基礎的な物理学及び基礎的な化学問52密度・比重

危険物乙四基礎的な物理学及び基礎的な化学問52：密度・比重

次の物質の蒸気比重（空気の平均分子量を29とする）として、最も近い値の組合せとして**正しいもの**はどれか。メタノール（分子量32）と二硫化炭素（分子量76）の蒸気比重を求めよ。

アメタノール約1.1・二硫化炭素約2.6正答
イメタノール約1.6・二硫化炭素約2.6
ウメタノール約1.1・二硫化炭素約1.6
エメタノール約2.6・二硫化炭素約1.1
オメタノール約0.9・二硫化炭素約2.6

正答：アメタノール約1.1・二硫化炭素約2.6

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正しいのはアです。蒸気比重は分子量÷29で計算します。

メタノール（分子量32）: 32 ÷ 29 ≒ 1.1
二硫化炭素（分子量76）: 76 ÷ 29 ≒ 2.6

どちらも蒸気比重>1なので、空気より重く低所に滞留します。

計算は割り算一つで済みます。「分子量÷29（空気）」と覚えてください。答えが1より大きければ空気より重い、1未満なら軽いと判断できます。

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蒸気比重の計算:

蒸気比重＝物質の分子量 ÷ 空気の平均分子量（29）

本問の計算:

メタノール（CH3OH）: C=12, H=1×4=4, O=16 → 分子量＝32。

蒸気比重＝32÷29≒1.10

二硫化炭素（CS2）: C=12, S=32×2=64 → 分子量＝76。

蒸気比重＝76÷29≒2.62

よってア（メタノール約1.1・二硫化炭素約2.6）が正答。

各選択肢の確認:

ア（正）: 1.10と2.62で正確。
イ（誤）: メタノールを1.6と誤計算（16÷29の誤り等）。
ウ（誤）: 二硫化炭素を1.6と誤計算。
エ（誤）: 値が入れ替わっている。
オ（誤）: メタノールを0.9（空気より軽い）としているが誤り（蒸気比重1.1で空気より重い）。

引っかけパターン: 分子量の計算ミス（メタノールの原子数誤り）・メタノールを「水溶性だから蒸気比重が小さい」と誤解・値の入れ替え。「蒸気比重＝分子量÷29、どちらも>1で低所滞留」を固定します。

上級誤答論破・根拠法令まで深掘り

【理論的背景】

蒸気比重は「ある気体と同体積の空気との質量比」であり、気体の状態方程式から導くと蒸気比重＝気体の分子量÷空気の平均分子量（約29）という関係が成り立ちます。これは確立した物理法則（アボガドロの法則：同温・同圧・同体積の気体は同数の分子を含む）に基づいており、同体積あたりの質量の比＝分子量の比になります。空気は窒素（約78%）と酸素（約21%）等の混合気体で、平均分子量が約29です。

【計算の確認】

メタノール（CH3OH、分子量32）:

C: 12、H: 1×4=4（メチル基CH3の3個＋ヒドロキシ基OHの1個＝4個）、O: 16 → 合計32
蒸気比重＝32÷29≒1.10
蒸気比重>1→空気より重い→低所に滞留

二硫化炭素（CS2、分子量76）:

C: 12、S: 32×2=64 → 合計76
蒸気比重＝76÷29≒2.62
蒸気比重>1→空気より重い→低所に滞留

参考として他の主要第4類物質の蒸気比重:

ジエチルエーテル（C2H5OC2H5、分子量74）: 74÷29≒2.55
エタノール（C2H5OH、分子量46）: 46÷29≒1.59
ガソリン（混合物）: 蒸気比重約3〜4（設計doc確定値）

いずれも蒸気比重>1であり、第4類危険物の蒸気はすべて空気より重いと覚えておけばよいです。

【危険物との接続】

蒸気比重>1という性質は、第4類危険物の「蒸気が低所に滞留する」という貯蔵・取扱上の最大特徴につながります。

換気設計: 低所に滞留するため、換気口（排気口）を床近くに設置し、蒸気を屋外に効率よく排出する。
漏えい時の危険: 液体が少量漏えいしても、低沸点・低引火点の物質（特殊引火物等）は瞬時に蒸発し蒸気が広がる。蒸気は低所に流れて遠方の点火源（数十m先）でも引火することがある。
メタノール特有の危険: 蒸気比重約1.1で滞留しやすい。無色・無臭性が高く、蒸気の存在が感知しにくい。かつ引火点11℃（低い）・毒性（視神経障害）も重なる。
二硫化炭素特有の危険: 蒸気比重2.6に加え、発火点約90℃（第4類で最低）のため、高温面（蒸気管・電球・ホットプレート等）でも発火する危険がある。蒸気が広がった空間に100℃未満の熱源があっても着火し得る。

【試験での位置づけ】

蒸気比重の計算は物理化学で頻出（頻出度A）の計算問題です。核心は、(1)蒸気比重＝分子量÷29、(2)計算結果が1より大きければ空気より重く低所に滞留、(3)第4類危険物はすべて蒸気比重>1、です。計算は単純な割り算一つ（乙四では重い計算は不要）で、分子量を正しく出す（原子量: H=1, C=12, N=14, O=16, S=32）ことが鍵です。引っかけは分子量の計算誤りと、「水溶性だから軽い」「アルコールだから比重が小さい」などの誤解です。「分子量÷29、結果が1より大きければ低所滞留」を固定します。

【各選択肢の発展補足】

ア（正）: メタノール1.1・二硫化炭素2.6（分子量÷29の計算で確認）。
イ（誤）: メタノールの分子量を誤認した場合の誤り。
ウ（誤）: 二硫化炭素の分子量を誤認した場合の誤り。
エ（誤）: 2物質の値を入れ替えた誤り。
オ（誤）: メタノールの蒸気比重を1未満（空気より軽い）としているが誤り。

【根拠】確立した物理学（アボガドロの法則・蒸気比重＝分子量÷29）。設計doc §1-2確定値（メタノール蒸気比重1.1、二硫化炭素蒸気比重2.6）と一致。

【補足】蒸気比重＝分子量÷29。第4類危険物はすべて蒸気比重>1で低所滞留。原子量（H=1, C=12, O=16, S=32）の暗記が計算の鍵。

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: 確立した物理学。蒸気比重＝分子量÷空気の平均分子量（29）。メタノール（CH3OH）分子量＝C:12＋H4:4＋O:16＝32、32÷29≒1.10。二硫化炭素（CS2）分子量＝12＋32×2＝76、76÷29≒2.62。設計doc §1-2確定値（メタノール蒸気比重1.1・二硫化炭素2.6）と一致。　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。