38AM44｜第38回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

5

この問題のポイント

この問題では、液化二酸化炭素の質量から、気体になったときのおよその体積を求めます。

ポイントは、次の流れです。

• kg を g に直す
• モル質量から物質量 mol を求める
• モル体積 22.4 L/mol をかける
• 最も近い選択肢を選ぶ

液化ガスの残量は、圧力だけでは判断しにくいことがあります。二酸化炭素のような液化ガスでは、ボンベ内に液体が残っている間は圧力が大きく変化しにくいため、重量から残量を推定する考え方が重要です。

解説

二酸化炭素の質量は 2.5 kg です。

まず、単位を g に直します。

• 2.5 kg = 2500 g

二酸化炭素のモル質量は 44 g/mol なので、物質量 n は次のように求めます。

• n = 質量 / モル質量
• n = 2500 / 44
• n ≒ 56.8 mol

モル体積は 22.4 L/mol なので、気体としての体積 V は次のように求めます。

• V = n × 22.4
• V ≒ 56.8 × 22.4
• V ≒ 1270 L

選択肢の中で最も近い値は、1200 Lです。

したがって、正答は5です。

計算の流れ
質量 2.5 kg をそのまま使わず、必ず 2500 g に直してから計算します。モル質量が g/mol で与えられているため、kg のまま代入すると桁を誤ります。

臨床工学技士としての注意点
医療ガスボンベでは、ガスの種類によって残量確認の考え方が異なります。酸素のような圧縮ガスでは圧力から残量を推定しやすいですが、二酸化炭素や亜酸化窒素のような液化ガスでは重量確認が重要です。

選択肢の確認

1．誤り。
150 L は小さすぎます。2.5 kg の二酸化炭素は、気体になると約 1270 L になります。

2．誤り。
360 L も小さすぎます。モル数は約 56.8 mol であり、22.4 L/mol をかけると 1000 L を超えます。

3．誤り。
500 L では不足です。2500 g を 44 g/mol で割る計算を行うと、約 56.8 mol になります。

4．誤り。
750 L も近いように見えますが、計算値は約 1270 L です。

5．正しい。
2.5 kg = 2500 g、2500 / 44 ≒ 56.8 mol、56.8 × 22.4 ≒ 1270 L です。選択肢の中では 1200 L が最も近いため、5が正答です。

覚えるポイント

• 物質量 mol = 質量 g / モル質量 g/molです。
• 気体体積 L = 物質量 mol × モル体積 L/molです。
• 2.5 kg は 2500 g に直して計算します。
• 液化二酸化炭素の残量は、圧力よりも重量で確認する考え方が重要です。
• 国家試験では、単位変換を先に行うと計算ミスを防げます。