R3年 大気概論 問6 問題と解説

　問 題　　　　　

光化学オキシダントの主成分であるオゾン(O₃)の生成を促進する反応として、誤っているものはどれか。

1. VOCとヒドロキシルラジカル(OH)、O₂の反応を経由して、アルキルパーオキシラジカル(RO₂)が生成する。
2. RO₂から生成するアルデヒドを経由して、パーオキシアセチルナイトレート(PAN)が生成する。
3. 光分解反応により、二酸化窒素から酸素原子が生成する。
4. RO₂との反応により、一酸化窒素から二酸化窒素が生成する。
5. HO₂との反応により、一酸化窒素から二酸化窒素が生成する。

 

 

 

 

 

　解 説　　　　

この問題は、各選択肢について化学反応式などを熟考してしまうと難しく感じます。一方、問題文にある「オゾン(O₃)の生成を促進する反応」かどうかを意識して各選択肢を考えると、そんなに難しい問題ではありません。

オゾンの生成に関して覚えておきたい知識は、次の3つです。

1. オゾン(O₃)は、酸素分子(O₂)と酸素原子(O)の反応で生成する。
   
2. 酸素原子(O)は、二酸化窒素(NO₂)に光を照射すると生成する。
   
3. ラジカルによって上記1.と2.の反応が促進される。

以上を踏まえて、選択肢を見ていきます。

(1)は正しい記述です。一連の化学反応式は複雑なのでここでは割愛しますが(本試験の対策としては覚える必要がないと思います)、アルキルパーオキシラジカル(RO₂)が生成するのは、上記3.を満たすことになり、オゾン生成の促進に寄与します。

(2)に関して、この文章ではアルキルパーオキシラジカル(RO₂)がPANに変わっていますが、ラジカルがラジカルでない物質になるので、これではオゾンの生成につながりません。

よって、(2)では「オゾン(O₃)の生成を促進する反応」にならないので、これが誤りの選択肢です。

ちなみに、(2)の文章自体が架空の記述というわけではなく、この現象は実際に起こります。ただし、この反応によってアルキルパーオキシラジカル(RO₂)が消費されるので、これはオゾンの生成を促進するのではなく、むしろ抑制するような反応といえます。

(3)は、まさに上記2.のことを指す文章なので、これは正しいです。

(4)と(5)に関して、RO₂とHO₂はいずれもラジカルですが、ラジカルは反応性が高く、一酸化窒素と反応すると以下のように二酸化窒素を生成します。

なお、同時に生成するROやOHもラジカルなので、選択肢(2)とは異なり、このままラジカル連鎖反応が続きます。

これらの反応で生じる二酸化窒素は上記2.で使われるので、オゾン生成の促進に寄与します。よって、(4)も(5)も正しいです。

以上から、正解は(2)となります。