危険物取扱者 甲種 物理学及び化学 練習問題 第29問: モル質量 28 g/mol の気体は、27℃・標準大気圧（1.013×10⁵ Pa）のもとで密度が何 g/L になるか。ただし、気体定数は R = 8.31 J

理想気体の状態方程式 PV = nRT を変形します。密度 ρ = m/V = PM/(RT) の式を使います（M：モル質量）。

P = 1.013×10⁵ Pa、M = 28 g/mol = 0.028 kg/mol、R = 8.31 J/(mol·K)、T = 27+273 = 300 K を代入します。ρ = (1.013×10⁵ × 0.028) / (8.31 × 300) = 2836.4 / 2493 ≈ 1.138 kg/m³ = 約1.14 g/L となります。

約12.6 g/L は温度を℃のまま（T = 27）代入した値、約1.25 g/L は0℃での気体1 molの体積 22.4 L で割った値（28 ÷ 22.4）、約1.37 g/L は 22.4 L を27℃の体積に直すときに温度の比を逆（273/300）に掛けた値、約0.879 g/L は式を逆に RT/(PM) とした値（1 g あたりの体積 L/g にあたる）です。モル質量 28 g/mol はCO（一酸化炭素）やN₂（窒素）に相当します。

空気の平均分子量は約29なので、これらの気体の密度は空気とほぼ同じです。