岐阜薬科大学の推薦過去問解説｜化学の気体・燃焼熱を詳解【2027年度】

岐阜薬科大学の2026年度学校推薦型選抜A・総合試験（理科）から、第1問の問3〜6を解説します。メタンの完全燃焼を題材に、反応式、燃焼前後の全圧、燃焼エンタルピーを求める問題です。

燃焼後の水をすべて気体として数えないことが、この問題の要点です。 反応量を整理し、水蒸気の分圧を確かめれば、式を立てる理由も明確になります。

出典：岐阜薬科大学公式・学校推薦型選抜A、2026年度総合試験・実問題PDF。対象はPDF11頁、理科冊子1頁の第1問・問3〜6です。図は必要条件を整理したTeXと、スキルパス作成の独自解答です。

実問題：完全燃焼の前後で、全圧はどう変わるか

最初の気体は、メタンと酸素の2種類です。完全燃焼後は、反応で生じた物質だけでなく、使い切らずに残る酸素も数える必要があります。

また、問題には水の飽和蒸気圧が与えられています。これは、水が気体として存在できる量に制限があることを示す条件です。

メタン1分子の炭素原子は1個なので、二酸化炭素は1分子です。水素原子4個を水へ移すと、水は2分子になります。生成物側の酸素原子は合計4個のため、酸素分子は2分子必要です。

答えは、CH₄＋2O₂→CO₂＋2H₂Oです。反応式の係数比は、そのまま物質量の比として使えます。

燃焼前の総物質量は、0.200＋0.600＝0.800 molです。27℃を300 Kへ直し、気体の状態方程式P＝nRT/Vに代入します。

体積は16.0 L、気体定数もLを含む単位で与えられているため、この組み合わせでは体積をm³へ直す必要はありません。計算値124650 Paを有効数字3桁にすると、1.25×10⁵ Paです。

メタン0.200 molを完全燃焼させるには、酸素0.400 molが必要です。酸素は0.600 molあるため十分に足り、0.200 molが残ります。二酸化炭素は0.200 mol、水は合計0.400 mol生じます。

ここで、水の合計量0.400 molと、水蒸気の量は区別しなければなりません。27℃で0.400 molの水がすべて気体だと仮定したときの分圧は、飽和蒸気圧を大きく上回ります。

飽和蒸気圧から計算すると、この容器内で気体として存在できる水は約0.0231 molです。生成した0.400 molの方が多いため、一部は液体へ凝縮します。したがって、水蒸気の分圧は3.60×10³ Paになります。

燃焼後の全圧は、残った酸素と二酸化炭素の分圧に、水の飽和蒸気圧を加えて求めます。 酸素と二酸化炭素を合わせた0.400 molから62325 Pa、水蒸気から3600 Paなので、合計は65925 Pa。有効数字3桁の答えは6.59×10⁴ Paです。

水をすべて無視すると、62325 Paで止まってしまいます。一方、生成した水をすべて気体として数えると、燃焼後の気体を0.800 molと扱うことになり、凝縮という条件が反映されません。飽和蒸気圧が与えられた理由を考えることが重要です。

反応エンタルピーは、生成物の生成エンタルピーの合計から、反応物の合計を引いて求めます。係数2が付く水は、生成エンタルピーも2倍です。単体の酸素の標準生成エンタルピーは0として扱います。

計算は、−394＋2×（−286）−（−74.9）＝−891.1 kJ/molです。指定の有効数字3桁にそろえ、答えは−891 kJ/molになります。

設問が求めているのは、メタンが完全燃焼するときの燃焼エンタルピーです。単位はkJ/molで、メタン1 mol当たりの値です。容器内の0.200 molを掛けると、その実験での反応熱になり、問われている量が変わります。

また、与えられた水の生成エンタルピーは液体の値です。前の設問で水蒸気を考えたからといって、生成物の状態を勝手に変更しないことも大切です。

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