2026年版・2-11

化学：化学計算の総合（濃度換算・熱化学・電気分解）の一問一答

毒物劇物取扱者試験「基礎化学」から、化学：化学計算の総合（濃度換算・熱化学・電気分解）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12-11

モル濃度6.0 mol/L、密度1.2 g/mLの水酸化ナトリウム水溶液の質量パーセント濃度はいくらか。ただし、式量はNaOH＝40とする。

①24％
②25％
③20％
④29％

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正解 ③20％

解説
モル濃度から質量パーセント濃度を求めるときは、「溶液1 L（1000 mL）」を基準に考えます。溶液1 Lに含まれる溶質の質量と、密度から求めた溶液1 Lの質量を比べれば、質量パーセント濃度になります。

計算の手順
溶液1 L中のNaOHの物質量＝6.0 mol
NaOHの質量＝6.0 mol × 40 g/mol＝240 g
溶液1 Lの質量＝1000 mL × 1.2 g/mL＝1200 g
質量パーセント濃度＝240 g ÷ 1200 g × 100＝20％

他の選択肢が不適切な理由
・24％：密度を使わず、溶液1 Lを1000 gとした値です（240÷1000×100）。水溶液の密度は1ではないので、必ず密度で質量に直します。
・25％：分母に溶媒（水）の質量を使った値です（240÷960×100）。質量パーセント濃度の分母は溶媒ではなく溶液全体の質量です。
・29％：密度を溶液の質量ではなく溶質の質量のほうに掛けてしまった値です（240×1.2÷1000×100＝28.8）。

覚え方のポイント
「モル濃度⇔質量パーセント濃度」の換算は、いつも「溶液1 L＝1000 mL×密度（g）」から始めます。式にまとめると「質量％＝モル濃度×モル質量÷（1000×密度）×100」です。水酸化ナトリウムを含有する製剤は、5％以下のものを除き劇物なので、この20％の水溶液は劇物に当たります。

問22-11

質量パーセント濃度98％、密度1.8 g/mLの濃硫酸を水でうすめて、1.0 mol/Lの硫酸を500 mLつくりたい。必要な濃硫酸の体積として、最も近いものはどれか。ただし、分子量はH2SO4＝98とする。

①28 mL
②27 mL
③50 mL
④14 mL

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正解 ①28 mL

解説
うすめても溶質（H2SO4）の物質量は変わりません。そこで、つくりたい溶液に含まれるH2SO4の物質量を先に求め、それだけのH2SO4を含む濃硫酸の質量、さらに体積へと順に換算します。

計算の手順
必要なH2SO4の物質量＝1.0 mol/L × 0.500 L＝0.50 mol
H2SO4の質量＝0.50 mol × 98 g/mol＝49 g
それを含む濃硫酸の質量＝49 g ÷ 0.98＝50 g
濃硫酸の体積＝50 g ÷ 1.8 g/mL＝27.7…mL ≒ 28 mL

他の選択肢が不適切な理由
・27 mL：濃度98％を考えず、H2SO4の質量49 gをそのまま密度で割った値です（49÷1.8＝27.2）。
・50 mL：濃硫酸の質量50 gを、密度で割らずにそのまま体積とした値です。
・14 mL：硫酸が2価であることから物質量を2で割ってしまった値です（0.25 mol→24.5 g→25 g→13.9 mL）。モル濃度は価数に関係なく溶質そのものの物質量で数えます。

覚え方のポイント
「物質量→質量→溶液の質量（％で割る）→体積（密度で割る）」の4段で考えます。実際にうすめるときは、発熱による飛散を防ぐため、水の中に濃硫酸を少しずつ加えます。逆に濃硫酸へ水を注ぐと、局所的に激しく沸騰して危険です。

問32-11

エチレン（C2H4）、水素（H2）、エタン（C2H6）の燃焼エンタルピーを、それぞれ−1411 kJ/mol、−286 kJ/mol、−1561 kJ/molとする（生じる水は液体）。エチレンに水素を付加してエタンが生じる反応「C2H4＋H2 → C2H6」の反応エンタルピーはいくらか。

①+136 kJ
②−1697 kJ
③−3258 kJ
④−136 kJ

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正解 ④−136 kJ

解説
ヘスの法則により、反応エンタルピーは反応の経路によらず、はじめと終わりの状態だけで決まります。燃焼エンタルピーが与えられているときは、「反応物を燃やす経路」と「いったん生成物にしてから燃やす経路」が同じ最終状態（CO2と水）に行き着くことを使います。その結果、「反応エンタルピー＝（反応物の燃焼エンタルピーの和）−（生成物の燃焼エンタルピーの和）」となります。

計算の手順
反応物の燃焼エンタルピーの和＝（−1411）＋（−286）＝−1697 kJ
生成物の燃焼エンタルピーの和＝−1561 kJ
反応エンタルピー＝−1697 −（−1561）＝−136 kJ

他の選択肢が不適切な理由
・+136 kJ：引き算の順番を逆にした値です（生成物−反応物）。燃焼エンタルピーから求めるときは「反応物−生成物」です。
・−1697 kJ：反応物の燃焼エンタルピーを足しただけで、生成物の分を引いていません。
・−3258 kJ：3つの燃焼エンタルピーをすべて足した値です。

覚え方のポイント
生成エンタルピーが与えられたときは「生成物−反応物」、燃焼エンタルピーが与えられたときは「反応物−生成物」と、順番が逆になります。ΔHが負なので、この付加反応は発熱反応です。

問42-11

H−Hの結合エネルギーを436 kJ/mol、Cl−Clの結合エネルギーを243 kJ/mol、H−Clの結合エネルギーを432 kJ/molとする。気体の水素と気体の塩素から、気体の塩化水素1 molが生じるときの反応エンタルピーはいくらか。

①−185 kJ
②−92.5 kJ
③+92.5 kJ
④+247 kJ

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正解 ②−92.5 kJ

解説
結合エネルギーは、気体分子の結合1 molを切るのに必要なエネルギーです。反応エンタルピーは「切る結合の結合エネルギーの和（吸収）−できる結合の結合エネルギーの和（放出）」で求められます。まず化学反応式「H2＋Cl2 → 2HCl」で計算し、最後に塩化水素1 molあたりに直します。

計算の手順
切る結合：H−H 1 mol＋Cl−Cl 1 mol＝436＋243＝679 kJ
できる結合：H−Cl 2 mol＝2 × 432＝864 kJ
H2＋Cl2 → 2HClの反応エンタルピー＝679 − 864＝−185 kJ
HCl 1 molあたり＝−185 ÷ 2＝−92.5 kJ

他の選択肢が不適切な理由
・−185 kJ：塩化水素2 mol分の値で、1 molあたりに直していません。
・+92.5 kJ：引き算の順番を逆にして符号を誤った値です。結合をつくるときにエネルギーが放出されるので、この反応は発熱（ΔHが負）です。
・+247 kJ：H−Cl結合を1 mol分しか数えなかった値です（436＋243−432）。反応式では塩化水素が2分子できるので、H−Cl結合も2 mol分できます。

覚え方のポイント
結合エネルギーの計算は「切る（＋）、つくる（−）」と覚えます。答えを出したら「何 molあたりの値を聞かれているか」を必ず確認しましょう。塩化水素は劇物で、その水溶液が塩酸です（10％以下を含有するものは劇物から除かれます）。

問52-11

炭素電極を用いて塩化ナトリウム水溶液を5.0 Aの電流で1930秒間電気分解した。陽極で発生する気体の体積は標準状態で何Lか。ただし、ファラデー定数は9.65×10の4乗 C/mol、標準状態の気体1 molの体積は22.4 Lとする。

①1.12 L
②2.24 L
③0.56 L
④11.2 L

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正解 ①1.12 L

解説
塩化ナトリウム水溶液を炭素電極で電気分解すると、陽極では塩化物イオンが電子を失って塩素が発生し（塩化物イオン2個から電子2個が奪われて塩素分子1個ができる）、陰極では水が還元されて水素が発生します。流れた電気量から電子の物質量を求め、塩素1 molを生じるのに電子2 molが必要なことを使います。

計算の手順
電気量＝5.0 A × 1930 s＝9650 C
電子の物質量＝9650 C ÷ （9.65×10の4乗 C/mol）＝0.100 mol
陽極の塩素の物質量＝0.100 mol ÷ 2＝0.050 mol
塩素の体積＝0.050 mol × 22.4 L/mol＝1.12 L

他の選択肢が不適切な理由
・2.24 L：電子の物質量をそのまま塩素の物質量とした値です。塩素分子1個をつくるには電子2個が必要なので、2で割ります。
・0.56 L：酸素のように電子4 molで1 molの気体ができるとして4で割った値です。陽極で出るのは塩素です。
・11.2 L：ファラデー定数を9650 C/molと取り違えた値です（電子1.0 mol→塩素0.50 mol）。

覚え方のポイント
電気分解は「電気量（C）＝電流（A）×時間（s）→÷ファラデー定数で電子の mol→反応式の係数で物質の mol」の順です。この電気分解は工業的に水酸化ナトリウムと塩素をつくる方法（イオン交換膜法）のもとになっており、どちらも劇物です。

問62-11

白金電極を用いて硝酸銀水溶液を0.50 Aの電流で3860秒間電気分解した。この電気分解に関する記述として、誤っているものはどれか。ただし、原子量はAg＝108、ファラデー定数は9.65×10の4乗 C/mol、標準状態の気体1 molの体積は22.4 Lとする。

①流れた電子の物質量は、0.010 molである
②陰極には、銀が2.16 g析出する
③陽極では、酸素が標準状態で112 mL発生する
④電気分解の後、水溶液は酸性になっている

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正解 ①流れた電子の物質量は、0.010 molである

解説
硝酸銀水溶液を白金電極で電気分解すると、陰極では銀イオンが電子を受け取って銀が析出し、陽極では水が酸化されて酸素と水素イオンが生じます。流れた電子の物質量を正しく求めると0.020 molなので、「0.010 mol」が誤りです。

計算の手順
電気量＝0.50 A × 3860 s＝1930 C
電子の物質量＝1930 C ÷ （9.65×10の4乗 C/mol）＝0.020 mol
陰極の銀＝電子と同じ0.020 mol → 0.020 mol × 108 g/mol＝2.16 g
陽極の酸素＝電子4 molで1 mol → 0.020 ÷ 4＝0.0050 mol → 0.0050 × 22.4 L＝0.112 L＝112 mL

他の選択肢が不適切な理由
・銀が2.16 g析出：銀イオンは1価なので、電子1 molで銀1 molが析出します。正しい記述です。
・酸素が112 mL発生：上の計算のとおりで、正しい記述です。
・水溶液は酸性になる：陽極で水から酸素とともに水素イオンが生じ、溶液中に硝酸が残るので、酸性になります。正しい記述です。

覚え方のポイント
電子の物質量に対して「銀は1倍、銅は2分の1、酸素は4分の1、水素・塩素は2分の1」の割合で物質が生じます。価数と「気体分子1個に必要な電子の数」を押さえておけば、どの電気分解にも応用できます。硝酸銀は劇物（無機銀塩類）です。

問72-11

ある気体1.1 gを、27℃で容積0.75 Lの容器に入れたところ、圧力が8.3×10の4乗 Paになった。この気体の分子量はいくらか。ただし、気体定数は8.3×10の3乗 Pa・L/（K・mol）とする。

①4.0
②40
③44
④0.044

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正解 ③44

解説
気体の状態方程式 PV＝nRT に、物質量 n＝質量 w ÷ モル質量 M を代入すると、PV＝（w/M）RT となり、M＝wRT ÷（PV）で分子量が求められます。温度は必ず絶対温度（K）に直して使います。

計算の手順
絶対温度 T＝27＋273＝300 K
M＝wRT ÷ （PV）
＝1.1 × 8.3×10の3乗 × 300 ÷ （8.3×10の4乗 × 0.75）
＝2739000 ÷ 62250＝44

他の選択肢が不適切な理由
・4.0：温度を摂氏の27のまま代入した値です（1.1×8300×27÷62250≒3.96）。
・40：温度を0℃の273 Kとして計算した値です（≒40.0）。問題の温度は27℃です。
・0.044：体積を750（mL）のまま代入した値です。気体定数の単位にLが入っているので、体積はLで代入します。

覚え方のポイント
状態方程式の計算では「温度はK、体積は気体定数の単位に合わせる」の2点を最初に確認します。分子量44の気体には二酸化炭素（CO2）などがあります。求めた分子量から物質を推定する問題では、候補の分子量を原子量から計算して照らし合わせましょう。

問82-11

オストワルト法では、次の3つの反応で、アンモニアから硝酸をつくる。「4NH3＋5O2 → 4NO＋6H2O」「2NO＋O2 → 2NO2」「3NO2＋H2O → 2HNO3＋NO」。3つ目の反応で生じたNOはすべて再利用され、最終的にアンモニアの窒素はすべて硝酸になるものとする。アンモニア1.7 kgから得られる、質量パーセント濃度63％の硝酸は何kgか。ただし、分子量はNH3＝17、HNO3＝63とする。

①6.3 kg
②6.7 kg
③4.0 kg
④10 kg

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正解 ④10 kg

解説
多段階の反応でも、NOを再利用して窒素がすべて硝酸になるなら、全体をまとめた反応は「NH3＋2O2 → HNO3＋H2O」となり、アンモニア1 molから硝酸1 molが得られます。窒素原子が1個ずつ受け渡されていく、と考えれば、式を足し合わせなくても1：1だと分かります。最後に、63％の水溶液の質量に直すのを忘れないようにします。

計算の手順
NH3の物質量＝1700 g ÷ 17 g/mol＝100 mol
HNO3の物質量＝100 mol（1：1）
HNO3の質量＝100 mol × 63 g/mol＝6300 g＝6.3 kg
63％硝酸の質量＝6.3 kg ÷ 0.63＝10 kg

他の選択肢が不適切な理由
・6.3 kg：純粋な硝酸の質量で、63％の水溶液に直していません。
・6.7 kg：3つ目の反応の係数（NO2の3分の2だけが硝酸になる）をそのまま掛け、NOの再利用を考えなかった値です（10×2/3）。
・4.0 kg：水溶液に直すときに、0.63で割るべき所を掛けてしまった値です（6.3×0.63≒4.0）。

覚え方のポイント
多段階反応の量的関係は、「注目する原子（ここでは窒素）が最初から最後まで何個ずつ受け渡されるか」を追うのが近道です。アンモニア（10％以下を除き劇物）も硝酸（10％以下を除き劇物）も劇物で、どちらも基礎化学と性質の両方でよく出る物質です。

問92-11

ある濃度の過酸化水素水34 gに少量の酸化マンガン(IV)を加えたところ、過酸化水素がすべて分解して、酸素が標準状態で0.56 L発生した。はじめの過酸化水素水の質量パーセント濃度はいくらか。ただし、分子量はH2O2＝34、標準状態の気体1 molの体積は22.4 Lとする。

①2.5％
②10％
③5.0％
④1.7％

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正解 ③5.0％

解説
過酸化水素は、酸化マンガン(IV)を触媒として「2H2O2 → 2H2O＋O2」のように分解します。過酸化水素2 molから酸素1 molが生じるので、発生した酸素の物質量の2倍が、はじめにあった過酸化水素の物質量です。触媒の酸化マンガン(IV)自身は変化しないので、計算には入りません。

計算の手順
O2の物質量＝0.56 L ÷ 22.4 L/mol＝0.025 mol
H2O2の物質量＝0.025 mol × 2＝0.050 mol
H2O2の質量＝0.050 mol × 34 g/mol＝1.7 g
質量パーセント濃度＝1.7 g ÷ 34 g × 100＝5.0％

他の選択肢が不適切な理由
・2.5％：過酸化水素と酸素の物質量の比を1：1とした値です。反応式の係数は2：1です。
・10％：酸素の物質量を0.56÷11.2＝0.050 molと誤って求め、それを2倍した値です。
・1.7％：過酸化水素の質量1.7 gを、溶液の質量で割らずにそのまま％とした値です。

覚え方のポイント
反応式の係数の比＝物質量の比、というのが量的関係の計算の出発点です。なお、過酸化水素を含有する製剤は6％以下のものが劇物から除かれるので、この5.0％の過酸化水素水は劇物に当たりません。濃度の計算が法規の「除外濃度」の判断につながる、と意識しておきましょう。

問102-11

メタン（CH4）の燃焼エンタルピーを−891 kJ/molとする（生じる水は液体）。メタンの燃焼に関する記述として、誤っているものはどれか。ただし、原子量はH＝1、C＝12、O＝16とし、標準状態の気体1 molの体積は22.4 Lとする。

①メタン8.0 gの完全燃焼で、445.5 kJの熱が放出される
②メタン32 gの完全燃焼で、891 kJの熱が放出される
③メタン1 molの完全燃焼で、36 gの水が生じる
④標準状態で22.4 Lのメタンの燃焼で、891 kJ放出される

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正解 ②メタン32 gの完全燃焼で、891 kJの熱が放出される

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エンタルピー変化です。−891 kJ/molは、メタン1 mol（16 g）の燃焼で891 kJの熱が放出されることを表します（ΔHが負＝発熱）。メタン32 gは2 molなので、放出される熱は2倍の1782 kJです。したがって「32 gで891 kJ」が誤りです。

計算の手順
CH4のモル質量＝12＋1×4＝16 g/mol
32 g ÷ 16 g/mol＝2.0 mol → 2.0 × 891＝1782 kJ（誤りの記述の検証）
8.0 g ÷ 16 g/mol＝0.50 mol → 0.50 × 891＝445.5 kJ
CH4＋2O2 → CO2＋2H2O より、水は2 mol × 18 g/mol＝36 g
22.4 L（標準状態）＝1 mol → 891 kJ

他の選択肢が不適切な理由
・8.0 gで445.5 kJ：0.50 mol分なので正しい記述です。
・1 molで水36 g：反応式の係数から水は2 mol生じるので正しい記述です。
・22.4 Lで891 kJ：標準状態の22.4 Lは1 molなので正しい記述です。

覚え方のポイント
熱化学の計算は「質量・体積をまず物質量（mol）に直し、1 molあたりの値に掛ける」が基本です。燃焼エンタルピーは「1 molあたり」の値なので、質量のままで比べないようにしましょう。熱を放出する反応はΔHが負、吸収する反応はΔHが正で表します。

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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。