高圧ガス保安責任者/丙種化学液化石油ガス/学識/ラウールの法則、気相と液相など
問1

次の記述のうち飽和蒸気圧について正しいものはどれか

イ プロパンの入った密閉された容器内で、気体と液体が平衡状態にあるときの蒸気の示す圧力を飽和蒸気圧という

ロ 同じ大きさの容器に入ったプロパンの飽和蒸気圧は、温度が一定ならば液量の多少にかかわらず一定である

ハ 組成が同じLPガスの飽和蒸気圧の値は、温度が高くなれば大きくなり、温度が低くなれば小さくなる

二 温度40℃のn-ブタンが充填された容器内の圧力が0.1MPa(ゲージ圧力)を示しているとき、その容器内には液状のn-ブタンが存在する

1 イ・ロ 2 イロハ 3 イハニ 4 ロハニ 5 イロハ二

1の正解はここ
2。
イ〇 プロパンの入った密閉された容器内で気体と液体が平衡状態にあるときの蒸気の示す圧力を飽和蒸気圧という

ロ〇 同じ大きさの容器に入った飽和蒸気圧は、温度が一定ならば液量の多少にかかわらず一定である

ハ〇 組成が同じLPガスの飽和蒸気圧の値は、温度が高くなれば大きくなり温度が低くなれば小さくなる

二× 温度40℃のn-ブタンが充填された容器内の圧力が0.1MPaを示しているとき、絶対圧力0.2MPaで40℃ではすべて気化しています。

問2

プロパンとn-ブタンからなる液状のLPガスが充填された容器内の蒸気圧が、温度20℃において0.27MPa(ゲージ圧力)だった。この混合液中のn-ブタンはおよそ何mol%か。ラウールの法則に基づき計算せよ。プロパンとn-ブタンの20℃における飽和蒸気圧(絶対圧力)はそれぞれ0.83MPaと0.21MPa。標準耐圧とする

1 69 2 74 3 80 4 85 5 90 (mol%)

2の正解はここ
2。
n-ブタンの分圧P1、飽和蒸気圧をP101^0、混合液のmol分率をn、プロパンの分圧P2、飽和蒸気圧をP2^0、混合液のmol分率(1-n)とすると、ラウールの法則では、

P1=nP1^0
P2=(1-n)P2^0
P1+P2=0.27MPa+0.1MPa=0.37MPa

代入するとn×0.21+(1-n)×0.83=0.37
n≒0.74=74%

問3

次の記述のうち容器に充填されたプロパンとn-ブタンからなるLPガスについて正しいのはどれか。気体は全て理想気体とする

イ 最初に充填したしたときの液体中のプロパン濃度mol%と、気化ガス中のプロパン濃度mol%は同じである

ロ 自然気化により消費した場合、消費が進むに従って気化ガス中のプロパン濃度mol%はは高くなる

ハ 自然気化により消費した場合、消費が進むにしたがって残液中のn-ブタン濃度は高くなる

二 自然気化により連続消費すると、消費が進むに従って液体の温度が低下し飽和蒸気圧も低下する

1 イ・ロ 2イ・ハ 3 ロ・二 4 ハ・二 5 イハニ

3の正解はここ
4。
イ× 沸点の低いプロパンの方が多く蒸気となるので、最初に充填したときのプロパン濃度と気化ガス中のプロパン濃度は異なります

ロ× プロパンとn-ブタンでは、プロパンの方が先に気化するので、消費が進むに従い気化ガス中のプロパン濃度は低くなる

ハ〇 自然気化の場合mプロパンの方が先に蒸気になるので、残液中のn-ブタン濃度は高くなっていく

二〇 自然気化により連続消費すると、消費が進むに従い気化熱を奪うため液体の温度が低下し飽和蒸気圧も低下する

問4

次の記述のうち飽和蒸気圧について正しいのはどれか

イ 同一物質の飽和蒸気圧(絶対圧力)は、熱力学温度に比例して大きくなる

ロ 同一物質の飽和蒸気圧は温度が一定なら、液量の多少にかかわらず一定である

ハ 液状のプロパンが入った密閉された容器内で、液体と気体が平衡状態にあるときの蒸気の示す圧力を飽和蒸気圧という

二 ブタンが充填された容器内の圧力が、その温度におけるブタンの飽和蒸気圧より低い場合、液状ブタンは存在しない

1 イ・ロ 2 イロニ 3 イハニ 4 ロハニ 5 イロハ二

4の正解はここ
4。
イ× 同一物質の飽和蒸気圧は、熱力学温度に比例はしない。曲線状に大きくなります

ロ〇 同一物質の飽和蒸気圧は温度が一定ならば液量の多少にかかわらず一定である

ハ〇 液状のプロパンが入った密閉された容器内で、液体と気体が平衡状態にあるときの蒸気の示す圧力を、その温度におけるプロパンの飽和蒸気圧という

二〇 ブタンが充填された容器内の圧力が、その温度におけるブタンの飽和蒸気圧より低い場合、飽和蒸気圧になるまで蒸発するので液状ブタンは存在しない

問5

プロパンとn-ブタンの30℃の混合液が充填された容器内の蒸気圧が0.38MPa(ゲージ圧力)であった。この混合液中のn-ブタンはおよそ何mol%か。ラウールの法則を用いて求めよ。温度30℃における飽和蒸気圧はそれぞれ1.07MPa、0.28MPaとする。標準大気圧とする

1 71 2 75 3 79 4 83 5 87 mol%

5の正解はここ
2

プロパンとブタンの圧力を出します。
プロパンをPbブタンをPnとして、プロパンのモル分率(1-x)、ブタンのモル分率xとすると、

Pb=1.07MPa×(1-x)
Pn=0.28MPa×x
Pb+Pn=0.38MPa+0.1013MPa

1.07×(1-x)+0.28×x=0.4813
1.07-1.07x+0.28x=0.4813
-0.79x=-0.5887
x≒0.75 75mol%.

問6

プロピレン5.0mol%、プロパン75.0mol%、n-ブタン20.0mol%からなる液状LPガスの20℃における飽和蒸気圧はゲージ圧力で何MPaになるか。ラウールの法則を使い計算せよ。20℃におけるそれぞれの単一成分の飽和蒸気圧は(絶対圧力)それぞれ1.04MPa、0.83MPa、0.21MPaで、標準大気圧0.1013MPaとする

1 0.55 2 0.59 3 0.62 4 0.69 5 0.72 MPa

6の正解はここ
3。
それぞれの飽和蒸気圧にモル%をかけて分圧を算出し、足し算します。最後はゲージ圧に換算を忘れずに。

プロピレン=5.0/100×1.04
プロパン =75.0/100×0.83
n-ブタン=20.0/100×0.21

プロピレン+プロパン+n-ブタン=0.052+0.6225+0.042≒0.72MPa
0.72-0.10=0.62MPaとなります。

問7

次の記述のうち沸点及び露点について正しいのはどれか

イ 液体の液面に作用する圧力と飽和蒸気圧とが等しくなる温度を沸点という

ロ 一般に標準大気圧下では飽和炭化水素に含まれる炭素原子数が多くなるほど沸点は低くなる

ハ 異性体を持つ炭化水素であるブタンは、n-ブタンの沸点はイソブタンの沸点より低い

二 水蒸気を含んだ大気の温度が低下すると大気中の水蒸気が飽和状態になり一部が凝縮するようになる。この時の温度を露点という

1 イ・ハ 2 イ・二 3 ロ・ハ 4 イロニ 5 ロハニ

7の正解はここ
2。
イ〇 沸点とは、液体の液面に作用する圧力とその液体の飽和蒸気圧が等しくなる温度です

ロ× 標準大気圧では、飽和炭化水素に含まれる炭素原子数が多くなるほど分子量が多くなるので、沸点は高くなる

ハ× n-ブタンの沸点は-0.5℃、イソブタンの沸点-11.7℃なのでn-ブタンの方が高いです

二〇 水蒸気を含んだ大気の温度が低下すると大気中の水蒸気が飽和状態になり一部が凝縮する。この温度を露点という

問8

次の記述のうち飽和蒸気圧について正しいものはどれか

イ 密閉された容器内で、気体と液体が平衡状態にあるときの蒸気の示す圧力を飽和蒸気圧という

ロ 同一物質の飽和蒸気圧は、温度が一定なら液量が多くなるほど高くなる

ハ 温度20℃のプロパンが充填された容器内の圧力が0.25MPa(ゲージ圧力)を示すとき、容器内には液状プロパンは存在しない

二 容器に規定量充填されたLPガスの飽和蒸気圧は、液体の温度が同一の場合沸点の低い成分が多く含まれているものほど高くなる

1イ・ロ 2 イ・二 3 ロ・ハ 4 イハニ 5ロハニ

8の正解はここ
4。
イ〇 飽和蒸気圧とは、密閉された容器内で気体と液体が平衡状態にあるときの蒸気が示す圧力の事。

ロ× 同一物質の飽和蒸気圧は温度が一定なら液量に関係なく一定となります

ハ〇 20℃でのプロパンの飽和蒸気圧は0.73MPaなので、飽和蒸気圧より小さい圧力の容器には液状プロパンは存在しない

二〇 LPガスの飽和蒸気圧は、液体の温度が同一の場合沸点の低い成分が先に蒸発する為、沸点の低い成分を多く含むほど高くなります

問9

プロピレン5mol%、プロパン80mol%、n
ーブタン15mol%からなる容器に充填された液状のLPガスの20℃における飽和蒸気圧はゲージ圧で何MPaか。ラウールの法則を用いよ。20℃における飽和蒸気圧(絶対圧力)はそれぞれ1.04 0.83 0.21MPaとする

1 0.65 2 0.70 3 0.75 4 0.80 5 0.85 MPa

9の正解はここ
1。
プロピレン 5/100×1.04=0.052
プロパン  80/100×0.83=0.664
n-ブタン 15/100×0.21=0.0315

0.052+0.664+0.0315≒0.75MPa(絶対圧力)
0.75-0.10=0.65MPaとなります

問10

次の記述のうち沸点及び露点について正しいのはどれか

イ 沸点は物質と圧力によって異なるが、その物質に固有の温度である

ロ 一般に異性体間では、直鎖上炭化水素の沸点は分岐した炭化水素の沸点より高い

ハ 一般に飽和炭化水素の沸点は、炭素原子の数が多くなるほど高くなる

二 ガス状ブタンに空気と混同したダイリュートガスは、ブタンが凝縮し始める温度を露点と呼んでいる

1 イ・ハ 2 ロ・ハ 3 イ・ロ・ニ 4 ロハニ 5 イロハ二

10の正解はここ
5。
イ〇 沸点は物質と圧力により異なりますが、その物質によって固有の温度です

ロ〇 異性体間では、直鎖状炭化水素の沸点は分岐した炭化水素の沸点より高い。n-ブタンは-0.5℃、イソブタンは-11.7℃

ハ〇 飽和炭化水素の沸点は炭素原子の数が多くなるほど分子量が大きくなるので高くなる

二〇 ガス状ブタンに空気を混合したダイリュートガスは、ブタンが凝縮し始める温度を露点という。

問11

プロパンとn-ブタンの30℃の混合液が充填された容器内の蒸気圧(絶対圧力)が0.45MPaだった。この混合液中のプロパンはおよそ何mol%かラウールの法則に基づき計算する。プロパンとn-ブタンの30℃飽和蒸気圧は1.07MPa、0.28MPaとする

1 21.5 2 24.3 3 28.5 4 34.2 5 42.8 mol% 

11の正解はここ

プロパンの分圧をPB、モル分率x、ブタンの分圧をPn、モル分率を1-xとする
Pb=1.07MPa×x
Pn=0.28MPa×(1-x)
Pb+Pn=0.45MPa

1.07x+0.28-0.28x=0.45
0.79x=0.17
x=0.215なので21.5mol%

問12

次の記述のうち容器に充填されたプロパンとブタンからなる容器内のLPガスについて正しいのはどれか

イ 自然気化により連続消費した場合、消費が進むに従って気相中のブタンの濃度は高くなる

ロ 自然気化により連続消費した場合、消費が進みに従って液相中のプロパン濃度は低くなる

ハ 液相中のプロパンのモル%と気相中のモル%は等しい

二 気相中におけるプロパンのモル%と体積%は等しい

1 イ・ロ 2 イ・ハ 3 ロ・二 4 ハ・二 5 イロニ

12の正解はここ
5。
イ〇 自然気化ではプロパンとブタンではプロパンが沸点が低い為先に気化され消費される。そのため、次第にブタンが気化していきブタン濃度は高くなっていく

ロ〇 プロパンの沸点は-41.1℃。n-ブタンは*-0.5℃なので、自然気化により連続消費すると、沸点の低い液化プロパン濃度が低くなっていく

ハ× 液相中と気相中のプロパンmol%は等しくなることはないです

二〇 気相中におけるプロパンのモル%と体積%は、1モルが22.4Lなので体積の比率と同じになります。

問13

次の記述のうち飽和蒸気圧について正しいのはどれか

イ 密閉された容器内で気体と液体が平衡状態にあるときの蒸気の示す圧力を飽和蒸気圧という

ロ 同一物質の飽和蒸気圧は温度や液量によって変化する

ハ ラウールの法則によると混合液体において、各成分の分圧はそれらの成分が単独に存在するときの飽和蒸気圧と混合液体中におけるそれらの成分のモル分率との積にそれぞれ等しい

二 プロパンが充填された容器の圧力が、その温度におけるプロパンの飽和蒸気圧より低い場合、容器内に液状のプロパンは存在しない

1 イ・ロ 2 イ・ハ 3 ロ・ハ 4 ロ・二 5 イハニ

13の正解はここ

イ〇 飽和蒸気圧とは密閉された容器内で気体と液体が平衡状態にあるときに示す圧力。

ロ× 同一物質の飽和蒸気圧は温度によって変化します。温度が一定なら液量では変化しません

ハ〇 ラウールの法則とは、混合液体において各成分の分圧は、それらの成分が単独に存在する時の飽和蒸気圧と混合液体中におけるそれらの成分のモル分率との積に等しい

二〇 容器の圧力がその温度での飽和蒸気圧より低い場合は、飽和蒸気圧になるまで液状のプロパン蒸発してるため液状プロパンは存在しないです。

問14

容器に充填されたプロパンとブタンからなるLPガスを自然気化で消費した場合、次の記述のうち正しいのはどれか

イ 液体LPガスの温度が同じであれば、残液量が少なくなるほど容器内圧力は低くなる

ロ LPガスが消費されると容器内の液体のLPガスの温度は消費前より下がる

ハ 残液量が少なくなるほど気体中のプロパン濃度は大きくなる

二 残液量が少なくなるほど液体中のプロパン濃度は小さくなる

14の正解はここ
5。
イ〇 液体LPガスの温度が同じであれば、残液量が少なくなるほど沸点の高いブタンの割合が多くなるので容器内圧力は低くなる

ロ〇 LPガスが消費されると蒸発潜熱を容器内の液体から奪うので、液体LPガスの温度は消費前より低くなる

ハ× 残液量が少なくなるほど気体中のプロパン濃度は下がりブタン濃度がおおきくなる

二〇 残液量が少なくなるほど沸点の低い液体中のプロパンは先に蒸発するのでプロパン濃度は小さくなります

問15

次の記述のうち正しいものはどれか

イ 沸点とは液面に作用する圧力と飽和蒸気圧が等しくなる温度の事

ロ 液面に作用する圧力が大きくなると沸点は低くなる

ハ 一般に炭素原子数が多くなるほど炭化水素の沸点は低くなる

二 大気中の水蒸気が温度の低下とともに飽和状態になると一部が凝縮する。その温度を露点という

1 イ・ロ 2 イ・二 3 ハ・二 4 イ・ロ・ハ 5 ロ・ハ・二

15の正解はここ
2。
イ〇 沸点とは液面に作用する圧力と飽和蒸気圧が等しくなる温度のことです

ロ× 液面に作用する圧力が大きくなると、大きくなった圧力だけ飽和蒸気圧が高くなるので沸点も高くなる

ハ× 炭素原子数が多くなるほど分子は重くなるので炭化水素の沸点は高くなります

二〇 大気中の水蒸気が温度の低下とともに飽和状態になると一部が凝縮を始める。その時の温度を露点という。

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