R7年 大気特論 問1 問題と解説

　問 題　　　　　

高発熱量と低発熱量の差(MJ/m³_N)が等しくなる気体燃料の組合せはどれか。ただし、ジメチルエーテルの分子式は(CH₃)₂Oである。

1. 水素　　　　メタン
2. メタン　　　エタン
3. エタン　　　プロパン
4. エタン　　　ジメチルエーテル
5. プロパン　　ジメチルエーテル

 

 

 

 

 

　解 説　　　　　

選択肢にある物質を燃焼させるとCO₂やH₂Oが生じますが、このうちH₂Oは、水蒸気から水に変化する際にも凝縮熱が発生します。

高発熱量と低発熱量の違いは、この水蒸気の凝縮熱を含むか含まないかです。凝集熱を含んだものが高発熱量、凝集熱の分を考えないものが低発熱量となります。

ここで、本問は「高発熱量と低発熱量の差が等しくなる組合せ」を選ぶ問題なので、選択肢の各物質1molを燃焼した際にH₂Oが何mol発生するかを調べ、その数が同じ物質同士が、高発熱量と低発熱量の差が等しい組合せとなります。

そこで、まずは水素、メタン、エタン、プロパン、ジメチルエーテルのそれぞれ1molの燃焼によって、何molのH₂Oが発生するかを以下に示します。なお、きちんと化学反応式を書かなくても、Hの数に注目するだけでこの数は計算できます。

• 水素(H₂O)：H₂O 1mol
• メタン(CH₄)：H₂O 2mol
• エタン(C₂H₆)：H₂O 3mol
• プロパン(C₃H₈)：H₂O 4mol
• ジメチルエーテル((CH₃)₂O)：H₂O 3mol

上記より、H₂Oのモル数が同じなのはエタンとジメチルエーテルの組合せしかありません。よって、この組合せだと高発熱量と低発熱量の差が等しくなります。

以上から、正解は(4)です。