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2007/11/16

高圧ガス製造保安責任者 平成19年度国家試験問題(1)

11/11(日)に実施された高圧ガス製造保安責任者試験 甲種化学の試験問題です。
これって公開していいんかなぁ。まぁ問題あるようだったら消すか。

ここでは学識。

問1 温度t1のある液体1molと温度t2の同一液体1molを混合するプロセスについて以下の問に答えよ。
 ただし、この液体の定圧比熱Cpは温度によらず一定で、温度taからtbまでの温度変化によるエントロピー変化ΔSは次式で表されるものとする。(15点)
Entropy


  1. 混合前と混合後の温度変化に伴うエントロピー変化を、温度t1の液体と温度t2の液体のそれぞれについて求めよ。
  2. 混合後のエントロピーは混合前に比較して増大することを示せ。

問2 .仕事を使って低温熱源の熱を高温熱源にくみ上げる逆カルノーサイクル(カルノー冷凍サイクル)によるヒートポンプについて以下の問に答えよ。(15点)

  1. 低温熱源が0℃、高温熱源が25℃の温度条件での逆カルノーサイクルの成績係数を求めよ。ただし、熱交換に必要な温度差は無視するものとする。
  2. このヒートポンプの性能特性値(実際の成績係数と理想的な成績係数との比)が0.5のとき、低温熱源から1kWの熱をくみ上げるには何kWの仕事が必要か。

問3 次の1次可逆変化反応について、以下の問に答えよ。(15点)
Reaction_2

 ただし、正反応及び逆反応はそれぞれAおよびBの濃度[A]および[B]に対して1次である。正反応及び逆反応の反応速度定数をそれぞれk1k-1とする。また、A、Bの反応開始時の濃度はそれぞれ[A]0、[B]0とする。

  1. [B]を[A]、[A]0および[B]0を用いて表せ。
  2. 反応速度式を[A]、[A]0および[B]0を用いて表せ
  3. 平衡時におけるAの濃度[A]eを求めよ。
  4. [B]0=0のとき、[A]の時間変化を表す式を導き、[A]の経時変化を図示せよ。

問4 次に示す2種の化合物について、その物性、用途ならびに工業的製造法の基礎原料及び合成ルート(化学反応とその触媒、条件等)について記せ。(20点)

化合物 アンモニア メタノール
物性、用途
工業的製造法の
基礎原料
工業的製造法の
合成ルート
(化学反応とその
触媒、条件等)

問5 水素の燃焼反応は連鎖反応機構で説明され、次の4つの素反応が重要であることが知られている。以下の問に答えよ。(15点)

Fire_4 ここで、Mは第三体である。

  1. 素反応(1)~(4)について反応式を完成させよ。
  2. 素反応(4)のMの役割を説明せよ。
  3. 連鎖分岐反応は(1)~(4)のうちどの素反応か。また、水素の燃焼反応におけるその役割を説明せよ。
  4. 温度を450℃に保った断熱容器の中に、当量比の水素と酸素の混合気体を封入する。封入した混合気体の圧力が1000Paの場合は封入された水素は自然着火して爆発したが、混合気体の圧力が10000Paの場合は爆発しなかった。この現象を素反応(1)~(4)を用いて説明せよ。

問6 次の3つの用語のうちから、2つを選んで説明せよ。

  1. 爆ごう
  2. 蒸気爆発
  3. 最小発火エネルギー

電卓は殆ど要らなかったですね。必要だったのは逆カルノーサイクルの成績係数を求めるところぐらいかな。
正式な回答は12月上旬に高圧ガス保安協会のサイトで公開されます。
個人的な回答はまた後日。

(12/27追記)
解答が公開されました。一定期間が過ぎると掲載されなくなるので、ファイルもおいておきます。

 


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