危険物乙四 基礎的な物理学及び基礎的な化学 問20｜溶解と質量パーセント濃度

質量パーセント濃度は「溶けているもの（溶質）÷全体（溶液）×100」で求めます。

• 溶質（食塩）＝ 20g
• 溶媒（水）＝ 80g
• 溶液全体 ＝ 20 ＋ 80 ＝ 100g

濃度 ＝ 20 ÷ 100 × 100 ＝ 20％ → 正答エ。

ポイントは分母を「水80g」ではなく「溶液全体100g（食塩＋水）」にすることです。溶質の質量を、水の質量ではなく溶液全体で割るのが正解です。

質量パーセント濃度の計算:

質量パーセント濃度〔％〕は、溶液全体に対する溶質の割合を表します。

濃度〔％〕 ＝ 溶質の質量 ÷ 溶液の質量 × 100

ここで、溶液の質量 ＝ 溶質の質量 ＋ 溶媒の質量です。

本問の計算:

• 溶質（食塩）＝ 20g
• 溶媒（水）＝ 80g
• 溶液 ＝ 20 ＋ 80 ＝ 100g
• 濃度 ＝ 20 ÷ 100 × 100 ＝ 20％（エ＝正）

誤答の作られ方:

• イ（16％）: 計算過程の取り違えによる誤り（定義どおり計算すると16％にはならない）。
• オ（25％）: 分母を溶媒80gにした誤り（20÷80×100＝25）。最頻出ミス。
• ア（10％）・ウ（18％）: 計算過程の取り違え。

最頻出のミスは分母を水（溶媒）にすることです。「溶質÷溶液（溶質＋溶媒）」を徹底します。本問は溶液がちょうど100gなので、溶質20gがそのまま20％になります。

【理論的背景】

溶液は、溶かす物質（溶質）が、溶かしている液体（溶媒）に均一に混ざったものです。濃度は「どれだけ濃いか」を表す指標で、質量パーセント濃度は最も基本的な表し方です。定義の要は、割る相手が溶液全体（溶質＋溶媒）であって溶媒だけではない点です。ここを取り違えると、ほとんどの濃度問題で誤答します。

【計算の手順と検算】

質量パーセント濃度 ＝ 溶質質量 ÷（溶質質量＋溶媒質量）× 100。

本問: 20 ÷（20＋80）× 100 ＝ 20 ÷ 100 × 100 ＝ 20％。

検算のコツ:

• 溶質と溶媒の質量を足して溶液の質量を先に出す（20＋80＝100）。
• 溶液100gに溶質20gなら、100gあたり20g＝20％、と直感的に確認できる。
• 「溶質を溶媒で割る」と過大評価（本問なら25％）になるので、答えが定義より大きすぎないか確認する。

関連量として、溶解度（一定量の溶媒に溶ける溶質の最大量）や飽和水溶液（溶質が溶ける限界まで溶けた溶液）も基礎概念です。温度が上がると多くの固体は溶解度が増えます（気体は逆に減少）。

【危険物との接続】

濃度の考え方は、危険物の性質・消火と次のようにつながります。

• 水溶性危険物の希釈: アルコール類や酢酸などの水溶性危険物は、水で薄める（希釈する）と引火しにくくなります。希釈による消火（霧状水・希釈消火）は、可燃性蒸気の発生を抑える原理で、濃度の概念が背景にあります。
• 耐アルコール泡: 水溶性液体は通常の泡を溶かして消すため、水溶性液体用泡（耐アルコール泡）を使います。これも「水と混ざる／混ざらない」という溶解性の理解が前提です。
• 燃焼範囲（vol%）: 可燃性蒸気が空気中で燃える濃度範囲（燃焼範囲）も、気体の体積パーセント濃度で表されます。質量と体積の濃度の違いはありますが、「全体に対する割合」という濃度の発想は共通です。

【試験での位置づけ】

質量パーセント濃度は、(1)定義＝溶質÷溶液×100、(2)溶液＝溶質＋溶媒、の2点を押さえれば確実に解けます。誤答は分母を溶媒にする取り違え（本問のオ＝25％）が定番です。乙四の濃度問題は本問のような単純計算が中心で、分母を間違えなければ得点できます。「溶質を、溶質＋溶媒（＝溶液全体）で割る」を呪文のように固定し、計算後に「答えが100％を超えていないか、定義より大きすぎないか」を確認する習慣をつけると安全です。

【各選択肢の発展補足】

• ア（10％）: 計算過程の取り違えによる過小値。
• イ（16％）: 近似・取り違えによる誤り。
• ウ（18％）: 計算ミスのトラップ。
• エ（20％・正）: 20÷(20+80)×100＝20％。
• オ（25％）: 分母を溶媒80gにした誤り（20÷80×100）。最頻出ミス。

【根拠】質量パーセント濃度＝溶質÷溶液×100（確立した化学）。

【補足】溶液＝溶質＋溶媒。分母は溶液全体（溶媒だけにしない）。水溶性危険物の希釈消火・耐アルコール泡の前提となる溶解の基礎。