危険物乙4 物理化学の計算は何が出る？熱量・比重・濃度・気体・反応式の5つの型と解き方

結論：合格ナビの物理化学100問のうち、計算が要る問題は14問で、熱量・比重・濃度・気体の体積・反応式の係数の5つの型に分かれます。どれも式に1回入れれば答えが出て、逆算で検算できます。試験会場では電卓が使えないので、筆算で練習します。

物理化学の計算は何が出るか：5つの型と問題数

計算の型で一番多いのは熱量の6問で、比重・蒸気比重と濃度が3問ずつ、気体の体積と反応式の係数が1問ずつです。

出典：合格ナビの問題データ（危険物乙4「物理化学」100問のうち、設問と選択肢に数値があり、計算して選ぶ問題。集計日 2026-10-29）。

分類ごとに見ると、計算が要る問題は次のとおりです。これは合格ナビの問題の数で、本試験で出る数ではありません。

出典：合格ナビの問題データ（危険物乙4「物理化学」100問・集計日 2026-10-29）。

100問のうち86問は、計算のない問題です。計算の14問は式が決まっていて、覚える量が少ない問題です。

試験の決まり：乙種の試験科目「基礎的な物理学及び基礎的な化学」は10問で、試験科目ごとの成績がそれぞれ60%以上で合格です（試験科目の免除を受けた人は、その科目を除きます）。試験会場では、定規類・電卓・スマートフォン・携帯電話・スマートウォッチその他の機器を使えません。最終確認日：2026-10-29。出典：消防試験研究センター 試験科目及び問題数、試験の方法、注意事項。

熱量・比熱：Q＝m×c×Δt に1回入れる

熱量は、質量×比熱×温度の変化で求めます。比熱は、1gや1kgを1K上げるのに要る熱量で、問題文に書いてあります。

• Q（熱量）＝m（質量）×c（比熱）×Δt（温度の変化）
• 比熱の単位が J/(g·K) なら質量は g、kJ/(kg·K) なら kg で入れる
• 温度の差は、℃で引いても K で引いても同じ数になる

比熱は、温まりにくさの目盛りのようなものです。同じ質量に同じ熱を加えると、比熱が2倍の液体は、温度が半分しか上がりません。

例（合格ナビの例題）：比熱 2.5 kJ/(kg·K) の液体 4.0 kg を、10℃から30℃まで温める熱量は？

• Δt＝30−10＝20
• Q＝4.0×2.5×20＝200 kJ
• 検算①（逆算）：200÷(4.0×2.5)＝20 で、温度の差と合う
• 検算②（順を変える）：1kgあたり 2.5×20＝50 kJ、4.0kgで 50×4.0＝200 kJ

g と kg を混ぜると、答えが1,000倍ずれます。式に入れる前に、単位を先にそろえます。

• 比熱2.0の液体200gを20℃から60℃に温める熱量（問41）解く ›
• 比熱2.0の液体200gを20℃から50℃に温める熱量（問65）解く ›
• 比熱2.0 kJ/(kg·K)の液体3.0kgを温める熱量（問76）解く ›
• 比熱2.5 kJ/(kg·K)の液体2.0kgを30℃から80℃に温める熱量（問80）解く ›

気体の体積と液体の膨張：絶対温度で比べる

圧力が一定なら、気体の体積は絶対温度に比例します（シャルルの法則）。絶対温度は、℃に273を足した温度（K）です。

例（合格ナビの例題）：27℃で3.0Lの気体を、圧力を変えずに127℃まで温めると、体積は？

• 27℃＝300K、127℃＝400K
• 体積＝3.0×400÷300＝4.0 L
• 検算①（比）：4.0÷3.0 と 400÷300 は、どちらも約1.33で同じ
• 検算②（増える分）：300Kから100K上がるので、もとの3分の1だけ増える。3.0＋1.0＝4.0

℃のまま 3.0×127÷27 と計算すると、約14Lになって誤りの答えになります。比べるのは必ず K です。

液体も、一般に温度が上がると体積が増え、密度は小さくなります。容器いっぱいに入れると、膨らむ分の逃げ場がありません。合格ナビの問題データに、液体の膨張の量を計算する問題はありません。

• 27℃・6.0Lの気体を87℃に温めた体積（問31）解く ›
• 液体の温度と体積・密度の変化（問29）解く ›
• 液体の熱膨張と容器の破損（問79）解く ›

比重・蒸気比重・濃度：割り算かかけ算を1回する

液比重は水と比べた重さ、蒸気比重は空気と比べた重さです。蒸気比重は、分子量を空気の平均分子量29で割って概算します。

液比重から質量を出す

問題文に「水1Lを1kgとする」とあれば、質量は液比重×体積です。

• 例（合格ナビの例題）：液比重0.75の液体400Lは、0.75×400＝300 kg
• 検算①（逆算）：300÷400＝0.75
• 検算②（分数）：0.75は4分の3なので、400Lの4分の3で300

蒸気比重＝分子量÷29

出典：厚生労働省 職場のあんぜんサイト（分子式・分子量。2026-10-29 確認）。メタノール・エタノール・アセトン・ジエチルエーテル・二硫化炭素・ベンゼン・トルエン。蒸気比重の列は、分子量を29で割って小数第1位にした値です。

表の7つは、どれも1より大きく、蒸気は空気より重くなります。同じページの蒸気密度の値（例：トルエン3.1）は、測り方の違いで、分子量÷29と少しずれます。

質量パーセント濃度

濃度（%）は、溶けている物の質量÷溶液全体の質量×100です。分母は水だけでなく、溶けている物を足した全体です。

• 例（合格ナビの例題）：水150gに砂糖50gを溶かすと、50÷(150＋50)×100＝25%
• 検算①（逆算）：200gの25%は 200×0.25＝50g
• 検算②（誤りの形）：水だけの150gで割ると約33%になり、分母の取り違えだと分かる

• 液比重0.80の液体500Lの質量（問39）解く ›
• メタノールと二硫化炭素の蒸気比重（問52）解く ›
• エタノールの蒸気比重（問97）解く ›
• 水180gに20gを溶かした濃度（問43）解く ›
• 20%の水溶液300gに要る溶質（問32）解く ›

化学反応式の係数と物質量：原子の数をそろえる

反応式の係数は、左と右で原子の数がそろうように決めます。炭素と水素を含む物質の完全燃焼は、次の順で決めます。

• ①左に燃える物質と酸素（O2）、右に二酸化炭素（CO2）と水（H2O）を書く
• ②炭素の数で、CO2の係数を決める
• ③水素の数で、H2Oの係数を決める
• ④最後に酸素の数で、O2の係数を決める（物質自身が持つ酸素を引く）
• ⑤両辺の原子の数と、質量が等しいかを確かめる

例1：エタノール（C2H5OH）の完全燃焼

• 炭素2個 → CO2が2個、水素6個 → H2Oが3個
• 右の酸素原子は 2×2＋3＝7個。エタノールが1個持つので、O2から6個、つまりO2は3個
• C2H5OH ＋ 3O2 → 2CO2 ＋ 3H2O
• 確認（原子）：炭素2・水素6・酸素7 ＝ 炭素2・水素6・酸素7
• 確認（質量）：46＋3×32＝142、2×44＋3×18＝142（C=12、H=1、O=16）

例2：プロパン（C3H8）の完全燃焼

• 炭素3個 → CO2が3個、水素8個 → H2Oが4個
• 右の酸素原子は 3×2＋4＝10個 → O2は5個
• C3H8 ＋ 5O2 → 3CO2 ＋ 4H2O
• 確認（原子）：炭素3・水素8・酸素10 ＝ 炭素3・水素8・酸素10
• 確認（質量）：44＋5×32＝204、3×44＋4×18＝204

例3：メタノール（CH3OH）の完全燃焼（分数が出る場合）

• 1分子あたり CO2が1個、H2Oが2個。右の酸素原子は 2＋2＝4個で、O2から3個＝O2が1.5個
• 全体を2倍して整数にする：2CH3OH ＋ 3O2 → 2CO2 ＋ 4H2O
• 確認（原子）：炭素2・水素8・酸素8 ＝ 炭素2・水素8・酸素8
• 確認（質量）：2×32＋3×32＝160、2×44＋4×18＝160

問題文に「係数は最小の整数比とする」とあれば、この2倍にする操作が要ります。

不完全燃焼と一酸化炭素

酸素が足りないと、炭素は二酸化炭素ではなく一酸化炭素（CO）になります。

• エタノールの不完全燃焼の例：C2H5OH ＋ 2O2 → 2CO ＋ 3H2O（酸素は左5個・右2＋3＝5個）
• 一酸化炭素は、燃えるとさらに二酸化炭素になる：2CO ＋ O2 → 2CO2

職場のあんぜんサイトは、一酸化炭素を可燃性／引火性ガス（区分1）、急性毒性（吸入：ガス）区分3と分類しています（一酸化炭素。2026-10-29 確認）。左右の酸素の数が合わない式は、誤りの選択肢になる形です。

物質量（mol）と質量

• 1 mol の質量（g）＝分子量（エタノール46 g、O2 32 g、CO2 44 g、H2O 18 g）
• 反応式の係数は、物質量（mol）の比を表す

例：エタノール23 gが完全燃焼するとき、要る酸素は何gか

• エタノールの物質量：23÷46＝0.5 mol
• 反応式（C2H5OH ＋ 3O2 → 2CO2 ＋ 3H2O）より、酸素は 0.5×3＝1.5 mol
• 酸素の質量：1.5×32＝48 g
• 確認（質量保存）：CO2は 0.5×2×44＝44 g、H2Oは 0.5×3×18＝27 g。反応前 23＋48＝71 g、反応後 44＋27＝71 g

練習（合格ナビの例題）：プロパン2.2 gが完全燃焼するとき、要る酸素は何gか

• 答え：8 g（2.2÷44＝0.05 mol、O2は0.05×5＝0.25 mol、0.25×32＝8 g）
• 確認：CO2は0.05×3×44＝6.6 g、H2Oは0.05×4×18＝3.6 g。反応前 2.2＋8＝10.2 g、反応後 6.6＋3.6＝10.2 g

• エタノールの完全燃焼の反応式（問85）解く ›
• 炭化水素の燃焼の記述（問49）解く ›
• 燃焼と一酸化炭素の記述（問70）解く ›
• 不完全燃焼の記述（問84）解く ›
• 物質量（mol）の記述（問83）解く ›

計算でない基本で落とせない所：引火点・燃焼範囲・静電気

計算のない86問は、引火点・燃焼範囲・静電気などの定義を問う問題です。この記事では扱わず、定義と覚え方は引火点とは？にまとめています。物質ごとの性質は第4類危険物の性質一覧表、3科目の進め方は危険物乙4の勉強法にあります。計算と同じ回に、次の3問で定義も確かめておきましょう。

• 引火点・発火点・燃焼範囲の記述（問1）解く ›
• 燃焼範囲の下限と上限（問57）解く ›
• 静電気の発生と蓄積の防止（問47）解く ›

計算は5つの型を先に固め、迷う問題は後回しにしよう

物理化学の計算は、熱量・比重・濃度・気体の体積・反応式の係数の5つの型です。式に1回入れれば答えが出るので、まずこの5つを筆算で解けるようにしましょう。

見慣れない問題で手が止まったら、印を付けて後回しにし、知識の問題を先に解きます。最後に、10問中6問に届くかを問題で確かめましょう。