基礎的な物理学及び基礎的な化学問82化学反応式・物質量

危険物乙四基礎的な物理学及び基礎的な化学問82：化学反応式・物質量

有機化合物（炭化水素）の**完全燃焼**に関する次の記述のうち、**正しいもの**はどれか。

ア炭素原子を含む有機化合物が完全燃焼すると、一酸化炭素（CO）が生成される。
イ水素原子を含む有機化合物が完全燃焼すると、水（H2O）が生成される。正答
ウ有機化合物が完全燃焼するには酸素は不要で、物質自体に含まれる酸素で足りる。
エ完全燃焼後の生成物（CO2・H2O）は可燃性である。
オ有機化合物が完全燃焼すると、窒素ガス（N2）が大量に生成される。

正答：イ水素原子を含む有機化合物が完全燃焼すると、水（H2O）が生成される。

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正しいのはイです。有機化合物（炭化水素）が完全燃焼すると、水素（H）は水（H2O）になります。炭素（C）は二酸化炭素（CO2）になります。

ア（誤）: 完全燃焼では CO（一酸化炭素）は生成されない。COは不完全燃焼のとき発生する。
イ（正）: 完全燃焼でH→H2O（水）。正しい。
ウ（誤）: 燃焼には空気中の酸素が必要。自己燃焼するのは酸素基を含む特殊物質のみ。
エ（誤）: CO2（二酸化炭素）もH2O（水）も不燃性。消火剤として使われることもある。
オ（誤）: 窒素（N）を含まない炭化水素の燃焼ではN2は生成しない（空気中の窒素は原則として反応しない）。

「完全燃焼 → C→CO2、H→H2O」「不完全燃焼 → C→CO（一酸化炭素）も生成」が核心です。

標準試験対策の基準レベル

完全燃焼と不完全燃焼の生成物（確立した化学）:

炭化水素 CₙHₘ の完全燃焼反応（酸素十分）:

CₙHₘ + 酸素（O2）→ n CO2（二酸化炭素）+ (m/2) H2O（水）

代表例：メタン（CH4）の完全燃焼:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

炭化水素 CₙHₘ の不完全燃焼反応（酸素不足）:

炭素の一部が CO2 まで酸化されず一酸化炭素（CO）が生成。

例: 2CH4 + 3O2 → 2CO + 4H2O

各選択肢：

ア（誤）: CO（一酸化炭素）は不完全燃焼で生成。完全燃焼ではCはCO2まで酸化される。
イ（正）: 水素は燃焼で水（H2O）になる。完全・不完全どちらでも H→H2O が基本（不完全でも水素の酸化は起こる）。
ウ（誤）: 第4類危険物の燃焼には酸素供給（空気中の酸素）が必要。酸素なしでは燃焼しない（これが窒息消火の根拠）。
エ（誤）: CO2 も H2O も不燃性（燃えない）。CO2は消火剤として使われる。
オ（誤）: 炭素・水素のみからなる炭化水素の燃焼では窒素は生成しない。空気中のN2は高温でごく微量のNOxを生じることがあるが、乙四レベルでは無視してよい。

引っかけ: ア（CO は完全燃焼でも生成する）が最頻出の誤り。完全燃焼 = CO2+H2O のみが原則。

上級誤答論破・根拠法令まで深掘り

【理論的背景：燃焼反応と酸化の段階】

有機化合物の燃焼は「酸化反応」の一形態です。炭素（C）の酸化は段階的に進みます：

C → CO（一酸化炭素）: 不完全酸化（酸素不足時）
CO → CO2（二酸化炭素）: さらに酸化（酸素十分時）

完全燃焼では、すべての炭素が最終的に CO2 まで酸化されます。酸素が不足すると中間生成物のCOが残ります（不完全燃焼）。水素（H）は酸化されると水（H2O）になり、この点は完全・不完全燃焼で変わりません。

【一酸化炭素（CO）の危険性】

CO は無色・無臭・可燃性・有毒（血中のヘモグロビンと強く結合して酸素輸送を阻害）の気体です。密閉空間での不完全燃焼（換気不良の暖房・火災現場）でCOが発生し、一酸化炭素中毒を引き起こします。危険物施設で火災が発生した場合も、燃焼初期（酸素が消費されて不足）にCOが多量発生するリスクがあります。これは消火活動に当たる人員の安全管理上重要な知識です。

【各選択肢の発展補足】

ア（誤）: CO は不完全燃焼の生成物。完全燃焼（十分な酸素存在下）では C → CO2 まで酸化される。
イ（正）: H → H2O は完全・不完全燃焼問わず成立（水素の酸化は炭素より速いため）。正しい。
ウ（誤）: 第4類危険物（炭化水素系）は自身に酸素を含まない（または少量）ため、外部からの酸素供給（空気）なしには燃焼しない。これが窒息消火（酸素遮断）の根拠。一部の第5類危険物（自己反応性物質）は分子内に酸素を持ち、空気なしでも燃焼できる（第4類とは異なる）。
エ（誤）: CO2 は不燃性（消火剤として使われる）。H2O も不燃性（水消火）。完全燃焼の生成物は「燃え終わった後の残骸」であり可燃性ではない。
オ（誤）: 炭素・水素からなる炭化水素には窒素（N）が含まれないため燃焼でN2は生成しない。窒素を含む有機化合物（アミン類など）では燃焼でN2やNOxが生成する場合があるが、第4類の主要物質（ガソリン・灯油・アルコール等）は炭化水素・アルコール類が主体でN2は生成しない。

【試験での位置づけ】

乙四試験では「完全燃焼→CO2+H2O」「不完全燃焼→CO（一酸化炭素）も生成」が核心知識です。COは有毒・可燃性（燃焼範囲約12.5〜74%と広い）であり、不完全燃焼の危険性（一酸化炭素中毒・CO爆発）の根拠になります。また、CO2が消火剤として使われる根拠（不燃性・空気より重く酸素を置換する）と接続して理解すると得点が安定します。

【根拠】確立した化学（燃焼反応の定義・完全燃焼 C→CO2・H→H2O）。

【補足】完全燃焼：C→CO2・H→H2O。不完全燃焼：酸素不足でCO（一酸化炭素）生成。CO2・H2Oは不燃性。

出典・根拠について

本問は合格ナビが作成したオリジナル問題です（公表問題の転載ではありません）。　根拠・出典：根拠: 確立した化学（完全燃焼の定義・生成物）。有機化合物（炭素C・水素Hを含む）の完全燃焼では炭素→二酸化炭素（CO2）、水素→水（H2O）が生成する。CO（一酸化炭素）は不完全燃焼の生成物。　現行の消防法令（2026年基準）に準拠し、根拠法令・規則を明記しています。