危険物取扱者 乙種第4類 / 基礎物理化学 / 問題 No.004
乙4 過去問 基礎物理化学 No.004 ― 酸化と還元及び金属のイオン化傾向に関する記述として正しい…
問題文
酸化と還元、及び金属のイオン化傾向に関する記述として、正しいものはどれか。
選択肢
- 物質が酸素を失う反応、または水素と化合する反応を酸化という。
- 酸化銅が炭素と反応して銅になる反応は、酸化銅の酸化である。
- イオン化傾向の大きい金属ほど、電子を受け取って還元されやすい性質を持つ。
- 他の物質を酸化させる性質を持つ物質を酸化剤といい、酸化剤自身は反応の過程で還元される。
- 鉄が空気中の酸素と反応してさびる現象は、還元の代表的な例である。
解答・解説
正解: 4
正解は「酸化剤は相手を酸化させ、自分は還元される」です。酸素を失う反応は「還元」です(酸化ではない)。酸化銅が銅になるのは酸化銅が酸素を失う「還元」です。イオン化傾向が大きい金属は電子を失いやすく「酸化されやすい」です。鉄がさびるのは「酸化」です。
関連論点
気体の法則・化学計算
【ポイント】
気体の法則は「絶対温度(K)を使う」が最大のポイント。化学反応式はモル比=体積比で考え、酸化還元・酸塩基・イオン化傾向の定義を正確に覚えることが核心。
【よく問われること】
・ボイルの法則:温度一定で圧力×体積=一定(圧力2倍→体積半分)
・シャルルの法則:圧力一定で体積は絶対温度に比例
・絶対温度(K)=℃+273(0℃=273K、100℃=373K)
・酸化=酸素を得る・電子を失う/還元はその逆
・イオン化傾向が大きい金属ほど酸化されやすい(さびやすい)
・犠牲防食:鉄に亜鉛を接触させて鉄のさびを防ぐ
・中和反応:酸+塩基→水+塩(えん)
【数値・例外】
・標準状態(0℃・1気圧)で気体1モル=22.4L
・プロパン完全燃焼:C₃H₈+5O₂→3CO₂+4H₂O
・水は4℃のとき密度が最大(氷が水に浮く理由)
・水の電気分解の体積比:水素:酸素=2:1
ひっかけパターン解説
物理化学の概念逆転
【どう騙されるか】
「大きい=良い」「小さい=悪い」という日常感覚と逆の結論が出る物理・化学の概念を狙い撃ちにする。「比熱が大きい→温まりやすい」「熱伝導率が大きい→燃えやすい」という直感的な誤解を利用する。
【含まれるパターン】
・物理変化と化学変化の混同:ドライアイスの昇華・食塩の溶解などの物理変化を「化学変化」とする。電気分解(新物質が生成→化学変化)を「状態変化だから物理変化」とする逆転。
・熱伝導率の誤解:熱伝導率が「大きい→熱が逃げやすい→燃えにくい」のに「大きいから熱が蓄積されやすく危険」と逆転させる。
・比熱の逆転:比熱が大きい=温まりにくく冷めにくいのに「大きいから温まりやすく危険」と逆転させる。水の比熱が大きいことが冷却消火に有効な理由と矛盾する記述を配置。
・酸化と還元の定義逆転:酸素を失う反応は「還元」なのに「酸化」と呼ぶ。イオン化傾向が大きい→酸化されやすい(さびやすい)のに「還元されやすい」とすり替える。
・熱の移動のすり替え:真空中でも熱が伝わる「熱放射(電磁波)」を「対流」と呼ぶ。「真空中では熱は一切伝わらない」という直感的な誤解を利用する。
【見破り方】
・比熱が「大きい」→温まりにくく冷めにくい(水が消火に有効な理由)。熱伝導率が「大きい」→熱が逃げやすい(蓄積しにくい)。どちらも「大きい=危険」ではない。
・「酸素を失う」「水素を得る」「電子を得る」は「還元」の3つのどれかに必ず当てはまる。
・「真空中でも熱が伝わる」のは熱放射だけ。太陽熱が宇宙を伝わる=熱放射と覚える。
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