危険物乙四 基礎的な物理学及び基礎的な化学 問25：物質の三態・状態変化

誤っているのはエです。蒸気圧が大きい液体ほど「蒸発しやすく、沸点は低い」のが正しく、エの「沸点が高く蒸発しにくい」は逆です。

• ア（正）: 温度が高いほど蒸気圧は大きい。
• イ（正）: 沸点＝蒸気圧が外圧に等しくなる温度。
• ウ（正）: 高山（低気圧）では水の沸点は100℃より低い。
• エ（誤）: 蒸気圧が大きい液体ほど沸点は低く、蒸発しやすい。
• オ（正）: 揮発性が高いほど蒸気圧は大きい。

「蒸気圧が大きい＝蒸発しやすい＝沸点が低い」を押さえます。

蒸気圧と沸点:

• 蒸気圧: 液体の表面から蒸発しようとする気体（蒸気）が示す圧力。温度が高いほど大きくなる（ア＝正）。
• 沸点: 液体の蒸気圧が外圧（大気圧）に等しくなる温度（イ＝正）。この温度で液体内部からも蒸発（沸騰）が起こる。
• 外圧と沸点: 外圧が下がると、より低い温度で蒸気圧＝外圧となるため、沸点が下がる。高山では気圧が低く、水は100℃未満で沸騰する（ウ＝正）。逆に圧力鍋（高圧）では沸点が上がる。
• 揮発性との関係: 揮発性が高い（蒸発しやすい）液体ほど、同温での蒸気圧が大きく（オ＝正）、その分沸点は低い。したがって「蒸気圧が大きい＝沸点が高い・蒸発しにくい」とするエは逆で誤り（エ＝誤）。

引っかけパターン:

• 蒸気圧と沸点・揮発性の関係を逆にする（エ）
• 外圧と沸点の関係を取り違える

「蒸気圧が大きい＝揮発性が高い＝蒸発しやすい＝沸点が低い」という一直線の関係を固定します。

【理論的背景】

液体の表面では、運動エネルギーの大きい分子が飛び出して気体（蒸気）になります（蒸発）。密閉容器では、飛び出す分子と液に戻る分子が釣り合い、一定の蒸気の圧力＝蒸気圧を示します。温度が上がると分子の運動が激しくなり、飛び出す分子が増えるため蒸気圧は大きくなります。蒸気圧は液体の「蒸発したがる強さ」を表す指標であり、揮発性（蒸発しやすさ）と直結します。

【沸点の定義と外圧依存】

液体を加熱して蒸気圧が周囲の外圧（大気圧）に等しくなると、液体内部でも蒸気の泡が安定にでき、内部からの蒸発＝沸騰が起こります。このときの温度が沸点です。ここから次の関係が導かれます。

• 外圧が下がると沸点も下がる: 高山（気圧が低い）では、より低い温度で蒸気圧＝外圧となり、水は100℃未満で沸騰する。逆に圧力鍋（高圧）では沸点が上がり、高温調理ができる。
• 揮発性と沸点: 同じ温度で蒸気圧が大きい（揮発性が高い）液体ほど、低い温度で蒸気圧が外圧に達するため沸点が低い。蒸気圧と沸点は逆の関係にある。

【危険物との接続】

蒸気圧・沸点・揮発性の関係は、第4類危険物の危険性に直結します。

• 引火点との関係: 引火点は、液面付近に燃焼範囲下限の濃度の蒸気を生じる最低温度です。蒸気圧が大きい（揮発性が高い）液体ほど低い温度で十分な蒸気を出すため、引火点が低く危険です。ガソリン（揮発性大・引火点−40℃以下）と灯油（揮発性小・引火点40℃以上）の差はこれで説明できます。
• 特殊引火物: ジエチルエーテル・二硫化炭素・アセトアルデヒド等は沸点が低く揮発性が極めて高いため、常温でも大量の蒸気を出し、引火点・発火点が低く非常に危険です。アセトアルデヒドは沸点が約20℃と低く、夏場は容易に沸騰・気化します。
• 貯蔵管理: 揮発性の高い危険物は冷暗所で密栓貯蔵し、蒸気の漏出・滞留を防ぎます。温度上昇で蒸気圧が上がりタンク内圧が増すため、通気管・空間容積で対応します（気体の法則・熱膨張と連動）。

【試験での位置づけ】

蒸気圧・沸点は、(1)蒸気圧は温度が高いほど大きい、(2)沸点＝蒸気圧が外圧に等しくなる温度、(3)外圧が下がると沸点も下がる、(4)蒸気圧が大きい＝揮発性が高い＝沸点が低い、の関係が問われます。誤答は本問のエのように、蒸気圧と沸点・揮発性の関係を逆にして作られます。「蒸発したがる（蒸気圧大）液体は、低い温度で沸く（沸点低）」と一直線でつなげば、逆転選択肢を確実に切れます。引火点の低さ（＝危険性）と揮発性・蒸気圧の関係を結びつけると、性質科目の物質比較にも応用できます。

【各選択肢の発展補足】

• ア（正）: 蒸気圧は温度が高くなるほど大きくなる。
• イ（正）: 沸点は蒸気圧が外圧に等しくなる温度。
• ウ（正）: 外圧の低い高山では水の沸点は100℃より低い。
• エ（誤）: 蒸気圧が大きい液体ほど沸点は低く、蒸発しやすい。「沸点が高く蒸発しにくい」は逆。
• オ（正）: 揮発性が高い液体ほど同温での蒸気圧は大きい。

【根拠】蒸気圧・沸点・揮発性の関係（確立した物理学）。

【補足】蒸気圧は温度↑で増大。沸点＝蒸気圧が外圧に等しくなる温度（外圧↓で沸点↓）。蒸気圧大＝揮発性大＝沸点低＝引火点低（危険）。