危険物取扱者試験に関して

質問

危険物取扱者試験（甲種）の受験にあたり、協会から販売されている例題集を解いているのですが、気になる問題があったため、質問させていただきます。

メタン、エタン、プロパン、エチレン又はアセチレンの燃焼に関して、次のうち正しいものはどれか。
（1）同じ体積のものが完全に燃焼すると、メタンが最も多くの酸素を消費する。
（2）同じ体積のものが完全に燃焼すると、エチレンが最も多くの二酸化炭素を生じる。
（3）同じ重量のものが完全に燃焼すると、エタンが最も多くの水蒸気を生じる。
（4）同じ重量のものが完全に燃焼すると、アセチレンが最も多くの二酸化炭素を生じる。
（5）同じ重量のものが完全に燃焼すると、プロパンが最も多くの酸素を消費する。

解答―(4)

(1)の(2)の同じ体積のものの場合、molが同じであるため容易に比較ができますが、(3)から(5)の同じ重量の場合、何らかの工夫であると思います。

私は強引に求めたのですが、スマートな解法があれば是非知っておきたいものです。皆さんは、どのようにして、(3)から(5)の正誤を見極めますか。

是非、ご回答をよろしくお願い致します。

回答No.1

ORUKA1951 · ベストアンサー

すべての化学反応式を書く。
メタン
　　CH₄ + 　2O₂ →　CO₂ + 2H₂O
　　1　　　　2　　　　1　　　2
　16(g/mol)
　　　　　　 8g　　　16g　　8g←水1molに必要なメタンの質量
　　　　　　 ↑　　　↑　　　
　　　　　　 │　二酸化炭素1molに必要なメタンの質量
　　　　　酸素1molに必要なメタンの質量

エタン
　 C₂H₆ +(7/2)O₂ → 2CO₂ + 3H₂O
　　1　　　　3.5　　　2　　　3
　30(g/mol)
　　　　　　 8.6g　　15g　　 10g

プロパン　
　 C₃H₈ +　 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
　　1　　　　5　　　　3　　　4
　44(g/mol)
　　　　　 8.8g　　14.6g　　11g

エチレン
　 C₂H₄ +　 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O
　　1　　　　3　　　　2　　　2
　28(g/mol)
　　　　　　9.3g　　 14g　　14g

アセチレン
　 C₂H₂ +(5/2)O₂ → 2CO₂ +　H₂O
　　1　　　　2.5　　　2　　　1
　26(g/mol)
　　　　　　10.4g　　13g　　26g

（1）同じ体積のものが完全に燃焼すると、メタンが最も多くの酸素を消費する。
　メタン(酸素2mol)、エタン(3.5mol)、プロパン(5mol)、エチレン(3mol)、アセチレン(2.5mol)

（2）同じ体積のものが完全に燃焼すると、エチレンが最も多くの二酸化炭素を生じる。
　メタン(酸素1mol)、エタン(2mol)、プロパン(3mol)、エチレン(2mol)、アセチレン(2mol)

★以下は質問を読みかえる。
（3）同じ重量のものが完全に燃焼すると、エタンが最も多くの水蒸気を生じる。
　⇒１モルの水蒸気を生じるために、最も少ない重量でよいのはエタンである。
　　メタン(8g)、エタン(10g)、プロパン(11g)、エチレン(14g)、アセチレン(26g)

（4）同じ重量のものが完全に燃焼すると、アセチレンが最も多くの二酸化炭素を生じる。
　⇒１モルの二酸化炭素を生じるために、最も少ない重量でよいのはアセチレンである。
　　メタン(16g)、エタン(15g)、プロパン(16.4g)、エチレン(14g)、アセチレン(13g)

（5）同じ重量のものが完全に燃焼すると、プロパンが最も多くの酸素を消費する。
　⇒１モルの酸素を消費するためには、最も少ない重量でよいのはプロパンである。
　　メタン(8g)、エタン(8.6g)、プロパン(8.8g)、エチレン(9.3)、アセチレン(10.4g)

これはまっとうな方法ですが、テストのときこんな馬鹿げたことできませんので、単純に
（3）同じ重量のものが完全に燃焼すると、エタンが最も多くの水蒸気を生じる。
　⇒水素の質量割合が最も多いのは、
　　メタン(4/16)、エタン(6/30)、プロパン(8/44)、エチレン(28/4)、アセチレン(2/26)

（4）同じ重量のものが完全に燃焼すると、アセチレンが最も多くの二酸化炭素を生じる。
　⇒炭素の質量割合が最も多いのは、
　　メタン(12/16)、エタン(24/30)、プロパン(36/44)、エチレン(24/28)、アセチレン(24/26)
　ここまでで(4)が誤りであることが分かるので、ここで終わる
　時間があれば、(5)を検算しておく

（5）同じ重量のものが完全に燃焼すると、プロパンが最も多くの酸素を消費する。
　⇒１モルの酸素を消費するためには、最も少ない重量でよいのはプロパンである。
　　メタン(8g)、エタン(8.6g)、プロパン(8.8g)、エチレン(9.3)、アセチレン(10.4g)

回答No.2

ORUKA1951

食事して気がついた。

(3)と(4)は、単純に一分子中の炭素と水素の質量比を求めれば一緒に計算できますね。
メタン CH₄　　　12/4 =　3　　最も少量の水
エタン C₂H₆　　 24/6 =　4
プロパン C₃H₈　 36/8 =　4.5
エチレン C₂H₄　 24/4 =　6
アセチレン C₂H₂ 24/2 = 12　　最も多くの二酸化炭素