝２４
Hが４個→　１×４＝４
合計　２４＋４＝２８

【５．アンモニア】　分子量１７で　空気より軽い。
Nが１個→１４×１＝１４
Hが３個→　１×３＝３
合計　１４＋３＝１７


※プロパンガスは　空気より重いので床にたまっていきます。
一方、メタンを主成分とする都市ガスは　空気より軽いため天井付近にたまります。
空気より重いか軽いかによって、ガス警報器の位置も異なり、
　 ガス漏れした場合の換気の方法も変わります。
　（プロパンが空気より重いことを知っていれば　この問題は計算しなくても解ける）

分子量は分子を構成する原子の重量、原子量によって決まります。
原子量とは原子の重量です。原子はすごく小さいため単位であらわすのは難しいです。
そのため炭素（C）原子量を12とした時の相対値であらわされます。

代表的な原子量は下記の通りです。
炭素（C）12
水素（H） 1
窒素（N）14
酸素（O）16

空気中の成分は窒素が約80％、酸素が約20％、その他になります。
分子量を計算すると

窒素（N₂）×0.8　+　酸素（O₂）×0.2
＝14×2×0.8+16×2×0.2
＝22.4+6.4＝28.8

約28.8になります。

同じように問題文の可燃性気体の分子量を計算します。

プロパン（CH₃CH₂CH₃）
12+1×3+12+1×2+12+1×3＝44

水素（H₂）
1×2＝2

アセチレン（C₂H₂）
12×2+1×2＝26

エチレン（C₂H₄）
12×2+1×4＝28

アンモニア（NH₃）
14+1×3＝17

空気の分子量28.8より多いのはプロパンの分子量44ということになります。
分子量が多いということは比重が大きいということですので
空気より重い可燃性気体はプロパンになります。

C,Hの分子量を覚えていれば、計算することによって答えが導けます。
(5番が正解だとしてNが分からなくても1から4が間違いと分かれば消去法を使えます。)

覚えていればCの分子量は12,Hの分子量は1を使って計算すれば答えを導けます。

覚えていなければCとHで構成されるものの中ではCとHの数が1から4の中で最大の1番か、
Nの分子量が不明な5番の2択にまで持ち込めます。

物質の重さ（質量）は分子量から見積もることができます。

1.プロパンC3H8
3 × 12(C) + 8 × 1.0(H) = 44 >28.9　【答】

2.水素H2
2 × 1.0(H) = 2.0 <28.9

3.アセチレンC2H2
2 × 12(C) + 2 × 1.0(H) = 26 <28.9

4.エチレンC2H4
2 × 12(C) + 4 × 1.0(H) = 28 <28.9

5.アンモニアNH3
14(N) + 3 × 1.0(H) = 17 <28.9

分子量は、プロパンは44 (炭素は36+8つの水素)、アンモニアは17 (窒素は14+３つの水素)、アセチレンは26 (2つの炭素は24+２つの水素)、
エチレンは28 (2つの炭素は24+4つの水素)、硫化水素は34 (1つの硫黄は32+2つの水素)です。

①原子量
　原子の質量は小さく、その値を用いることは不便です。
　そこで12炭素6原子の質量を12とし、これに対する相対的な質量を原子量としています。

②分子量
　・分子量
　　分子の中に含まれている原子量の和を分子量と言います。
　・式量
　　イオンやイオン結晶の化学式は、イオン式、組成式であらわされます。
　　この場合、分子量の代わりに式量を使用します。
③物質量(モル)
　12炭素原子12g中の炭素原子の数6.02×1023(アボガドロ数)を基準に、これと同じ数の原子や分子の集合を1mol(モル)と定めています。
　１モルは、気体だと22.4リットル(０℃、１気圧)です。また、１モルの重さは、原子量、分子量、式量と同じグラム数です。