危険物乙四 基礎的な物理学及び基礎的な化学 問85：化学反応式・物質量

正しいのはウです。エタノール（C2H5OH）の完全燃焼式は：

C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

確認方法（原子数を数える）：

• 左辺: C=2, H=6, O=1+6=7
• 右辺: C=2, H=6, O=4+3=7 → 一致

• ア: O2の係数1では酸素不足で成立しない。
• イ: O2=2では酸素足りない（左辺O=2×2+1=5 ≠ 右辺O=7）。
• ウ（正）: O2=3で成立（上記確認済み）。
• エ: 生成物がCO（不完全燃焼）になっており、完全燃焼ではない。
• オ: COが含まれ完全燃焼ではない・係数も不一致。

反応式のバランスは「両辺の原子数が等しい」を必ず確認する習慣を持ちましょう。

エタノールの完全燃焼式の導き方（確立した化学）:

手順：

1. エタノール：C2H5OH（C=2、H=6、O=1）

2. 完全燃焼生成物：CO2（CO2: C=1, O=2）と H2O（H=2, O=1）

3. C原子: 左辺C=2 → 右辺 2CO2 が必要

4. H原子: 左辺H=6 → 右辺 3H2O が必要（6/2=3）

5. 右辺のO合計: 2CO2=4つ + 3H2O=3つ = 7個

6. 左辺のO: エタノール分子のO=1個。残り O不足=6個 → O2（2個ずつ）= 3分子必要

完成: C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

確認:

| 原子 | 左辺 | 右辺 |

|---|---|---|

| C | 2 | 2 (CO2×2) |

| H | 6 | 6 (H2O×3) |

| O | 1+6=7 | 4+3=7 |

各選択肢：

• ア: O2係数1→左辺O=3、右辺O=7。不一致。
• イ: O2係数2→左辺O=5、右辺O=7。不一致。
• ウ（正）: O2係数3→両辺O=7。一致。
• エ: 生成物にCO（一酸化炭素）→完全燃焼の定義に反する。
• オ: COを含む・係数も不一致。

引っかけ: エ・オは「CO2 ではなく CO」を選ばせる罠（完全燃焼とCOは矛盾）。

【理論的背景：化学反応式の係数決定法】

化学反応式は「質量保存の法則」（反応前後で各元素の原子数が等しい）に基づきます。係数の決定には：

1. 未定係数法（代数的に解く）

2. 試行錯誤法（炭素→水素→酸素の順に合わせる）

有機化合物 CₙHₘOₖ の完全燃焼の一般式：

CₙHₘOₖ + (n + m/4 − k/2) O2 → n CO2 + (m/2) H2O

エタノール（C2H6O: n=2, m=6, k=1）の場合:

O2 係数 = 2 + 6/4 − 1/2 = 2 + 1.5 − 0.5 = 3（整数で一致）

C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O が正しい式。

【乙四試験での反応式の出題スタンス】

乙四試験では反応式の係数の厳密な決定より「完全燃焼はCO2+H2O・不完全燃焼はCOも発生」「H2は燃えてH2Oになる」等の定性的理解が問われます。ただし係数の正誤（選択肢で係数を変えたもの）が出題されるため、主要物質（メタン・エタノール・ガソリン等）の燃焼式の基本は押さえておくべきです。

【エタノールと燃焼の危険性】

エタノール（C2H5OH）は第4類危険物・アルコール類（水溶性・指定数量400L）で、引火点13℃（常温付近で引火の危険）。完全燃焼の反応式から：

• 必要O2: 3 mol。エタノール1 mol（46 g）の燃焼に O2 3 mol（= 3×32=96 g）が必要
• 生成CO2: 2 mol（= 88 g）
• 生成H2O: 3 mol（= 54 g）

エタノールは水溶性であり、通常の泡消火剤（水性）では消火不能→耐アルコール泡が必要（物理化学から性質科目への接続）。

【各選択肢の発展補足】

• ア: O2係数1では酸素大幅不足（O=3 vs 7）。反応が成立しない。
• イ: O2係数2では酸素不足（O=5 vs 7）。
• ウ（正）: O2係数3で両辺の原子数が一致。正しい完全燃焼式。
• エ: COが生成物→「完全燃焼」とは矛盾（完全燃焼はCO2のみ）。係数も合わない。
• オ: COを含み、かつ係数も不一致。

【試験での位置づけ】

反応式の問題は「完全燃焼の生成物はCO2とH2O（COではない）」「原子数保存のチェック」を押さえれば確実に得点できます。エタノール（アルコール類）は乙四の主要物質であり、燃焼式はメタノールと並んで覚えておく価値があります。

【根拠】確立した化学（完全燃焼の化学反応式・原子数保存）。

【補足】C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O。原子数確認: C=2, H=6, O=7 で両辺一致。完全燃焼生成物はCO2+H2O（COは不完全燃焼）。

<!-- 監修確定 2026-06-05（legal-reviser）: 検算 C2H5OH+3O2→2CO2+3H2O。左辺O=1+3×2=7、右辺O=2×2+3=7で整合（C=2/H=6/O=7）。一般式O2係数=2+6/4−1/2=3も一致。正答ウで一意（ア=O2:1・イ=O2:2は酸素不足/エ・オはCO生成で不完全燃焼=完全燃焼の定義に反する）。二重正答なし。確定。 -->