高圧ガス丙種化学特別 学識科目 地獄の予想問題100問

スポンサーリンク

どーも、ききです。

今回も前回に引き続き高圧ガス丙種化学の今度は学識科目の予想問題100問です。

3科目の中でも群を抜いて難しい科目となり、計算問題も多いので事前の対策が非常に重要となります。

この記事にたどり着いた人に多くは語る必要ないかと思いますが、細かい詳細は過去に作成した高圧ガス関連の記事をご確認下さい。

他の科目の予想問題やテキスト風の解説も公開しています。

高圧ガス丙特関係
高圧ガス丙種化学特別の試験内容をまとめています。受験される方は参考にしてみてください。

私はこの過去問とテキストのみで合格しました(受験当時ほとんどネット上に情報がなかったのでこれらの参考書が頼りでした)

当時はこの2冊に穴が開くくらい読み倒しました…いや、もう一期一句暗記するくらいの気持ちで…

予想問題なので絶対に出題される確証はありません(当然ですが

あくまでも過去問やテキストを中心に勉強して、自分の知識の確認などにご活用下さい。

似たような問題も多数含まれていますが、気にせずに進めて下さい。

それでは今回も地獄の予想問題いくゾ!

スポンサーリンク
  1. 高圧ガス丙種化学特別 学識 予想問題 100問
    1. 第1問 気体の状態方程式
    2. 第2問 理想気体
    3. 第3問 空気の組成
    4. 第4問 比重
    5. 第5問 圧力
    6. 第6問 液化ガス
    7. 第7問 燃焼
    8. 第8問 発熱反応
    9. 第9問 熱伝達
    10. 第10問 安全弁
    11. 第11問 シャルルの法則
    12. 第12問 ボイルの法則
    13. 第13問 圧縮熱
    14. 第14問 蒸気圧
    15. 第15問 比熱
    16. 第16問 液化天然ガス(LNG)
    17. 第17問 断熱圧縮
    18. 第18問 爆発範囲
    19. 第19問 圧縮機
    20. 第20問 計算問題(状態方程式)
    21. 第21問 アボガドロの法則
    22. 第22問 平均分子量
    23. 第23問 飽和蒸気
    24. 第24問 ジュール・トムソン効果
    25. 第25問 空気液化
    26. 第26問 酸素
    27. 第27問 窒素
    28. 第28問 ガス密度
    29. 第29問 圧縮係数
    30. 第30問 計算問題(標準状態)
    31. 第31問 気体の混合
    32. 第32問 酸素富化空気
    33. 第33問 臨界温度
    34. 第34問 蒸発潜熱
    35. 第35問 液化ガス容器
    36. 第36問 空気の液化分離
    37. 第37問 断熱膨張
    38. 第38問 圧力計
    39. 第39問 計算問題(密度)
    40. 第40問 計算問題(混合ガス)
    41. 第41問 実在気体
    42. 第42問 圧縮機の中間冷却
    43. 第43問 露点
    44. 第44問 吸着と吸収
    45. 第45問 ガスの乾燥
    46. 第46問 冷却方法
    47. 第47問 酸素の製造
    48. 第48問 水素の製造
    49. 第49問 計算問題(密度)
    50. 第50問 計算問題(状態方程式)
    51. 第51問 混合気体の状態変化
    52. 第52問 実在気体
    53. 第53問 空気液化
    54. 第54問 圧縮機
    55. 第55問 ガス密度
    56. 第56問 計算問題(状態方程式)
    57. 第57問 計算問題(混合ガス)
    58. 第58問 断熱圧縮
    59. 第59問 熱交換器
    60. 第60問 総合問題
    61. 第61問 状態方程式+モル計算
    62. 第62問 実在気体
    63. 第63問 深冷分離
    64. 第64問 断熱圧縮
    65. 第65問 計算問題
    66. 第66問 相変化
    67. 第67問 分圧
    68. 第68問 比熱
    69. 第69問 製造設備
    70. 第70問 総合問題
    71. 第71問 混合気体の状態変化
    72. 第72問 空気分離
    73. 第73問 断熱圧縮
    74. 第74問 実在気体
    75. 第75問 熱力学
    76. 第76問 計算問題
    77. 第77問 計算問題
    78. 第78問 吸着乾燥
    79. 第79問 設備
    80. 第80問 総合問題
    81. 第81問 実在気体・圧縮係数
    82. 第82問 深冷分離
    83. 第83問 露点
    84. 第84問 圧縮機
    85. 第85問 計算問題
    86. 第86問 深冷設備
    87. 第87問 ガス性質
    88. 第88問 熱力学
    89. 第89問 総合問題
    90. 第90問 総合問題
    91. 第91問 状態方程式
    92. 第92問 深冷空気分離設備
    93. 第93問 分圧
    94. 第94問 圧力上昇
    95. 第95問 圧縮係数
    96. 第96問 熱交換器
    97. 第97問 断熱圧縮
    98. 第98問 実在気体
    99. 第99問 真空断熱
    100. 第100問 最終問題
  2. まとめ

高圧ガス丙種化学特別 学識 予想問題 100問

第1問 気体の状態方程式

1.0 MPa(絶対圧)、27 ℃の酸素ガス2.4 m³を標準状態(0 ℃、101.3 kPa)へ換算した体積として最も近いものはどれか。

① 21.6 m³

② 23.7 m³

③ 26.4 m³

④ 29.1 m³

正解はこちら
👉 正解:1

状態方程式より​

P1​V1÷T1=​P2​V2÷T2

絶対温度 27℃=300K

0℃=273Kとなるので

V2​=2.4×(1000÷101.3)​×(273÷300)​ ≈21.5~21.6


第2問 理想気体

理想気体について正しいものはどれか。

① 分子自身の体積を考慮する。

② 分子間力を考慮する。

③ 圧力が高いほど理想気体に近づく。

④ 高温・低圧ほど理想気体に近づく。

正解はこちら
👉 正解:4

理想気体は

・分子体積なし

・分子間力なし

という仮定。

現実気体でも

高温・低圧

では理想気体に近づく。


第3問 空気の組成

乾燥空気中の酸素濃度として最も適当なものはどれか。

① 約15%

② 約21%

③ 約30%

④ 約40%

正解はこちら
👉 正解:2
乾燥空気

・窒素 約78%

・酸素 約21%

・アルゴン 約0.9%

・二酸化炭素 約0.04%(下記2つはその他で表す場合が多い)

この割合は頻出。

第4問 比重

空気を1としたとき、塩素ガスの性質として正しいものはどれか。

① 空気より軽い

② 空気とほぼ同じ

③ 空気より重い

④ 常に上方へ拡散する

正解はこちら
👉 正解:3

塩素の分子量は71 空気の分子量は約29 したがって空気よりかなり重い。

漏えい時は低所へ滞留しやすい。


第5問 圧力

ゲージ圧0.5 MPaの容器内の絶対圧として最も近いものはどれか。

① 0.40 MPa

② 0.50 MPa

③ 0.60 MPa

④ 1.51 MPa

正解はこちら
👉 正解:3

絶対圧=ゲージ圧+大気圧

0.5+0.101≈0.60


第6問 液化ガス

液化ガスについて正しいものはどれか。

① 温度が上昇すると蒸気圧は低下する。

② 温度が上昇すると蒸気圧は上昇する。

③ 温度によって蒸気圧は変化しない。

④ 圧力のみで決まる。

正解はこちら
👉 正解:2

液化ガスは 温度上昇 → 蒸発量増加 → 蒸気圧上昇

この関係はLPガスでも頻出。


第7問 燃焼

完全燃焼に必要な理論空気量より実際空気量が多い状態を何というか。

① 理論空気

② 過剰空気

③ 不完全燃焼

④ 酸欠燃焼

正解はこちら
👉 正解:2

実際空気量 > 理論空気量 →過剰空気

ボイラーでも高圧ガスでも定番。


第8問 発熱反応

次のうち一般に発熱反応はどれか。

① 水の電気分解

② 水素の燃焼

③ 氷の融解

④ 水の蒸発

正解はこちら
👉 正解:2

燃焼反応は発熱反応。

一方、

・蒸発

・融解

・電気分解

はいずれも吸熱。


第9問 熱伝達

固体中で最も支配的な熱移動はどれか。

① 伝導

② 対流

③ 放射

④ 蒸発

正解はこちら
👉 正解:1
熱移動

・固体 → 伝導

・液体・気体 → 対流

・真空でも伝わる → 放射

この区別は頻出です。

第10問 安全弁

安全弁の主な目的として最も適当なものはどれか。

① ガス純度を高める。

② 圧力を一定に調整する。

③ 異常昇圧時に圧力を逃がす。

④ ガス温度を下げる。

正解はこちら
👉 正解:3

安全弁は容器や配管を過圧から保護するための保安装置です。

通常運転で圧力を制御する装置ではなく、設定圧力を超えたときに自動的に作動してガスを放出し、設備の破損や事故を防止します。

第11問 シャルルの法則

密閉された容器内の気体を加熱したところ、圧力は一定であった。このとき正しいものはどれか。

① 体積は減少する。

② 体積は増加する。

③ 密度は増加する。

④ 分子数は増加する。


正解はこちら
👉 正解:2
圧力一定では、シャルルの法則より絶対温度に比例して体積が増加します。

・温度が上がる→ 体積も上がる

・分子数は変わらない

密度は体積増加により小さくなる

第12問 ボイルの法則

温度一定で容積を半分にした場合、圧力はどうなるか。

① 半分になる

② 変化しない

③ 2倍になる

④ 4倍になる

正解はこちら
👉 正解:3
ボイルの法則P1V1=P2V2​

容積が1/2になるため、圧力は2倍になります。

高圧ガスでは最重要公式の一つです。

分子数は変わらず密度は体積増加により小さくなる

第13問 圧縮熱

気体を急激に圧縮すると温度が上昇する主な理由はどれか。

① 蒸発熱を吸収するため

② 外部から仕事を受けるため

③ 放射熱が増えるため

④ 分子数が増えるため

正解はこちら
👉 正解:2

急速圧縮では外部から気体へ仕事が加えられ、そのエネルギーが内部エネルギーとなって温度が上昇します。

空気圧縮機で重要な現象です。


第14問 蒸気圧

液化ガスの蒸気圧について正しいものはどれか。

① 液量が多いほど高くなる。

② 容器が大きいほど高くなる。

③ 温度だけで決まる。

④ 圧縮すると必ず低下する。

正解はこちら
👉 正解:3

飽和状態では蒸気圧は温度のみで決まります。

容器の大きさや液量では決まりません。


第15問 比熱

同じ熱量を与えた場合、比熱が大きい物質はどうなるか。

① 温度変化が大きい

② 温度変化が小さい

③ 必ず蒸発する

④ 密度が増加する

正解はこちら
👉 正解:2

Q=mcΔT

つまり比熱 c が大きいほど、同じ熱量では温度変化は小さくなります。


第16問 液化天然ガス(LNG)

LNGの主成分として最も適当なものはどれか。

① 水素

② メタン

③ プロパン

④ ブタン

正解はこちら
👉 正解:2

LNGは主にメタンです。

一方、

・LPG → プロパン・ブタン

・LNG → メタン

この違いは頻出です。


第17問 断熱圧縮

断熱圧縮で正しいものはどれか。

① 外部へ熱を放出しながら圧縮する。

② 外部との熱の出入りがない。

③ 温度は一定である。

④ 圧力は変化しない。

正解はこちら
👉 正解:2

断熱とは、外部との熱のやり取りがない状態です。

圧縮すると仕事が内部エネルギーへ変わるため、温度が上昇します。


第18問 爆発範囲

可燃性ガスの爆発範囲について正しいものはどれか。

① 酸素がなくても爆発する。

② 下限界未満でも爆発する。

③ 爆発下限界と爆発上限界の間で爆発する。

④ ガス濃度が高いほど必ず危険である。

正解はこちら
👉 正解:3

爆発は爆発下限界(LEL)以上、爆発上限界(UEL)以下の濃度で起こります。

濃すぎても酸素不足となり爆発しません。


第19問 圧縮機

多段圧縮を採用する主な目的はどれか。

① ガス純度を高めるため

② 圧縮仕事を減らすため

③ 流量を一定にするため

④ 蒸気圧を高めるため

正解はこちら
👉 正解:2

多段圧縮では中間冷却を行うことでガス温度を下げ、必要な圧縮仕事を減らせます。

設備寿命や効率向上にもつながります。


第20問 計算問題(状態方程式)

27 ℃、100 kPaで3.0 m³の気体を、同温度で300 kPaまで圧縮した。このときの体積として最も近いものはどれか。

① 0.5 m³

② 1.0 m³

③ 1.5 m³

④ 9.0 m³

正解はこちら
👉 正解:2

温度一定なのでボイルの法則を用います。

P1​V1​=P2​V2​

100×3=300×V

V=1.0 m³

つまり圧力が3倍になれば、体積は1/3になります。

第21問 アボガドロの法則

同一温度・同一圧力において、気体の体積と物質量の関係として正しいものはどれか。

① 体積は分子量に比例する。

② 体積は物質量に比例する。

③ 体積は分子量に反比例する。

④ 体積は気体の種類によってのみ決まる。

正解はこちら
👉 正解:2

アボガドロの法則より、同一温度・同一圧力では、すべての気体は同じ体積中に同じ数の分子を含みます。

したがって、体積 ∝ 物質量(mol) となります。


第22問 平均分子量

窒素(N₂)と酸素(O₂)を同じ物質量だけ混合した。この混合気体の平均分子量として最も近いものはどれか。

① 28

② 30

③ 32

④ 60

正解はこちら
👉 正解:2

窒素:28 酸素:32 等モル混合なので (28+32)÷2​=30

となります。


第23問 飽和蒸気

液体と蒸気が平衡状態にあるとき、蒸発速度と凝縮速度の関係はどれか。

① 蒸発速度が大きい。

② 凝縮速度が大きい。

③ 両者は等しい。

④ 温度によって必ず蒸発速度が0になる。

正解はこちら
👉 正解:3

飽和状態では

・蒸発

・凝縮

が絶えず起こっていますが、その速度が等しいため見かけ上変化しません。


第24問 ジュール・トムソン効果

多くの気体が断熱膨張すると温度が低下する現象を何というか。

① ボイル効果

② シャルル効果

③ ジュール・トムソン効果

④ ベルヌーイ効果

正解はこちら
👉 正解:3

LNGや空気分離装置などの液化工程では非常に重要な現象です。

「断熱膨張 → 温度低下」という関係は頻出です。


第25問 空気液化

空気液化装置で最も利用される現象として適当なものはどれか。

① 電気分解

② ジュール・トムソン効果

③ 光分解

④ 昇華

正解はこちら
👉 正解:2

空気液化では

・圧縮

・冷却

・断熱膨張

を繰り返し、ジュール・トムソン効果を利用して液化温度まで下げます。


第26問 酸素

酸素ガスの性質として正しいものはどれか。

① 可燃性ガスである。

② 自ら燃焼する。

③ 支燃性を有する。

④ 空気より軽い。

正解はこちら
👉 正解:3

酸素は

・不燃性

・支燃性

です。

「燃えるガス」ではなく、「燃焼を助けるガス」であることが重要です。


第27問 窒素

窒素ガスの用途として最も適当なものはどれか。

① 可燃性ガスとして利用する。

② 不活性雰囲気をつくる。

③ 酸化剤として利用する。

④ 冷媒としてのみ利用する。

正解はこちら
👉 正解:2

窒素は化学的に安定であるため、 ・タンクのパージ ・配管置換 ・シールガス など幅広く利用されます。


第28問 ガス密度

同一温度・同一圧力で最も密度が大きいものはどれか。

① 水素

② 窒素

③ 酸素

④ 二酸化炭素

正解はこちら
👉 正解:4

分子量

・水素:2

・窒素:28

・酸素:32

・二酸化炭素:44

密度は概ね分子量に比例するため、二酸化炭素が最も大きくなります


第29問 圧縮係数

実在気体の圧縮係数(Z)が1に近づく条件として最も適当なものはどれか。

① 高圧・低温

② 高圧・高温

③ 低圧・高温

④ 低温のみ

正解はこちら
👉 正解:3

理想気体に近づく条件は ・低圧 ・高温 です。

そのため圧縮係数Zも1に近づきます。


第30問 計算問題(標準状態)

標準状態で11.2 Lの窒素ガスの物質量はどれか。

① 0.25 mol

② 0.50 mol

③ 1.00 mol

④ 2.00 mol

正解はこちら
👉 正解:2

標準状態では 22.4 L = 1 mol したがって、

11.2÷22.4=0.5 mol

第31問 気体の混合

互いに反応しない2種類の気体を同一容器に混合した場合、全圧について正しいものはどれか。

① 全圧は各気体の分圧の積である。

② 全圧は各気体の分圧の和である。

③ 全圧は分子量の平均となる。

④ 全圧は最も多い気体の圧力と等しい。

正解はこちら
👉 正解:2

これはダルトンの分圧の法則です。

反応しない気体では、 P=P1​+P2​+P3​・・・ となります。


第32問 酸素富化空気

酸素濃度が高くなった空気について正しいものはどれか。

① 可燃物は燃えにくくなる。

② 発火危険性が増加する。

③ 爆発範囲は狭くなる。

④ 不活性ガスとなる。

正解はこちら
👉 正解:2

酸素濃度が高くなると

・発火しやすい

・燃焼速度が速くなる

・爆発危険性が高まる

酸素設備では特に重要です。


第33問 臨界温度

臨界温度について正しいものはどれか。

① この温度以上では、どれだけ加圧しても液化できない。

② この温度以下では液体は存在しない。

③ 圧力だけで決まる。

④ 分子量が同じならすべて同じである。

正解はこちら
👉 正解:1

臨界温度以上では、圧力をどれだけ高くしても液化できません。


第34問 蒸発潜熱

液体が蒸発するとき正しいものはどれか。

① 周囲へ熱を放出する。

② 周囲から熱を吸収する。

③ 温度が必ず上昇する。

④ 圧力は必ず上昇する。

正解はこちら
👉 正解:2

蒸発は吸熱現象です。

LNGやLPGでは、気化によって周囲から熱を奪うため、配管やバルブが冷えることがあります。


第35問 液化ガス容器

液化ガス容器へ液体を満量充てんしてはならない主な理由はどれか。

① ガス純度が低下するため。

② 液体の熱膨張による異常昇圧を防ぐため。

③ 蒸気圧を下げるため。

④ ガス密度を一定にするため。

正解はこちら
👉 正解:2

液体はほとんど圧縮できません。

温度が上昇すると体積が増加し、容器内圧が急上昇するため、一定の空間(気相部)が必要です。


第36問 空気の液化分離

液化空気を分留するとき、最初に留出しやすい成分はどれか。

① 酸素

② 窒素

③ アルゴン

④ 二酸化炭素

正解はこちら
👉 正解:2

・窒素:約-196℃

・アルゴン:約-186℃

・酸素:約-183℃

最も沸点が低い窒素が先に気化します。

ちなみに二酸化炭素は沸点がありません。


第37問 断熱膨張

断熱膨張による一般的な変化として正しいものはどれか。

① 温度が上昇する。

② 温度が低下する。

③ 圧力は一定である。

④ 密度が増加する。

正解はこちら
👉 正解:2

気体は膨張すると外部へ仕事をするため、内部エネルギーが減少し、一般に温度が低下します。


第38問 圧力計

ブルドン管圧力計が測定する圧力はどれか。

① 真空圧

② 絶対圧

③ ゲージ圧

④ 蒸気圧

正解はこちら
👉 正解:3

ブルドン管圧力計は、大気圧を基準としたゲージ圧を測定します。


第39問 計算問題(密度)

標準状態において、22.4 Lの酸素ガスの質量はどれか。

① 16 g

② 22 g

③ 32 g

④ 44 g

正解はこちら
👉 正解:3

準状態では 22.4 L = 1 mol

酸素(O₂)の分子量は32なので、 1 mol=32 g

したがって答えは 32 g です。


第40問 計算問題(混合ガス)

密閉容器内に、酸素0.40 MPa、窒素0.60 MPa(いずれも分圧)の混合気体がある。この容器内の全圧として最も適当なものはどれか。

① 0.24 MPa

② 0.50 MPa

③ 1.00 MPa

④ 1.40 MPa

正解はこちら
👉 正解:3

ダルトンの分圧の法則より、 P=0.40+0.60=1.00 MPa 混合気体では、各気体が独立して圧力を及ぼすと考えます。

第41問 実在気体

実在気体が理想気体から大きく外れる条件として最も適当なものはどれか。

① 高温・低圧

② 高温・高圧

③ 低温・高圧

④ 低温・低圧


正解はこちら
👉 正解:3

実在気体では分子間力や分子自身の体積の影響を受けます。

その影響は ・低温 ・高圧 ほど大きくなります。

逆に高温・低圧では理想気体に近づきます。


第42問 圧縮機の中間冷却

多段圧縮機で中間冷却器を設ける目的として最も適当なものはどれか。

① ガス純度を向上させる。

② 圧縮仕事を減少させる。

③ ガス流量を増加させる。

④ 蒸気圧を上昇させる。

正解はこちら
👉 正解:2

中間冷却により気体の温度を下げることで体積が減少し、次段の圧縮仕事を小さくできます。

また、圧縮機の温度上昇を抑え、設備保護にも役立ちます。


第43問 露点

ガスの露点について正しいものはどれか。

① ガスが自然発火する温度である。

② 水分が凝縮し始める温度である。

③ ガスが液化する温度である。

④ 可燃性ガスの着火温度である。

正解はこちら
👉 正解:2

露点とは、気体中の水蒸気が飽和して凝縮を始める温度です。

露点管理は、配管の腐食や凍結防止のために重要です。


第44問 吸着と吸収

シリカゲルによる乾燥は、どの現象を利用しているか。

① 蒸留

② 吸収

③ 吸着

④ 凝縮

正解はこちら
👉 正解:3

シリカゲルや活性アルミナは、表面に水分を付着させる「吸着」を利用して乾燥を行います。

一方、「吸収」は液体など内部に取り込む現象です。


第45問 ガスの乾燥

高圧ガス設備でガスを乾燥させる主な目的として最も適当なものはどれか。

① ガス密度を増加させるため。

② ガス純度を低下させるため。

③ 配管の腐食や凍結を防止するため。

④ 蒸気圧を一定にするため。

正解はこちら
👉 正解:3

水分が残ると、 ・腐食 ・水和物の生成 ・凍結 ・弁の作動不良 などの原因となります。

乾燥工程は高圧ガス設備では非常に重要です。


第46問 冷却方法

圧縮した気体を冷却すると、同じ圧力で体積はどう変化するか。

① 増加する。

② 減少する。

③ 変化しない。

④ 分子量によって決まる。

正解はこちら
👉 正解:2

シャルルの法則より、 圧力一定では 温度が下がると 体積も下がります となります。


第47問 酸素の製造

工業的に大量の酸素を製造する方法として最も一般的なものはどれか。

① 海水の電気分解

② 空気の深冷分離

③ 水蒸気改質

④ 光合成

正解はこちら
👉 正解:2

大量製造では、 空気を液化し、沸点差を利用した深冷分離 が一般的です。


第48問 水素の製造

工業的な水素製造法として最も一般的なものはどれか。

① 空気液化

② メタンの水蒸気改質

③ 酸素分離

④ 水の蒸発

正解はこちら
👉 正解:2

現在の工業用水素の多くは、 天然ガス(メタン)の水蒸気改質 によって製造されています。

反応例: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ その後、水性ガスシフト反応でさらに水素を増やします。


第49問 計算問題(密度)

標準状態で44.8 Lの窒素ガスの質量として最も近いものはどれか。

① 14 g

② 28 g

③ 56 g

④ 64 g

正解はこちら
👉 正解:3

22.4 L = 1 mol

44.8 L = 2 mol

窒素(N₂)の分子量は28なので、 2 × 28 = 56 g


第50問 計算問題(状態方程式)

ある気体が27 ℃、200 kPaで4.0 m³を占めている。同じ温度で400 kPaまで圧縮したときの体積として最も近いものはどれか。

① 1.0 m³

② 2.0 m³

③ 4.0 m³

④ 8.0 m³

正解はこちら
👉 正解:2

温度一定なのでボイルの法則を用います。

P1​V1​=P2​V2​

200×4.0=400×V

V=2.0 m³

圧力が2倍になると、体積は1/2になります。


ちょうど半分…少し水でも飲んで休憩しましょう。

第51問 混合気体の状態変化

同一容器内に酸素と窒素が混合されている。温度を上昇させたとき、正しいものはどれか。

① 酸素の分圧のみ増加する。

② 窒素の分圧のみ増加する。

③ 全圧は増加するが、各成分のモル比は変化しない。

④ 全圧は変化しない。

正解はこちら
👉 正解:3

密閉容器では体積一定です。

状態方程式より

P∝T

したがって全圧は増加します。

しかし化学反応が起きない限り、 酸素量 窒素量 は変化しないため、 モル比・組成は一定です。


第52問 実在気体

高圧で実在気体が理想気体よりも圧縮されにくくなる主な理由として最も適当なものはどれか。

① 分子間引力のみが支配的になるため。

② 分子自身の体積の影響が大きくなるため。

③ 温度が一定になるため。

④ 分子量が増加するため。

正解はこちら
👉 正解:2

低圧では分子間引力の影響が現れやすいですが、高圧になると分子自身の体積が無視できなくなり、理想気体からのずれが大きくなります。


第53問 空気液化

空気液化装置で二酸化炭素や水分をあらかじめ除去する主な理由はどれか。

① 酸素濃度を高めるため。

② 液体窒素の純度を上げるため。

③ 低温部で固化し、配管閉塞を起こすため。

④ 圧縮効率を向上させるため。

正解はこちら
👉 正解:3

空気を深冷すると、

・水 → 氷

・CO₂ → ドライアイス

となり、熱交換器や配管を閉塞させる危険があります。

そのため前処理で除去します。


第54問 圧縮機

往復動圧縮機で吐出温度が異常に高くなった場合、最も考えられる原因はどれか。

① 吸入ガス温度の低下

② 中間冷却器の性能低下

③ 吸入圧力の低下による圧縮比の減少

④ 吐出圧力の低下

正解はこちら
👉 正解:2

中間冷却器の性能が低下すると、次段へ高温ガスが送られるため吐出温度が上昇します。


第55問 ガス密度

同一温度・同一圧力において、密度が最も小さいものはどれか。

① 酸素

② 空気

③ メタン

④ 二酸化炭素

正解はこちら
👉 正解:3

分子量

・CH₄=16

・空気=約29

・O₂=32

・CO₂=44

密度は分子量にほぼ比例するため、メタンが最も軽くなります。


第56問 計算問題(状態方程式)

密閉容器内の気体が20 ℃・0.50 MPa(絶対圧)で存在している。

温度を120 ℃まで上昇させたときの圧力として最も近いものはどれか。

① 0.34 MPa

② 0.50 MPa

③ 0.67 MPa

④ 0.90 MPa

正解はこちら
👉 正解:3

体積一定なので

T1​P1​​=T2​P2​​

20℃=293K

120℃=393K

P2​=0.50×(393÷293)​≈0.67


第57問 計算問題(混合ガス)

ある混合気体は、酸素2 mol、窒素6 molからなる。このとき酸素の分圧は全圧の何%となるか。

① 20%

② 25%

③ 33%

④ 50%

正解はこちら
👉 正解:2

全モル数 2+6=8

酸素のモル分率 2/8=0.25

したがって分圧も全圧の25%となります。


第58問 断熱圧縮

断熱圧縮において、圧縮仕事の一部は主として何に変換されるか。

① 位置エネルギー

② 内部エネルギー

③ 電気エネルギー

④ 化学エネルギー

正解はこちら
👉 正解:2

断熱では熱の出入りがありません。

そのため外部から与えた仕事は主に内部エネルギーとなり、温度上昇として現れます。


第59問 熱交換器

向流式熱交換器が並流式より一般に熱交換効率が高い理由として最も適当なものはどれか。

① 圧力損失が必ず小さいため。

② 温度差を全体として大きく保ちやすいため。

③ 流速が速いため。

④ 比熱が大きくなるため。

正解はこちら
👉 正解:2

向流では入口から出口まで比較的大きな温度差を維持できるため、効率よく熱交換できます。


第60問 総合問題

液化ガス容器を直射日光の当たる場所へ長時間放置した場合、最も適当な説明はどれか。

① 液体密度が低下するため圧力は下がる。

② 蒸気圧が低下する。

③ 温度上昇に伴い蒸気圧が上昇し、容器内圧力が増加する。

④ 液量が減少するため圧力は一定となる。

正解はこちら
👉 正解:3

この問題では、次の3つの知識を組み合わせる必要があります。

温度が上がる 蒸気圧が上昇する 密閉容器では内圧が上昇する 実務上も非常に重要であり、容器は直射日光を避けて保管することが求められます。

第61問 状態方程式+モル計算

標準状態で22.4 Lの窒素ガスと44.8 Lの酸素ガスを混合した。この混合気体中の酸素のモル分率として最も適当なものはどれか。

① 1/4

② 1/3

③ 2/3

④ 3/4


正解はこちら
👉 正解:3

標準状態では22.4 L=1 mol

窒素:1 mol

酸素:2 mol

合計3 mol

したがって酸素のモル分率は 2÷3


第62問 実在気体

実在気体では、ある圧力範囲で圧縮係数 ZZZ が1より小さくなることがある。この主な理由として最も適当なものはどれか。

① 分子量が減少するため

② 分子間引力の影響が現れるため

③ 分子体積がゼロになるため

④ 温度が絶対零度になるため

正解はこちら
👉 正解:2

中程度の圧力では、分子同士の引力により気体が理想気体より圧縮されやすくなり、Z<1となることがあります。

一方、高圧側では分子体積の影響が支配的となり、Z>1になる場合があります。


第63問 深冷分離

空気液化設備で熱交換器の圧力損失が大きくなった。最も考えられる原因として適当なものはどれか。

① 酸素濃度が高くなった。

② 水分や二酸化炭素が十分除去されていない。

③ 窒素の沸点が上昇した。

④ 圧縮機の回転数が低下した。

正解はこちら
👉 正解:2

水分は氷、二酸化炭素はドライアイスとなり、低温部で配管や熱交換器を閉塞します。

これは深冷分離設備で最も重要なトラブル要因の一つです。


第64問 断熱圧縮

理想気体を断熱圧縮した場合、外部との熱の授受はない。このとき温度が上昇する理由として最も適当なものはどれか。

① 分子量が増加するため

② 外部から加えられた仕事が内部エネルギーへ変換されるため

③ 蒸気圧が増加するため

④ 比熱が一定でなくなるため

正解はこちら
👉 正解:2

熱の出入りがなくても、仕事が内部エネルギーへ変換されるため温度が上昇します。

「熱を加えたから温度が上がる」のではなく、「仕事をしたから温度が上がる」という理解が重要です。


第65問 計算問題

ある密閉容器内に、27 ℃・0.40 MPa(絶対圧)の気体が入っている。体積一定のまま127 ℃まで加熱したときの圧力として最も近いものはどれか。

① 0.30 MPa

② 0.40 MPa

③ 0.53 MPa

④ 0.67 MPa

正解はこちら
👉 正解:3

体積一定より​

P1÷T1​​=P2​​÷T2​

27 ℃=300 K

127 ℃=400 K

P2​=0.40×(400÷300)​=0.533

約0.53 MPa


第66問 相変化

純物質について、液体と気体が平衡状態にあるとき蒸気圧を上昇させる方法として最も適当なものはどれか。

① 液体量を増やす。

② 容器を大きくする。

③ 温度を上げる。

④ 液体をよくかき混ぜる。

正解はこちら
👉 正解:3

飽和蒸気圧は温度だけで決まる性質です。

液量や容器の大きさでは変化しません。


第67問 分圧

酸素30%、窒素70%(モル比)の混合気体が0.80 MPaで存在する。このとき酸素の分圧として最も適当なものはどれか。

① 0.16 MPa

② 0.24 MPa

③ 0.30 MPa

④ 0.56 MPa

正解はこちら
👉 正解:2

ダルトンの法則より、

0.80×0.30=0.24 MPa

モル分率=分圧比


第68問 比熱

同じ熱量を加えた場合、比熱の大きい物質ほど温度変化が小さい理由として最も適当なものはどれか。

① 熱伝導率が大きいため

② 単位質量当たりの温度を上げるために多くの熱量を必要とするため

③ 密度が小さいため

④ 分子量が小さいため

正解はこちら
👉 正解:2

比熱とは「1 kgの物質の温度を1 K上昇させるのに必要な熱量」です。

そのため、比熱が大きいほど同じ熱量では温度変化が小さくなります。


第69問 製造設備

深冷分離設備において、膨張タービンを用いる主な目的として最も適当なものはどれか。

① 圧力を一定に保つため

② 気体を冷却し液化を促進するため

③ ガス純度を直接高めるため

④ 圧縮機の吐出圧力を上げるため

正解はこちら
👉 正解:2

膨張タービンでは気体が仕事をしながら膨張するため温度が低下します。

この冷熱を利用して空気の液化効率を高めます。


第70問 総合問題

液化酸素を貯槽へ受け入れる際、配管をあらかじめ十分に冷却(プレクール)する主な理由として最も適当なものはどれか。

① 配管の圧力を上げるため

② 液化酸素の純度を高めるため

③ 急激な気化による蒸発損失や熱衝撃を防ぐため

④ 配管内の酸素濃度を低下させるため

正解はこちら
👉 正解:3

常温配管へ極低温液体を流すと、

・急激な沸騰

・蒸発損失

・熱応力による設備への負荷

が発生します。

そのため、事前に配管を冷却してから受け入れます。これは実務でも非常に重要な操作です。

第71問 混合気体の状態変化

密閉容器内に酸素と窒素の混合気体がある。容器を加熱したところ、酸素の分圧は0.30 MPaから0.36 MPaへ増加した。このとき正しいものはどれか。

① 酸素の物質量が増加した。

② 窒素の分圧は変化しない。

③ 窒素の分圧も同じ割合で増加する。

④ 酸素濃度が高くなった。

正解はこちら
👉 正解:3

密閉容器では各成分の物質量は一定です。

体積も一定なので、

P∝Tが成り立ちます。

そのため、酸素・窒素ともに同じ割合で圧力が上昇します。

モル分率は変化しません。


第72問 空気分離

深冷空気分離装置でアルゴンを分離しにくい理由として最も適当なものはどれか。

① 酸素との沸点が近い。

② 窒素との分子量が同じ。

③ 化学反応しやすい。

④ 蒸気圧がゼロである。

正解はこちら
👉 正解:1

沸点

・N₂:−196℃

・Ar:−186℃

・O₂:−183℃

アルゴンは酸素と沸点が非常に近く、分離が難しいことが特徴です。


第73問 断熱圧縮

圧縮機で断熱圧縮した場合、吐出温度が設計値より著しく高くなった。最も考えられる原因はどれか。

① 吸入ガス温度が低すぎる。

② 吸入圧力が上昇した。

③ 圧縮比が増加した。

④ 比熱が大きくなった。

正解はこちら
👉 正解:3

圧縮比が大きくなるほど、断熱圧縮後の温度も高くなります。

吐出温度の異常上昇は潤滑油の劣化や設備損傷にもつながるため重要です。


第74問 実在気体

臨界温度より十分高い温度にある気体について正しいものはどれか。

① 加圧すると必ず液化する。

② どれだけ加圧しても液化しない。

③ 蒸気圧は一定となる。

④ 液体と気体が共存する。

正解はこちら
👉 正解:2

臨界温度以上では、圧力だけでは液化できません。

液化には臨界温度以下まで冷却することが必要です。


第75問 熱力学

同じ質量・同じ温度上昇で、必要な熱量が最も大きいものはどれか。

① 比熱が最も大きい物質

② 比熱が最も小さい物質

③ 密度が最も大きい物質

④ 分子量が最も大きい物質

正解はこちら
👉 正解:1

熱量は

Q=mcΔT

より、比熱 c が大きいほど必要熱量は大きくなります。


第76問 計算問題

標準状態で56.0 Lの窒素ガスは何 molか。

① 1.5 mol

② 2.0 mol

③ 2.5 mol

④ 3.0 mol

正解はこちら
👉 正解:3

標準状態では

22.4 L=1 mol

56.0÷22.4=2.5


第77問 計算問題

ある混合気体の全圧は1.20 MPaである。

酸素のモル分率が25%であるとき、酸素の分圧として最も適当なものはどれか。

① 0.20 MPa

② 0.25 MPa

③ 0.30 MPa

④ 0.40 MPa

正解はこちら
👉 正解:3

1.20×0.25=0.30 MPa

モル分率=分圧比を利用します。


第78問 吸着乾燥

吸着式乾燥器で乾燥剤を再生する主な目的はどれか。

① 分子量を小さくするため。

② 吸着した水分を除去し、吸着能力を回復させるため。

③ ガス圧力を高めるため。

④ ガス純度を低下させるため。

正解はこちら
👉 正解:2

シリカゲルや活性アルミナは、一定量の水分を吸着すると能力が低下します。

そのため、加熱や減圧などで再生して繰り返し使用します。


第79問 設備

液化ガス配管で真空断熱を採用する最大の目的として最も適当なものはどれか。

① 配管強度を高めるため。

② 外部からの熱侵入を抑えるため。

③ 内部圧力を上げるため。

④ 流速を一定にするため。

正解はこちら
👉 正解:2

極低温液体では、外部から熱が侵入すると蒸発量が増加します。

真空断熱は熱伝導・対流を抑え、蒸発損失を小さくするために用いられます。


第80問 総合問題

深冷空気分離設備で、膨張タービンが停止した場合に最も影響を受けるものはどれか。

① 圧縮機の回転方向

② 冷熱の供給

③ 空気中の酸素濃度

④ 吸着剤の再生温度

正解はこちら
👉 正解:2

膨張タービンは、膨張時の仕事によって冷熱を発生させる重要機器です。

停止すると深冷分離に必要な冷熱が不足し、液化効率や分離性能が大きく低下します。


第81問 実在気体・圧縮係数

実在気体の圧縮係数 Z について正しいものはどれか。

① 理想気体では常に Z=0

② 実在気体では常に Z>1

③ 分子間引力が卓越する圧力領域では Z<1 となることがある

④ 圧縮係数は気体の種類によらず一定である

正解はこちら
👉 正解:3

圧縮係数

Z=PV÷nRT​

理想気体:Z=1

・中圧域:分子間引力が支配的 → Z<1

・高圧域:分子体積が支配的 → Z>1


第82問 深冷分離

深冷空気分離設備で熱交換器の性能が低下した場合、最初に現れやすい影響として最も適当なものはどれか。

① 空気中の酸素濃度が増加する。

② 深冷温度まで十分冷却できず液化量が減少する。

③ 圧縮機の回転速度が自動的に上昇する。

④ アルゴン濃度のみ上昇する。

正解はこちら
👉 正解:2

熱交換器は設備全体の冷熱回収を担っています。

効率が悪化すると

深冷温度まで下がらない

・液化量減少

・分離効率低下

となります。


第83問 露点

ガス中の水分量が一定である状態で圧力のみを高くした場合、露点はどうなるか。

① 高くなる

② 低くなる

③ 変化しない

④ 必ず0℃になる

正解はこちら
👉 正解:1

圧力を上げると水蒸気分圧も増加するため、凝縮しやすくなります。

つまり

露点は高くなる

ちなみにこれは乾燥設備でよく利用されます。


第84問 圧縮機

多段圧縮で各段の圧縮比をできるだけ等しく設計する理由として最も適当なものはどれか。

① 潤滑油を節約するため

② 圧縮仕事を最小に近づけるため

③ ガス純度を向上させるため

④ 吐出流量を一定にするため

正解はこちら
👉 正解:2

理論上、

各段の圧縮比を等しくすると必要仕事が最小

となります。


第85問 計算問題

27℃・100kPaで6.0m³あった気体を127℃まで加熱し、さらに300kPaまで圧縮した。

最終体積はどれか。

①0.67m³

②2.67m³

③4.00m³

④8.00m³

正解はこちら
👉 正解:2

状態方程式​

P1​V1÷T1​​=​P2​V2÷T2​​

300K→400K

V2​=6×(100÷300)​×(400÷300)​=2.67

圧力・温度を同時に変化させる点に注意。


第86問 深冷設備

液化空気装置において吸着塔が正常に切り替わらなかった場合、最も懸念されるものはどれか。

① 酸素純度上昇

② CO₂・水分による熱交換器閉塞

③ 窒素流量増加

④ 圧縮機効率向上

正解はこちら
👉 正解:2

吸着塔は

水分とCO₂

を除去しています。

停止すると

氷・ドライアイス→熱交換器閉塞→運転停止

となります。


第87問 ガス性質

次のうち標準状態で最も密度が大きいものはどれか。

① メタン

② 窒素

③ 酸素

④ アルゴン

正解はこちら
👉 正解:4

分子量

・CH₄=16

・N₂=28

・O₂=32

・Ar=40

密度は概ね分子量に比例します。


第88問 熱力学

一定圧力で加熱される気体について正しいものはどれか。

① 外部への仕事はしない

② 体積は増加する

③ 内部エネルギーは一定

④ 密度は増加する

正解はこちら
👉 正解:2

圧力一定なら

シャルルの法則より

体積増加→密度低下

となります。


第89問 総合問題

液化酸素配管の真空断熱性能が低下すると最初に起こりやすい現象はどれか。

① 配管内圧力低下

② 蒸発量増加

③ 酸素純度低下

④ 液体密度増加

正解はこちら
👉 正解:2

外部熱侵入→液化酸素が蒸発→BOG(Boil Off Gas)増加

という流れになります。


第90問 総合問題

空気液化設備で

  • 圧縮機
  • 熱交換器
  • 吸着塔
  • 膨張タービン

の4設備のうち、停止すると冷熱の生成そのものが失われる設備はどれか。

① 圧縮機

② 熱交換器

③ 吸着塔

④ 膨張タービン

正解はこちら
👉 正解:4

それぞれの役割は次のとおりです。

圧縮機:空気を圧縮する。

熱交換器:冷熱を効率よく回収する。

吸着塔:水分・CO₂を除去する。

膨張タービン:気体を膨張させ、その仕事によって冷熱を発生させる。

したがって、冷熱の生成そのものを担う中核設備は膨張タービンです


第91問 状態方程式

27℃、0.40MPa(絶対圧)で8.0m³の気体を、127℃まで加熱しながら0.80MPaまで圧縮した。

最終体積として最も近いものはどれか。

①4.0m³

②5.3m³

③6.7m³

④8.0m³

正解はこちら
👉 正解:2

状態方程式

PV​÷T=一定

300K→400K

V2​=8×(0.40​÷0.80)×(400÷300)​=5.33


第92問 深冷空気分離設備

深冷空気分離設備において、水分除去が不十分であった場合、最も早く異常が発生しやすい設備はどれか。

①圧縮機

②熱交換器

③酸素貯槽

④充てん容器

正解はこちら
👉 正解:2

水分→氷になる→熱交換器閉塞


第93問 分圧

酸素30mol、窒素50mol、アルゴン20molからなる混合気体がある。

全圧1.5MPaのとき酸素分圧はどれか。

①0.30MPa

②0.45MPa

③0.60MPa

④0.75MPa

正解はこちら
👉 正解:2

全mol数は100

酸素30%

1.5×0.30=0.45MPa


第94問 圧力上昇

液化ガス容器を温めると圧力が上昇する主な理由として最も適当なものはどれか。

①液体密度が増加するため

②蒸気圧が温度上昇とともに増加するため

③液量が増えるため

④分子量が増加するため

正解はこちら
👉 正解:2

液化ガスでは

温度が上がると→蒸発量も上がり→蒸気圧も上がり→容器圧力も上がります。


第95問 圧縮係数

圧縮係数Zについて正しいものはどれか。

①理想気体では常に1

②理想気体では常に0

③実在気体では常に1

④実在気体では常に0

正解はこちら
👉 正解:1

Z=PV÷nRT​

理想気体→Z=1


第96問 熱交換器

向流式熱交換器が並流式より一般に優れている理由として最も適当なものはどれか。

①圧力損失がないため

②平均温度差を大きく保ちやすいため

③流速が速いため

④配管が短くなるため

正解はこちら
👉 正解:2

向流では出口まで温度差を維持しやすく、

熱交換効率が向上します。


第97問 断熱圧縮

断熱圧縮後の吐出温度を下げる方法として最も有効なものはどれか。

①圧縮比を大きくする

②中間冷却を行う

③吸入弁を閉じる

④回転数を上げる

正解はこちら
👉 正解:2

中間冷却→ガス温度低下→圧縮仕事減少→吐出温度低下


第98問 実在気体

実在気体について

高圧領域になると

Z>1

となる理由として最も適当なものはどれか。

①分子量が増える

②分子自身の体積が無視できなくなる

③気体が液体になる

④分子間引力が消える

正解はこちら
👉 正解:2

低圧→引力→Z<1

高圧→分子体積→Z>1


第99問 真空断熱

液化酸素設備で真空断熱が破壊された。

最も早く現れる現象として適当なものはどれか。

①液体酸素が凍結する

②蒸発量が増加する

③酸素濃度が低下する

④容器内温度が低下する

正解はこちら
👉 正解:2

真空断熱喪失→熱侵入→BOG増加


第100問 最終問題

深冷空気分離設備において、

  • 圧縮機
  • 吸着塔
  • 熱交換器
  • 膨張タービン

の全てが正常であるにもかかわらず、液化量のみが徐々に減少した。

最も考えられる原因として適当なものはどれか。

①空気流量が増加した。

②熱交換器の伝熱性能が経年劣化により低下した。

③酸素濃度が上昇した。

④窒素の分子量が変化した。

正解はこちら
👉 正解:2 液化量が徐々に低下する場合は、冷熱回収能力の低下をまず疑います。 熱交換器の汚れや伝熱性能の低下により、十分な予冷ができず液化効率が悪化します。 圧縮機・膨張タービンが正常でも、熱交換性能の低下だけで液化能力は大きく落ちます。

まとめ

何度も言いますが、高圧ガスの試験は年に一度しかなく、2パターンある受験方法のうち「全科目受験」の場合、難易度は難関資格に片足を突っ込んでいるレベルなので、ちょっと勉強したくらいじゃ落ちる試験となります(逆に講習を受けてからの場合、極端に難易度が落ちます

今は参考書の種類も増えて前より勉強しやすくなってきていますが、それでも難易度が高い事には変わりないので、しっかり対策する事が重要です。

当ブログは様々な資格の攻略情報を発信していますが、その中でも高圧ガス丙種化学特別試験は自分も苦戦したので特別な思いで記事を作成しています。

また、一応合格者ですが、素人が作った予想問題なので、間違い等見つかれば一言コメントお願いします。

一人でも多くの合格者が出る事を祈っています。

今回はこの辺で…

コメント

タイトルとURLをコピーしました