次の文中の 内に入れるＡからＣまでの数値の組合せとして、正しいものは(１)～(５)のうちどれか。
なお、気体の体積は、標準状態(０℃、101.325kPa)の体積とする。
「液体燃料１kg当たりの理論酸素量Ｏ(㎥)は、燃料１kgに含まれる炭素、水素、酸素及び硫黄の量をそれぞれｃ、ｈ、ｏ及びｓ(kg)とすれば、次式で表すことができる。
Ｏ＝22.4/Ａ・c＋22.4/Ｂ・(h－o/Ｃ)＋22.4/32・s」
Ａ Ｂ Ｃ
正答3
解説
正解は3です。
液体燃料1kgの理論酸素量を、炭素・水素・硫黄の燃焼反応式から導く問題です。
原本の式は、Ｏ＝(22.4/Ａ)c＋(22.4/Ｂ)(h－o/Ｃ)＋(22.4/32)s という分数の形です。
標準状態では、気体1kmolの体積は22.4m3です。
【計算】
炭素の燃焼はC＋O2＝CO2で、炭素12kgが酸素22.4m3と反応するので、Ａ＝12です。
水素の燃焼は2H2＋O2＝2H2Oで、水素4kgが酸素22.4m3と反応するので、Ｂ＝4です。
燃料中の酸素oは、水素と結合して水になっているとみなします。
水H2Oでは水素2kgに酸素16kgが結合するので、酸素okgと結合している水素はo/8kgです。
したがって、燃焼に使える水素はh－o/8となり、Ｃ＝8です。
硫黄の燃焼はS＋O2＝SO2で、硫黄32kgが酸素22.4m3と反応するので、最後の項の分母は32です。
【選択肢別解説】
1：× Ｂは4、Ｃは8が正しく、2・2の組合せは誤りです。
2：× ＡとＢは正しいものの、Ｃは2ではなく8です。
3：○ Ａ＝12、Ｂ＝4、Ｃ＝8の組合せが正しいので、これが正解です。
4：× Ａは炭素の原子量12で、14は窒素の原子量です。
ＢとＣも誤りです。
5：× ＢとＣは正しいものの、Ａは14ではなく12です。
【ポイント】
分母は「炭素12、水素4、硫黄32、燃料中の酸素の補正は8」とセットで覚えます。
h－o/8は「有効水素」と呼ばれ、理論空気量の式でも同じ形で使われます。