作業環境測定士 令和4年8月 分析に関する概論

「作業環境測定のための分析概論」を購入している前提で解説しています。本HPでは「概論」と略しています。

問1 次の記述のうち、誤っているものはどれか。


(1)アボガドロ定数の数の物質粒子(原子、分子、イオン等)の物質量は、1モルである。


(2) 原子量は、12C の質量を基準として定められている。


(3) 分子量は、分子を構成する原子の原子量の総和である。


(4) 陽子数が同じで、中性子数が異なる原子どうしを互いに同位体という。


(5) 中性の原子又は分子は、電子を失うと負に帯電する。

解答

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(5)

【解説】

この問題は令和3年2月の問題1と内容も設問順も全く同じです。このような問題もあるんですね。下記解説は令和3年2月のコピペです。

(1)~(4) この選択肢の解説はとても難しいです。話せば長くなるけど、話さなければ一言「そういうもの」で終わってしまう内容です。化学があまり得意では無い方にもわかり易く書きたいと考えていましたが、短い時間でこの設問を説明することは出来ませんでした。(概論:1章基礎化学参照)

(5)電子というのは負(マイナス)の電気を帯びている。その電子を失うと正(プラス )に帯電する。

問2 互いに独立な物理量1と物理量2の差を求める際、その差の標準偏差を示す式は次のうちどれか。ただし、物理量1及び物理量2の測定値の標準偏差をそれぞれσ1 及びσ2とする。

 解答

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(2)

【解説】

新傾向の問題で少なくとも過去5回では出題されていません。

ここで必要な知識は2つです。

①標準偏差と分散の関係性

②分散の加法性

この問題を解くために簡単に説明します

①標準偏差と分散の関係性

上記式より各分散はV1=σ1 とV2=σ2 と示されます。

②分散の加法性

互いに独立している場合分散の加法性が成り立ちます。たとえば部品Aと部品Bを組み合わせるとき、完成品の長さの分散は部品Aと部品Bの分散を足し合わせた数値になります。

以上より下記の式となります。

差だから(4)が正解なのでは?と思う人がいるかと思いますが、差でもこの式となります。

詳しくはこちらのURLの下のほうを読んで下さい。

https://toukeigaku-jouhou.info/2017/02/28/additivity-of-variance/

 

問3 一酸化炭素42 g と二酸化炭素66 g との混合気体を1.0 気圧にしたとき、一酸化炭素の分圧として正しい値に最も近いものは、次のうちどれか。ただし、炭素及び酸素の原子量は、それぞれ12 及び16 とする。

(1) 0.3 気圧


(2) 0.4 気圧


(3) 0.5 気圧


(4) 0.6 気圧


(5) 0.7 気圧

解答

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(3)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ①混合気体の分圧の求め方 参照

分圧の問題がでたら1問絶対正答できるのでお得です。

 

問4 有機化合物に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

解答

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(5)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ①官能基の種類 参照

この問題は令和3年2月の問題3と内容も設問順も全く同じです。このような問題もあるんですね。下記解説は令和3年2月のコピペです。

(5)アミンは-NH2(アミノ基)を持つ。-CNはシアノ基である。

 

問5 次の熱化学反応式で示される溶液中での反応の平衡状態に関する下の記述のうち、誤っているものはどれか。

(1) 平衡状態での右方向と左方向の反応速度は等しい。


(2) 温度を上げると、反応は左方向に進む。


(3) 平衡定数( K )の単位は、mol-1・L である。


(4) 平衡定数( K )は、平衡状態での物質の濃度から計算できる。


(5) A の濃度を高くすると、反応は右方向に進む。

解答

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(2)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ①平衡状態の考え方 参照

(1)左右の反応速度が等しいので平衡であるとも言える。

(2)この反応は吸熱反応なので、温度を上げると右に反応が進む。

(3)単位だけ示すと K = (mol/L)/{(mol/L)×(mol/l)}なので計算するとmol-1・L となる。

(5)Aを薄くしようとするので右に進む

 

問6 濃度18.0 mol・L-1 の濃硫酸1.0 mL を水で希釈して希硫酸100 mL を調製した。濃硫酸と希硫酸に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。


(1) 濃硫酸は、水より粘性が高い。


(2) 濃硫酸は、希釈時に発熱する。


(3) 希釈時には、水に濃硫酸を少量ずつ加える。


(4) この希硫酸10 mL を中和するには、濃度0.18 mol・L-1の水酸化ナトリウム溶液10 mL が必要である。


(5) 希硫酸の正確な硫酸濃度は、炭酸ナトリウム標準液を用いた標定により求められる。

解答

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(4)

【解説】

希硫酸の濃度を求める・・・18.0 mol・L-1 の濃硫酸を100倍に薄めたので0.18 mol・L-1 の濃度となる。

上記反応式より、H2SO4とNaOHは1:2で反応する。

H2SO4とNaOHは同モルになればいいので、 0.18 mol・L-1 の希硫酸に対して濃度0.18 mol・L-1の水酸化ナトリウム溶液は2倍量必要である。したがって20mL必要である。

 

問7 気体用流量計に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。


(1) 石けん膜流量計は、一定の体積の気体が流れるのに要する時間から流量を測定する。


(2) 石けん膜流量計の石けん膜は、気体の流れにそって、管内をほとんど抵抗なく移動する。


(3) ロータメーター(面積式流量計)の検量線は、気体の種類・圧力によって異なる。


(4) ロータメーターの内径は、管の上部ほど小さくなっている。


(5) ロータメーターの校正に石けん膜流量計を用いることができる。

解答

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(4)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ②気体用流量計について 参照

(4)ローターメーターとはテーパーのかかった円筒にフロート(浮子)を入れて、どれだけ浮いたかで流量を示すものである。円筒の内径が小さいとフロートが上に行かない。

 

 
問8 拡散チューブを用い一定濃度の標準ガスを発生させるとき、チューブの選定に必要となる定常状態で拡散チューブから流出する標準物質の流出速度は、あらかじめ次の式により推定することができる。


この標準ガス発生法に関する以下の記述のうち、誤っているものはどれか。


(1) 流出速度は、拡散チューブの断面積に比例する。


(2) 流出速度は、拡散チューブの長さに反比例する。


(3) 流出速度の計算には、標準物質の蒸気圧の値が必要である。


(4) 拡散係数の次元は、体積/ 時間である。


(5) 拡散係数は、物質によって異なる。

解答

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(4)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ①拡散セルとは? 参照

(1)(2)まとめ参照

(3)拡散セルを使用するにあたっては、拡散係数は拡散セル同梱の資料に記載されている。ユーザーは蒸気圧を使って計算しないが、実際の計算では使用している。

(4)次元というと難しく感じるが、ここでは単位と読み替えて考える。

   単位だけ抜き取ると、 ng/s = {D × (㎝) × (mg/㎝)}/ ㎝  となる。

   D= ㎝2/s となるので 面積/時間 が単位となる。 ※ngとmgの違いは無視した。

 

問9 試料の前処理Ⓐとその分析法Ⓑとの次の組合せのうち、不適当なものはどれか。


      Ⓐ  ⇒ Ⓑ


(1) 酸溶解  ⇒ X線回折分析法


(2) pH 調整  ⇒ 吸光光度分析法


(3) 溶媒脱着  ⇒ ガスクロマトグラフ分析法


(4) ろ過  ⇒ 高速液体クロマトグラフ分析法


(5) 有機溶媒  ⇒ 抽出原子吸光分析法

解答

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(1)

【解説】

(1)X線回折分析の原理;結晶性物質に原子間距離と同程度の波長を持つ単色X線を入射すると、各原子は散乱体対となってX線を散乱する。この各散乱角に対して散乱強度を記録すると、その物質特有の散乱スペクトルが得られる。回折角の位置・強度は結晶構造に特有で、回折図形から、主に無機化合物の同定ができる。

これらのことから酸溶解をすると結晶性構造が無くなってしまうので不適切と判る。X線回折分析の前処理は一般的に試料の粉砕である。

 

 

問10 検知管に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。


(1) 測定対象ガスと妨害ガスが共存する場合は、個々のガス濃度もガス濃度の合計も測定できない。


(2) 直読式の検知管の目盛りは、一般に、等間隔ではない。


(3) 変色層の先端が斜めになった場合は、最長部分を測定値とする。


(4) 一般に、測定対象ガスの濃度と検知管の変色層の長さとは比例しない。


(5) 吸引空気量を増やすことで、より低濃度の測定が可能になる検知管がある。

解答

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(3)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ①検知管の問題 参照

(3)変色層の先端が斜めになった場合、最長部分と最短部分の中間値を測定値とする。

 

問11 酢酸溶液50.0 mL を、フェノールフタレインを指示薬として水酸化ナトリウム溶液( 2.0 × 10-1 mol・L-1)で滴定したところ、終点までに要した水酸化ナトリウム溶液の量は10.0 mL であった。酢酸溶液の濃度として、正しい値は次のうちどれか。


(1) 1.0 × 10-2 mol・L-1


(2) 2.0 × 10-2 mol・L-1


(3) 3.0 × 10-2 mol・L-1


(4) 4.0 × 10-2 mol・L-1


(5) 5.0 × 10-2 mol・L-1

解答

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(4)

【解説】

中和反応式は上記であり、酸とアルカリは1:1で中和される。

50.0ml ×  A  = 10.0ml × 0.2mol/L  なので    A = 0.04mol/L = 4.0 × 10-2 mol・L-1

問12 空気中でメタン(CH)、エタン(CH)を完全燃焼させたときの反応に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。


(1)メタンの完全燃焼に必要な酸素量は、メタンの物質量の2倍である。


(2) エタンの完全燃焼に必要な酸素量は、エタンの物質量の3.5 倍である。


(3) メタンの完全燃焼で生成する二酸化炭素量は、メタンの物質量と等しい。


(4) エタンの完全燃焼で生成する二酸化炭素量は、エタンの物質量と等しい。


(5) いずれの反応でも、二酸化炭素の他に水蒸気が発生する。

解答

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(4)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ②完全燃焼の問題 参照

各物質の完全燃焼の式が書けたら正答したも同然である。

(4)エタンの2倍の二酸化炭素量である。

 

問13 吸光光度分析計に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。


(1) 重水素ランプは、紫外部の測定の光源に用いられる。


(2) モノクロメーターは、光源の光を単色光とする。


(3) 回折格子は、モノクロメーターに用いられる。


(4) ガラス製セルは、300 nm よりも短波長の光の吸収の測定に使用できる。


(5) 光電子増倍管は、紫外・可視の光を検出することができる。

解答

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(4)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ②原子吸光分析法 参照

(4)ガラス製は、波長340nm以下の紫外域の光を通しにくいので340nm以上の可視域測定用に使われる。一方、石英セルは紫外・可視域の全波長の光を通すが、高価なため主に紫外域測定用として使われる。

 

問14 物質A の濃度が1.5 × 10-5 mol・L-1の溶液を光路長2.0 cm の試料セルに入れ、波長550 nm における吸光度を測定したところ、0.24 であった。物質A の濃度が3.0 × 10-5 mol・L-1 の溶液を光路長1.0 cm の試料セルに入れ、波長550nm における吸光度を測定した。その値として、正しい値は次のうちどれか。


(1) 0.06


(2) 0.12


(3) 0.24


(4) 0.36


(5) 0.48

解答

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(3)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ②ランベルト・ベールの法則 参照

吸光度A = εcℓ  

ε:モル吸光係数  (L・mol-1・cm-1) 

c :モル濃度(mol・L-1)

 :光路長(cm)

0.24 = ε × (1.5 × 10-5 mol・L-1)× 2.0㎝  

ε = 0.08 × 105 (L・mol-1・cm-1) = 8.0 × 103

A = 8.0 × 103 × (3.0 × 10-5 mol・L-1) × 1.0(cm)

A = 24.0 × 10-2 = 0.24 

 

問15 フレーム原子吸光分析法に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。


(1) 原子蒸気は、その原子に固有の波長の光を吸収する。


(2) フレーム中における目的原子の原子蒸気は、ほとんどが基底状態にある。


(3) 吸光度は、光源光がフレーム中を通過する位置に影響される。


(4) 吸光度は、光源光の強度に比例する。


(5) 中空陰極ランプの陰極には、測定対象金属と同一の金属、又はこの金属を含む合金が用いられる。

解答

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(4)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ②原子吸光分析法 参照

(3)フレーム中で形成される化合物形態が分析結果に大きな影響を及ぼす場合がある。位置により温度が異なるため影響される。

(4)ランベルト・ベールの法則(吸光度A = log(I0/I) =  εcℓ)に従うので、濃度と光路長が一定であれば入射光(I0)と透過光(I)の比率は同じである。従って強度には影響を受けない。

 

問16 蛍光光度分析法に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。


(1) 紫外部あるいは可視部の光が励起光として用いられる。


(2) 試料の濃度が高くなると、観測される蛍光スペクトルの形が変化することがある。


(3) 蛍光の強度は、励起光の強度に比例する。


(4) 蛍光は、励起光に対して直角方向だけに放射される。


(5) 蛍光の波長は、励起光の波長より長い。

解答

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(4)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ②蛍光光度分析法 参照

(4)蛍光は四方八方に出てくるが、入射光と分けて測定するために90°(直角方向)で測定している。

 

問17 ガスクロマトグラフ分析法に用いられる検出器Ⓐと分析対象物質Ⓑとの次の組合せのうち、不適切なものはどれか。


            Ⓐ ⇒ Ⓑ


(1)水素炎イオン化検出器(FID) ⇒  ベンゼン


(2) 炎光光度検出器(FPD)  ⇒ 硫化水素


(3) 電子捕獲検出器(ECD)  ⇒ トリクロロエチレン


(4) 光イオン化検出器(PID)  ⇒ トルエン


(5) 熱イオン化検出器(TID,FTD)  ⇒ キシレン

解答

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(5)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ②ガスクロマトグラフ(GC) 参照

(5) 熱イオン化検出器(TID,FTD)は窒素(N)やリン(P)を持っている物質を分析できる。キシレンはNやPが含まれていない。

 

問18 ガスクロマトグラフ分析法において、カラムの長さを2倍にしたときのカラム特性に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。


(1) 理論段相当高さは変化しない。


(2) ピーク面積は変化しない。


(3) 分離度は2倍になる。


(4) 保持時間は2倍になる。


(5) 理論段数は2倍になる。

解答

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(3)

【解説】

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ②ガスクロマトグラフ(GC) 参照

(3)分離度は√2倍になる

 

問19 作業環境測定におけるX線回折分析法に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。


(1)この分析法では、特性X線が用いられる。


(2) この分析法では、X線の回折角及び回折線の強度を測定する。


(3) フィルターに捕集した試料をそのまま測定することができる。


(4) 測定試料は、一般に粒径が0.1 mm ~ 1 mm の粉末が適当である。


(5) 測定試料の捕集量が多い場合は、その質量に見合ったX線の吸収の補正をする必要がある。

解答

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(4)

【解説】

この問題は令和3年2月の問題1と内容も設問順も全く同じです。このような問題もあるんですね。下記解説は令和3年2月のコピペです。

作業環境測定士 分析に関する概論 まとめ②X線解説分析法 参照

(4)試料の粒度は、一般に指で触ってザラツキが感じられない1~10μm程度が適当である。(概論より)

 

問20 半減期8日の放射性核種の放射能が1000 Bq であった時、その24日後の放射能の期待値として正しい値は次のうちどれか。


(1) 500 Bq


(2) 333 Bq


(3) 250 Bq


(4) 125 Bq


(5) 63 Bq

解答

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(4)

【解説】

半減期とは今ある状態から半分になる期間のことである。半減期8日のものが24日経過すると3回だけ半分になることとなる。

1000Bqを3回半分にすればよい。したがって125Bqである。

半減期は指数関数を用いて計算するのだが、作業環境測定士の択一はそこまでしなくても解ける。

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