2026年版・2-10

化学：気体の法則・熱化学・反応速度と平衡の一問一答

毒物劇物取扱者試験「基礎化学」から、化学：気体の法則・熱化学・反応速度と平衡に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験の出題形式は都道府県によって異なりますが、ここでは4択で出題しています。

問12-10

温度一定で、1.0×10の5乗 Paのもとで12 Lを占める気体の圧力を2.0×10の5乗 Paにすると、体積は何Lになるか。

①6.0 L
②9.0 L
③12 L
④24 L

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正解 ①6.0 L

解説
温度が一定のとき、一定量の気体の体積は圧力に反比例します。これをボイルの法則といい、「圧力×体積＝一定」（P1V1＝P2V2）と表されます。圧力を2倍にすると、体積は2分の1になります。体積が小さくなるほど気体の分子が壁に衝突する回数が増えるため、同じ量の気体でも圧力が大きくなる、と考えると理解しやすくなります。

計算の手順
P1V1＝P2V2 より
1.0×10の5乗 Pa × 12 L＝2.0×10の5乗 Pa × V2
V2＝12 × 1.0 ÷ 2.0＝6.0 L

他の選択肢が不適切な理由
・9.0 L：圧力が2倍になったのに体積を4分の3にしか減らしておらず、反比例の関係に合いません。
・12 L：圧力が変わっても体積が変わらないとした値です。温度一定でも、圧力が変われば体積は変わります。
・24 L：圧力と体積を比例と取り違え、圧力2倍で体積も2倍にした値です。

覚え方のポイント
「ボイル＝温度一定で PV＝一定（反比例）」「シャルル＝圧力一定で V/T＝一定（絶対温度に比例）」、両方をまとめた「ボイル・シャルルの法則 PV/T＝一定」の3つをセットで覚えます。計算前に「圧力を上げたら体積は小さくなるはず」と答えの向きを予想しておくと、比例・反比例の取り違えを防げます。

問22-10

圧力一定で、27℃において9.0 Lを占める気体を127℃まで加熱すると、体積は何Lになるか。

①6.8 L
②9.0 L
③12 L
④42 L

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正解 ③12 L

解説
圧力が一定のとき、一定量の気体の体積は絶対温度に比例します。これをシャルルの法則といいます。絶対温度（単位K）は、セルシウス温度（℃）に273を足して求めます。計算では、必ず℃をKに直してから比をとることが最も大切なポイントです。温度が上がると気体分子の熱運動が激しくなり、圧力を一定に保つには体積が大きくなる必要があります。

計算の手順
T1＝27＋273＝300 K、T2＝127＋273＝400 K
V1/T1＝V2/T2 より V2＝9.0 L × 400/300＝12 L

他の選択肢が不適切な理由
・6.8 L：温度の比を逆にして9.0×300/400＝6.75と計算した値です。加熱すると体積は大きくなります。
・9.0 L：温度が変わっても体積が変わらないとした値です。
・42 L：絶対温度に直さず、セルシウス温度のまま9.0×127/27＝42.3…と計算した値です。

覚え方のポイント
気体の法則の計算では、温度は必ず絶対温度（K）を使います。「0℃＝273 K」「27℃＝300 K」「127℃＝400 K」はよく出る組み合わせなので覚えておくと計算が速くなります。シャルルの法則からは、圧力一定で温度が1℃上がるごとに、0℃のときの体積の273分の1ずつ体積が増えることも導かれます。

問32-10

0.20 molの気体を、27℃で容積8.3 Lの容器に入れた。容器内の圧力はいくらか。ただし、気体定数は8.3×10の3乗 Pa・L/（K・mol）とする。

①5.4×10の3乗 Pa
②6.0×10の3乗 Pa
③6.0×10の4乗 Pa
④6.0×10の5乗 Pa

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正解 ③6.0×10の4乗 Pa

解説
気体の圧力P、体積V、物質量n、絶対温度Tの間には、気体の状態方程式PV＝nRT（Rは気体定数）が成り立ちます。気体定数の単位がPa・L/（K・mol）なので、体積はL、温度は絶対温度（K）で代入します。温度27℃は、273を足して300 Kです。

計算の手順
T＝27＋273＝300 K
P＝nRT/V＝0.20 × 8.3×10の3乗 × 300 ÷ 8.3
＝0.20 × 300 × 10の3乗＝60×10の3乗＝6.0×10の4乗 Pa

他の選択肢が不適切な理由
・5.4×10の3乗 Pa：温度を絶対温度に直さず、27をそのまま代入した値です（0.20×8.3×10の3乗×27÷8.3＝5400）。
・6.0×10の3乗 Pa：10の累乗の計算で、桁を1つ小さく誤った値です。
・6.0×10の5乗 Pa：10の累乗の計算で、桁を1つ大きく誤った値です。

覚え方のポイント
状態方程式は「PV＝nRT」の1本で、ボイルの法則やシャルルの法則もここから導けます。計算の前に「単位をそろえる（体積はL、温度はK、Rの単位に合わせる）」ことが最大のポイントです。指数を含む計算は、数字の部分と10の累乗の部分を分けて計算すると、桁の誤りを防げます。

問42-10

窒素0.10 molと酸素0.30 molを混合した気体の全圧が1.0×10の5乗 Pa（100 kPa）であるとき、酸素の分圧はいくらか。

①25 kPa
②30 kPa
③33 kPa
④75 kPa

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正解 ④75 kPa

解説
混合気体の中で、ある成分の気体だけが全体の体積を占めたときに示す圧力を分圧といいます。分圧は、その成分の物質量の割合（モル分率）に比例し、「分圧＝全圧×モル分率」で求められます。また、すべての成分の分圧の和は全圧に等しくなります（ドルトンの分圧の法則）。

計算の手順
全物質量＝0.10 mol＋0.30 mol＝0.40 mol
酸素のモル分率＝0.30 ÷ 0.40＝0.75
酸素の分圧＝100 kPa × 0.75＝75 kPa
（検算：窒素の分圧は100×0.25＝25 kPa、合計で100 kPa）

他の選択肢が不適切な理由
・25 kPa：窒素の分圧です。求めるのは酸素の分圧です。
・30 kPa：酸素の物質量0.30 molの数値を、そのまま全圧に掛けた値です。全体の物質量0.40 molで割ってモル分率にしていません。
・33 kPa：窒素と酸素の物質量の比（0.10÷0.30）を全圧に掛けた値で、全体に対する割合になっていません。

覚え方のポイント
「分圧の比＝物質量の比」「分圧＝全圧×その成分の物質量÷全物質量」と覚えます。空気は体積の割合で窒素約78％・酸素約21％なので、約101 kPaの空気中の酸素の分圧は約21 kPaになる、というように身近な例に当てはめると理解が深まります。

問52-10

エンタルピー変化と熱化学に関する記述として、誤っているものはどれか。

①物質の燃焼エンタルピーは、ふつう正の値で表される
②発熱反応では、反応エンタルピーΔHは負の値になる
③吸熱反応では、生成物のエンタルピーが反応物より大きい
④反応エンタルピーの総和は、反応の経路によらず一定である

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正解 ①物質の燃焼エンタルピーは、ふつう正の値で表される

解説
燃焼は熱を放出する発熱反応です。発熱反応では、反応によって物質がもつエンタルピー（熱の出入りを表すための量）が減少するので、反応エンタルピーΔHは負の値になります。したがって、燃焼エンタルピー（物質1 molが完全燃焼するときの反応エンタルピー）は負の値で表されます（例：メタンの燃焼エンタルピーは約−890 kJ/mol）。「正の値」という記述は誤りです。

他の選択肢が不適切な理由
・発熱反応ではΔHが負：正しい記述です。放出した熱の分だけ物質のエンタルピーが減るので、ΔH＝（生成物のエンタルピー）−（反応物のエンタルピー）は負になります。
・吸熱反応では生成物のエンタルピーが大きい：正しい記述です。周囲から熱を吸収した分だけ生成物のエンタルピーが大きくなり、ΔHは正の値になります。
・経路によらず一定：正しい記述です。これをヘスの法則（総熱量保存の法則）といい、反応の最初と最後の状態が決まれば、途中の経路にかかわらず反応エンタルピーの総和は同じになります。

覚え方のポイント
現在の教科書では、反応に伴う熱の出入りを「ΔH」で表し、「発熱＝ΔHが負（マイナス）」「吸熱＝ΔHが正（プラス）」とします。「熱が外に出ていく＝物質の側は熱を失う＝マイナス」と、物質の立場で符号を考えると間違えにくくなります。

問62-10

黒鉛と一酸化炭素の燃焼の反応エンタルピーが次のとおりであるとき、黒鉛が不完全燃焼して一酸化炭素が生じる反応「C（黒鉛）＋1/2 O2 → CO」の反応エンタルピーはいくらか。「C（黒鉛）＋O2 → CO2　ΔH＝−394 kJ」「CO＋1/2 O2 → CO2　ΔH＝−283 kJ」

①−677 kJ
②−111 kJ
③+111 kJ
④−283 kJ

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正解 ②−111 kJ

解説
ヘスの法則により、反応エンタルピーの総和は反応の経路によらず一定です。黒鉛が二酸化炭素になる変化は、「黒鉛→一酸化炭素」と「一酸化炭素→二酸化炭素」の2段階に分けて考えることができます。したがって、全体の反応エンタルピー（−394 kJ）から後半の反応エンタルピー（−283 kJ）を引けば、前半の「黒鉛→一酸化炭素」の反応エンタルピーが求まります。

計算の手順
求める反応エンタルピーをxとおく
x＋（−283 kJ）＝−394 kJ
x＝−394−（−283）＝−111 kJ
（式の引き算で確認：1つ目の式から2つ目の式を引くと C＋1/2 O2 → CO となり、ΔHも−394−（−283）＝−111 kJ）

他の選択肢が不適切な理由
・−677 kJ：2つの反応エンタルピーを足してしまった値です（−394＋（−283））。
・+111 kJ：引き算の順序を逆にした値（−283−（−394））で、符号が逆になっています。黒鉛の不完全燃焼も発熱反応なので、ΔHは負です。
・−283 kJ：一酸化炭素の燃焼の反応エンタルピーそのもので、求める反応とは別の反応の値です。

覚え方のポイント
ヘスの法則の問題は「求めたい反応式になるように、与えられた式を足したり引いたりし、ΔHも同じように足し引きする」と覚えます。一酸化炭素の生成のように直接測定しにくい反応の値も、この方法で計算で求めることができます。一酸化炭素は無色・無臭の非常に有毒な気体なので、不完全燃焼には注意が必要です。

問72-10

水素の燃焼エンタルピーを−286 kJ/molとするとき、水素4.0 gが完全燃焼して液体の水が生じると、放出される熱量はいくらか。ただし、原子量はH＝1とする。

①143 kJ
②286 kJ
③572 kJ
④1144 kJ

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正解 ③572 kJ

解説
燃焼エンタルピーは、物質1 molが完全燃焼するときの反応エンタルピーです。水素の燃焼エンタルピーが−286 kJ/molということは、水素1 molが燃焼すると286 kJの熱が放出されることを意味します（ΔHが負なので発熱）。放出される熱量は、燃焼した物質の物質量に比例します。

計算の手順
水素（H2）のモル質量＝1×2＝2.0 g/mol
水素の物質量＝4.0 g ÷ 2.0 g/mol＝2.0 mol
放出される熱量＝286 kJ/mol × 2.0 mol＝572 kJ

他の選択肢が不適切な理由
・143 kJ：物質量を2.0÷4.0＝0.50 molと、割り算の向きを逆にして求めた値です。
・286 kJ：水素1 mol分の熱量で、4.0 gを物質量に直していません。
・1144 kJ：水素分子（H2）ではなく水素原子のモル質量1 g/molで割って4.0 molとした値です（4.0×286）。

覚え方のポイント
熱量の計算は「熱量＝ΔHの大きさ（kJ/mol）×物質量（mol）」です。ΔHが負なら発熱、正なら吸熱なので、「放出される熱量」を問われたら符号を外した大きさで答えます。水素の燃焼エンタルピーは、生じる水が液体か気体かで値が異なる（液体の水が生じるほうが、凝縮の分だけ放出される熱が多い）点も押さえておきましょう。

問82-10

反応の速さに関する記述として、誤っているものはどれか。

①温度を上げると、反応速度は一般に大きくなる
②反応物の濃度を大きくすると、反応速度は大きくなる
③触媒を加えると、反応の活性化エネルギーが小さくなる
④触媒を加えると、反応エンタルピーが小さくなる

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正解 ④触媒を加えると、反応エンタルピーが小さくなる

解説
触媒は、反応の途中の経路を変えて活性化エネルギー（反応が起こるために越えなければならないエネルギーの山）を小さくし、反応速度を大きくする物質です。しかし、反応物と生成物のエンタルピーそのものは変わらないため、反応エンタルピー（ΔH）は触媒の有無にかかわらず同じです。したがって「反応エンタルピーが小さくなる」は誤りです。触媒自身は反応の前後で変化しません。

他の選択肢が不適切な理由
・温度を上げる：正しい記述です。温度が上がると、活性化エネルギー以上のエネルギーをもつ分子の割合が増えるため、反応速度は大きくなります。温度が10 K上がるごとに反応速度が2〜3倍程度になる反応が多く知られています。
・濃度を大きくする：正しい記述です。濃度が大きいほど粒子どうしが衝突する回数が増えるため、反応速度は大きくなります。
・活性化エネルギーが小さくなる：正しい記述です。これが触媒によって反応が速くなる理由です。

覚え方のポイント
反応速度を大きくする条件は「温度を上げる・濃度（気体なら圧力）を上げる・触媒を使う・固体なら細かくして表面積を増やす」の4つです。触媒は「速くするだけで、ΔHも平衡の位置も変えない」と覚えましょう。過酸化水素の分解に酸化マンガン(IV)を加えるのが、触媒のはたらきの代表例です。

問92-10

窒素と水素からアンモニアが生成する反応「N2＋3 H2 ⇄ 2 NH3　ΔH＝−92 kJ」が平衡状態にある。アンモニアが増える方向へ平衡を移動させる操作として、正しいものはどれか。

①温度一定のまま、全体の圧力を高くする
②圧力一定のまま、全体の温度を高くする
③温度・圧力一定のまま、触媒を加える
④温度一定のまま、容器の体積を大きくする

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正解 ①温度一定のまま、全体の圧力を高くする

解説
ルシャトリエの原理（平衡移動の原理）によると、平衡状態にある反応の条件を変えると、その変化を和らげる向きに平衡が移動します。この反応は、左辺の気体分子が1＋3＝4個、右辺が2個で、右向きに進むと気体分子の数が減ります。温度一定で圧力を高くすると、圧力を下げる向き、つまり気体分子の数が減る右向きに平衡が移動し、アンモニアが増えます。

他の選択肢が不適切な理由
・温度を高くする：この反応の右向きはΔH＝−92 kJの発熱反応です。温度を上げると、熱を吸収する向き（吸熱反応の向き＝左向き）に平衡が移動し、アンモニアは減ります。
・触媒を加える：触媒は反応速度を大きくし、平衡に達するまでの時間を短くしますが、平衡の位置は変えません。アンモニアの量は変わりません。
・体積を大きくする：温度一定で体積を大きくすると圧力が下がるため、圧力を上げる向き、つまり気体分子の数が増える左向きに平衡が移動し、アンモニアは減ります。

覚え方のポイント
ルシャトリエの原理は「加えられた変化を打ち消す向きに移動する」の一言です。「圧力を上げる→分子数が減る向き」「温度を上げる→吸熱の向き」「ある物質を加える→その物質が減る向き」と整理しましょう。工業的なアンモニアの製法（ハーバー・ボッシュ法）では、高圧にして平衡を右に寄せつつ、反応速度を確保するために触媒と比較的高い温度を用いています。

問102-10

コロイドについて述べた次の記述a〜dのうち、正しいものの組合せを選びなさい。
a ブラウン運動は、コロイド粒子自身がもつ熱運動によって起こる。
b 透析は、コロイド粒子が半透膜を通過できない性質を利用する。
c チンダル現象は、コロイド粒子が光を散乱するために起こる。
d 疎水コロイドに少量の電解質を加えて沈殿させる操作を塩析という。

①a、c
②b、c
③b、d
④c、d

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正解 ②b、c

解説
コロイドは、直径がおよそ10の−9乗〜10の−7乗 m程度の粒子（コロイド粒子）が、ほかの物質の中に均一に分散しているものです。コロイド粒子は光を散乱し（チンダル現象）、ろ紙は通過しますが半透膜は通過できません（透析に利用）。したがって正しいのはbとcです。

各記述の正誤
・a 誤り：ブラウン運動は、熱運動している分散媒（水など）の分子がコロイド粒子に不規則に衝突するために起こる、コロイド粒子の不規則な運動です。コロイド粒子自身の熱運動ではありません。
・b 正しい：透析は、コロイド粒子が半透膜を通過できず、小さなイオンや分子は通過できることを利用して、コロイド溶液を精製する操作です。
・c 正しい：チンダル現象は、コロイド粒子が光を散乱するため、光の通り道が輝いて見える現象です。
・d 誤り：疎水コロイドに少量の電解質を加えて沈殿させる操作は凝析です。塩析は、親水コロイドに多量の電解質を加えて沈殿させる操作です。

覚え方のポイント
「疎水コロイド＋少量の電解質＝凝析」「親水コロイド＋多量の電解質＝塩析」と、コロイドの種類と電解質の量を対にして覚えます。凝析では、コロイド粒子と反対の電荷をもち、価数の大きいイオンほど少量で効果があります。電気泳動（電圧をかけると粒子が一方の電極へ移動する）も、コロイド粒子が電荷をもつことの証拠です。

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※本ページの問題・解説は、生成AI（人工知能）を活用して作成しています。