第６９回計量士国家試験問題の正解と解説【環化問２１～２５】

2023 1/29

2022年7月9日 2023年1月29日

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問題文及び解答は経済産業省のHPにある「過去の計量士国家試験問題」から引用しています。

解説は私の見解になります。解説が間違っている可能性もありますので、予めご了承ください。

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問２１～２５の内容は？

「環境計量に関する基礎知識（化学）」の問２１～２５の内容は以下の通りです。

問２１　基礎化学（化学反応式の計算）
問２２　基礎化学（物質量の計算）
問２３　無機化学（電池）
問２４　基礎化学（化学反応式の計算）
問２５　基礎化学（安定同位体）

問２１　基礎化学（化学反応式の計算）

問２１

硫酸酸性水溶液中での過マンガン酸カリウムとしゅう酸との反応式

2KMnO₄ + x(COOH)₂ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + K₂SO₄ + yCO₂ + zH₂O

における係数x、yおよびzの和として、正しいものを一つ選べ。

正解と解説

３　23

H, C, Oについて、それぞれ左右の原子数の等式をたてます。

Hについて、2x+6=2z

Cについて、2x=y

Oについて、8+4x+12=8+4+2y+z

これらの式を解くと、x=5, y=10, z=8

x+y+z=23

となるので、３が正解です。

問２２　基礎化学（物質量の計算）

問２２

20℃において、（ア）～（オ）の操作で沈殿を生じるものはいくつあるか。その数を１～５の中から一つ選べ。ただし、混合前の各水溶液の物質量濃度（モル濃度）は0.1 mol L^-1とし、過飽和は考えないこととする。

（ア）硫酸銅（Ⅱ）水溶液と水酸化ナトリウム水溶液の等量を混合する。
（イ）塩化ナトリウム水溶液と炭酸カリウム水溶液の等量を混合する。
（ウ）塩化カルシウム水溶液と炭酸ナトリウム水溶液の等量を混合する。
（エ）臭化カリウム水溶液と硝酸銀水溶液の等量を混合する。
（オ）塩化鉄（Ⅲ）水溶液とアンモニア水溶液の等量を混合する。

１個
２個
３個
４個
５個

正解と解説

４　４個

（ア）CuSO₄+2NaOH → Cu(OH)₂+Na₂SO₄
したがって、水酸化銅(Cu(OH)₂)の沈殿が生成します。

（イ）塩化ナトリウム(NaCl)と炭酸カリウム(K₂CO₃)は反応しないため、沈殿は生じません。

（ウ）CaCl₂+Na₂CO₃→CaCO₃+2NaCl
したがって、炭酸カルシウム(CaCO₃)の沈殿が生じます。

（エ）KBr+AgNO₃→AgBr+KNO₃
したがって、臭化銀(AgBr)の沈殿が生成します。

（オ）FeCl₃+3NH₄OH→Fe(OH)₃+3NH₄Cl
したがって、水酸化鉄(Fe(OH)₃)の沈殿が生成します。

以上から4 4個が正解です。

問２３　無機化学（電池）

問２３

次の記述の下線部（ア）～（エ）に関する正誤の組合せの中から、正しいものを一つ選べ。

　ダニエル電池　Zn | ZnSO₄ (a=0.01) || CuSO₄ (a=1) | Cu (a：活量)　が放電するとき、正極の_（ア）銅電極では_（イ）酸化反応が起こる。このとき、25℃におけるこの電池の初期の起電力は、標準起電力_（ウ）1.10 Vよりも_（エ）大きくなる。ただし、Zn²⁺ + 2e^– ⇄ Zn および Cu²⁺ + 2e^– ⇄ Cu の標準電極電位は、25℃でそれぞれ－0.763 V および +0.337 V であり、液間電位は無視できるものとする。

（ア）正　（イ）正　（ウ）誤　（エ）誤
（ア）誤　（イ）誤　（ウ）正　（エ）正
（ア）正　（イ）誤　（ウ）正　（エ）誤
（ア）誤　（イ）正　（ウ）正　（エ）誤
（ア）正　（イ）誤　（ウ）正　（エ）正

正解と解説

５　（ア）正　（イ）誤　（ウ）正　（エ）正

（ア）正しい。
（イ）誤り。正しくは還元反応です。
（ウ）正しい。
（エ）正しい。

以上から５が正解です。

問２４　基礎化学（化学反応式の計算）

問２４

メタン、アセチレン、ブタンをそれぞれ1g燃焼させるのに必要な酸素量の多い順として、正しいものを一つ選べ。なお、燃焼は化学量論的に進み、生成物は二酸化炭素と水のみとする。また、炭素、水素、酸素の原子量をそれぞれ12、1、16とする。

メタン＞アセチレン＞ブタン
メタン＞ブタン＞アセチレン
アセチレン＞ブタン＞メタン
ブタン＞メタン＞アセチレン
ブタン＞アセチレン＞メタン

正解と解説

２　メタン＞ブタン＞アセチレン

メタン、アセチレン、ブタンそれぞれの燃焼式から1g燃焼させるのに必要な酸素量を求めます。

メタン：CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
CH₄=16g, 2O₂=2×32g
したがって、メタン1gに必要な酸素量は4g

アセチレン：C₂H₂ + 5/2O₂ → 2CO₂ + H₂O
C₂H₂=26g, 5/2O₂=2.5×32g
したがって、アセチレン1gに必要な酸素量は3.1g

ブタン：C₄H₁₀ + 6.5O₂ → 4CO₂ + 5H₂O
C₄H₁₀=58g, 6.5O₂=6.5×32g
したがって、ブタン1gに必要な酸素量は3.6g

以上から、メタン＞ブタン＞アセチレンの順で酸素量が大きい。

問２５　基礎化学（安定同位体）

問２５

塩素には質量数35と37の安定同位体（³⁵Cl、³⁷Cl）が存在するため、塩素分子（Cl₂）は³⁵Cl³⁵Cl、³⁵Cl³⁷Cl、³⁷Cl³⁷Clの三つの分子種からなる。³⁵Clと³⁷Clの存在比が3：1である場合の各分子種のモル比（³⁵Cl³⁵Cl：³⁵Cl³⁷Cl：³⁷Cl³⁷Cl）として、正しいものを一つ選べ。