基礎的な物理学及び基礎的な化学問70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70：化学反応式・物質量

燃焼と一酸化炭素（CO）に関する次の記述のうち、**正しいもの**はどれか。

アメタン（CH4）が十分な酸素のもとで完全燃焼すると、一酸化炭素（CO）と水（H2O）が生成する。
イ一酸化炭素（CO）は、可燃性ガスであるが酸素がなければ燃焼しない。
ウ酸素が不足した環境で可燃物が燃えると、完全燃焼ができず一酸化炭素（CO）が発生する（不完全燃焼）。正答
エ一酸化炭素（CO）は無臭で無色のガスであるが、毒性はほとんどない。
オ完全燃焼でも不完全燃焼でも、発生するガスの種類は同じである。

正答：ウ酸素が不足した環境で可燃物が燃えると、完全燃焼ができず一酸化炭素（CO）が発生する（不完全燃焼）。

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正しいのはウです。酸素が不足した状態（換気不良など）で可燃物が燃えると、完全に酸化されずに一酸化炭素（CO）が発生します（不完全燃焼）。

ア（誤）: 十分な酸素での完全燃焼はCO2（二酸化炭素）と水が生成（COではない）。
イ（誤）: COも可燃性で酸素があれば燃える。
ウ（正）: 酸素不足→不完全燃焼→CO発生。
エ（誤）: COは毒性が強い（一酸化炭素中毒）。
オ（誤）: 完全燃焼と不完全燃焼では生成ガスが異なる（CO2対CO）。

「不完全燃焼→CO（一酸化炭素）発生・COは毒性強い」を押さえます。

標準試験対策の基準レベル

完全燃焼と不完全燃焼:

炭化水素の燃焼:

完全燃焼（酸素十分）: 炭素→CO2（二酸化炭素）、水素→H2O（水）に完全酸化される。

- 例: CH4（メタン）+ 2O2 → CO2 + 2H2O

不完全燃焼（酸素不足）: 炭素が完全にCO2まで酸化されず、CO（一酸化炭素）が生成する。

- 例: 2CH4 + 3O2 → 2CO + 4H2O（ただし条件により混合生成物）

各選択肢の検討:

ア（誤）: 十分な酸素での完全燃焼の生成物はCO2と水（COは不完全燃焼で生成）。
イ（誤）: CO（一酸化炭素）も可燃性ガス（2CO + O2 → 2CO2と燃焼する）。酸素があれば燃える。
ウ（正）: 酸素不足環境での燃焼（不完全燃焼）でCO が発生する。換気不良の閉空間での火気使用の危険（一酸化炭素中毒）の化学的根拠。
エ（誤）: COは無臭・無色だが毒性が非常に強い（ヘモグロビンと強く結合して酸素輸送を阻害→一酸化炭素中毒）。
オ（誤）: 完全燃焼（CO2・H2O）と不完全燃焼（CO・H2O・すす等）では生成物が異なる。

引っかけパターント: 完全燃焼をCO発生と誤解（ア）、COを「毒性なし」とする（エ）。「不完全燃焼＝CO発生・COは毒性強い」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】

炭素を含む可燃物（有機化合物・石油類等）が燃焼する際、酸素の供給量によって生成物が変わります。酸素が十分にある完全燃焼では炭素がCO2に、水素がH2Oに完全酸化されます。酸素が不足すると炭素の酸化が途中（CO）で止まる不完全燃焼が起こります。一酸化炭素（CO）は可燃性・毒性を持つ危険なガスです。

【燃焼反応式の整理】

メタン（CH4）の例:

完全燃焼: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

（炭素:C=1 → CO2=1、水素:H4 → H2O=2個分）

不完全燃焼: 2CH4 + 3O2 → 2CO + 4H2O

（炭素:C → CO、酸素が1個しか使えない場合）

ガソリン（炭化水素混合物・代表的にC8H18=オクタンとすると）の完全燃焼:

C8H18 + 12.5O2 → 8CO2 + 9H2O
酸素不足なら一部がCO・すす（炭素粒子）として生成される。

一酸化炭素（CO）の性質:

無色・無臭の気体（検知が難しい）
可燃性: 2CO + O2 → 2CO2（青い炎で燃える）
毒性: ヘモグロビン（赤血球）との結合力が酸素の200倍以上。体内の酸素輸送が阻害される→一酸化炭素中毒（頭痛・目眩・死亡）。
密度（蒸気比重）: 28÷29≒0.97（空気とほぼ同じ密度）。
発生源: 換気不良での燃焼・不完全燃焼エンジン・石炭ストーブ等。

【危険物との接続】

第4類危険物の火災・燃焼との接続:

閉空間での火災: 換気が不十分な室内・地下タンク室等での火災では、酸素が消費されて不完全燃焼が起こりやすく、COが発生する。消防士・救助者が高濃度COに被曝する危険がある。
エンジン室・機械室: 危険物取扱施設の動力源（ディーゼル発電機等）が不完全燃焼するとCOが発生する。換気の確保が必要。
ガスセンサー: COの検知は一般の気体センサー（炭化水素センサー）では困難なため、CO専用センサーを設置する場合がある。
燃焼範囲: COも可燃性ガスで燃焼範囲は約12.5〜74vol%（広い）。COが充満した場所での引火・爆発の危険もある。

【試験での位置づけ】

不完全燃焼とCOは頻出（頻出度C）です。核心は、(1)酸素不足の不完全燃焼でCO（一酸化炭素）が発生、(2)完全燃焼ではCO2（二酸化炭素）と水が生成（COは完全燃焼では生成しない）、(3)COは可燃性かつ毒性が強い（一酸化炭素中毒）、(4)COは無色・無臭で発見が難しい、です。引っかけは「完全燃焼でCO生成」とする（ア）、「COは毒性がない」とする（エ）です。「不完全燃焼→CO発生・COは可燃かつ強毒」を固定します。

【各選択肢の発展補足】

ア（誤）: 十分な酸素での完全燃焼ではCO2と水が生成（COではない）。CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O。
イ（誤）: COは可燃性（酸素があれば燃える）。2CO + O2 → 2CO2。
ウ（正）: 酸素不足→不完全燃焼→CO発生。
エ（誤）: COは強毒性（ヘモグロビンと強く結合・一酸化炭素中毒）。無色・無臭は正しい。
オ（誤）: 完全燃焼（CO2・H2O）と不完全燃焼（CO等）では生成物が異なる。

【根拠】確立した化学（完全燃焼/不完全燃焼・一酸化炭素の性質）。完全燃焼: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O。不完全燃焼: 酸素不足→CO発生。COは可燃性・強毒性（ヘモグロビン結合）。

【補足】不完全燃焼(酸素不足)=CO発生。完全燃焼=CO2+H2O。COは無色・無臭・可燃性・毒性強(一酸化炭素中毒の原因)。

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（燃焼反応式・完全燃焼/不完全燃焼）。完全燃焼では炭素を含む可燃物が全てCO2とH2Oになる（CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O）。酸素不足の不完全燃焼ではCO（一酸化炭素）が生成する（2CH4 + 3O2 → 2CO + 4H2O）。COは可燃性かつ毒性（ヘモグロビンとの強い結合で一酸化炭素中毒）がある。　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。