あるポリマーの工業的製法等に関する次の記述の空欄に当てはまるものとして最も妥当なのはどれか。

「エチレンと塩素から化合物 A を合成し、これを熱分解して化合物 B を製造する。このとき副生する塩化水素は、オキシ塩素化法によって化合物 A の合成に利用される。化合物 B を塩素化した後に、脱ハロゲン化水素化して化合物 C を製造する。化合物 B、C を適切な割合で共重合させて得られるポリマーは、『　』 に用いられている。」

1．紙おむつの吸水材　
2．瞬間接着剤
3．食品用ラップフィルム
4．光ファイバー
5．有機EL ディスプレイの発光材

　解 説　　　　　

エチレンと塩素、オキシ塩素化　といったキーワードから「ポリ塩化ビニル」を連想するのではないでしょうか。すると用途としては「ラップフィルム」になります。

以上より、正解は 3 です。

水素吸蔵合金は、温和な条件で可逆的に水素を吸蔵・放出できる合金の総称で、代表的なものにLaNi5、Mg2Ni、TiFe 等がある。水素吸蔵合金に関する記述㋐、㋑、㋒のうち下線部が妥当なもののみを全て挙げているのはどれか。

㋐　水素原子の数密度が 4．2 K における固体水素よりも大きい水素吸蔵合金が存在する。
㋑　水素を吸蔵している水素吸蔵合金を冷却すると水素が放出される。
㋒　水素吸蔵合金は、ニッケルー水素電池の正極材料として用いられる。

1．㋐
2．㋐、㋑
3．㋐、㋑、㋒
4．㋑、㋒
5．㋒

　解 説　　　　　

㋐ は妥当な記述です。
原子状の水素が物質と結合することで、水素-水素間距離を短くすることができ、固体水素よりも体積水素密度が高い状態での水素保有を可能とするものもあります。

㋑ ですが
「冷却」ではなく「加熱」です。よって、㋑ は誤りです。

㋒ ですが
水素または水素化合物は「負極」の材料です。

以上より、正解は 1 です。

ある管路を流れる純水の流量 F〔kg・h^-1〕を求めるため、トレーサーとして管の入口で 2.5 wt％ の食塩水を 20 kg・h^-1 の流量で注入したところ、十分下流における食塩の濃度は 0.1 wt％ であった。このときの F はおよそいくらか。

1． 460 kg・h^-1
2． 480 kg・h^-1
3． 500 kg・h^-1
4． 520 kg・h^-1
5． 540 kg・h^-1

　解 説　　　　　

2.5% で 20kg の食塩水が投入されているので、0.5kg の食塩が投入されているということになります。

食塩の投入速度と、流出速度が等しいはずなので、下流において 0.1% であるならば、管全体の食塩水の量は 500kg のはずです。

20kg の食塩水が投入されて 全体が 500kg だから、管路を流れる純水の流量は 480kg です。

以上より、正解は 2 です。

有用物質 A 50 kg を含む原料100 kg を、ふるいを用いて粒子径により分級することを考える。この分級ではある粒子径（分離径）を境に大きい粒子と小さい粒子に二分できると仮定する。

図Ⅰは、原料とそれに含まれる A 及び不純物の粒度分布曲線である。各分離径による分級により得られる製品中の、A の回収率と不純物の混入率（残留率）を表したグラフを、図Ⅱ、Ⅲ、Ⅳのうちからそれぞれ選び出したものの組合せとして最も妥当なのはどれか。ただし、粒度分布、回収率及び混入率は、質量を基準とするものとする。

A の回収率　不純物の混入率
1． 図Ⅱ　図Ⅲ
2． 図Ⅱ　図Ⅳ
3． 図Ⅲ　図Ⅱ
4． 図Ⅲ　図Ⅳ
5． 図Ⅳ　図Ⅱ

　解 説　　　　　

まず、ふるいのイメージですが、例えば D₁ のふるいを用いると、ふるいの上に D₁ よりも大きい粒子が残ります。図Ⅰから、原料は不純物も含めて 粒径が D₁ よりも大きいため、全てふるいの上に残ります。このため、回収率も混入率も 100% です。

次に、D₂ のふるいを用いたとします。
すると、上に残るのは図Ⅰから、「大体半分の不純物」と、「A 100%」です。不純物の混入率を表すのは、D₂ の所で 50% になっている 図Ⅳ とわかります。正解は 2 or 4 です。

D₄ のふるいを用いたとします。
有用物質 A の粒径分布が D₄ よりも大きい所に少しは見られるため、回収率は０ではないはずです。そのため、回収率を表すのは図Ⅱとわかります。

以上より、正解は 2 です。

流体中の物体に作用する力に関する次の記述の ㋐、㋑、㋒ に当てはまるものの組合せとして最も妥当なのはどれか。

「密度 ρ〔kg・m^-3〕、粘度 μ〔Pa・s〕の流体中を、直径 d_p〔 m〕の球が、速さ v〔m・s^-1〕で運動しているとき、球が流体から受ける抵抗 D〔N〕は次式で表される。

図は、レイノルズ数 Re_p［ー］（=ρvd_p/μ）と C_D の関係を表したものである。

t = 1000 kg・m^-3、n = 1.0 mPa・s　の流体中を、d_p = 0.50 mm の球が、v = 1.0 mm・s^-1 で運動しているとき、Re_p とC_D の関係は ㋐ にあり、D は ㋑ に比例する。球が流体から受ける抵抗には、摩擦抵抗と形状抵抗があり、 一般に、 ㋐ では、㋒ の方が大きい。」

　　㋐　㋑　㋒
1．ストークス域　v 　  摩擦抵抗
2．ストークス域　v² 　形状抵抗
3．ストークス域　v² 　摩擦抵抗
4．ニュートン域　v　  摩擦抵抗
5．ニュートン域　v²　形状抵抗

　解 説　　　　　

㋐ ですが
ρ、v、dp、μ に与えられた数値を代入します。ただし、単位を「ｍ」になおす所に注意が必要です。

Rep = (1000)× (1.0 × 10^-3) × (0.50 × 10^-3) /(1.0×10^-3) = 0.5 < 1 です。図よりストークス域です。正解は 1 ~ 3 です。

㋑ ですが
ストークス域なので、C_D が 24/Re です。Re に v が含まれるため、D は v の「一次」に比例します。

以上より、正解は 1 です。

ある一次反応を温度一定の条件で連続反応操作で行った。装置内の反応物の流れ方が完全混合流れの場合と押出し流れの場合における、転化率と平均滞留時間又は滞留時間との関係を表した図として最も妥当なのはどれか。ただし、この一次反応の速度定数は、完全混合流れの場合と押出し流れの場合とで等しいものとする。

　解 説　　　　　

一次反応なので C = C₀e^-kt です。完全混合流れだと、一瞬で全体に分布するので、押出流れの方が初濃度は高いです。そのため、滞留時間が同じならば転化率は 押出流れの方が大きいと考えられます。正解は 2 or 4 です。

さらに転化率は t に単純に比例するわけではないと考えられます。

以上より、正解は 4 です。