液化石油ガス設備士 (筆記試験) 配管理論・配管設計・燃焼理論 練習問題 第12問: プロパン (C3H8) 1 kg と n-ブタン (C4H10) 1 kg を、それぞれ完全燃焼させるのに必要な酸素 (O2) の物質量と、その多い方の組合せと

「プロパン 0.114 kmol、n-ブタン 0.112 kmol」が正しい組合せです。完全燃焼の反応式は、プロパンが C3H8＋5O2 → 3CO2＋4H2O、n-ブタンが C4H10＋13/2 O2 → 4CO2＋5H2O で、1 mol を燃やすのに要る O2 はそれぞれ 5 mol と 6.5 mol です。

1 kg の物質量は、プロパンが 1,000 g÷44 g/mol≒22.73 mol、n-ブタンが 1,000 g÷58 g/mol≒17.24 mol です。要る O2 は、プロパンが 22.73×5≒113.6 mol≒0.114 kmol、n-ブタンが 17.24×6.5≒112.1 mol≒0.112 kmol で、同じ質量ならプロパンの方がわずかに多くなります。

「0.068・0.069」は生じる CO2 の係数 3 と 4 を、「0.091・0.086」は生じる H2O の係数 4 と 5 を、O2 の係数の代わりに使った値です。「0.227・0.224」は O2 の分子の数ではなく酸素原子の数 (10 と 13) で数えた値です。

「0.086・0.148」は分子量の 44 と 58 を入れ替えて物質量を出した値です。1 mol あたりでは n-ブタンの方が多くの O2 を要しますが、質量でそろえると分子量の大きい n-ブタンは物質量が少ないため、要る O2 はプロパンがわずかに上回ります。