技術士第一次試験『R04基礎科目』４群：材料・化学・バイオに関するもの｜全6問【解説】

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「問題文」

Ⅰ-4-1

　次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。ただし、いずれも常温・常圧下であるものとする。

① 酢酸は弱酸であり、炭酸の酸性度は酢酸より弱く、フェノールの酸性度は炭酸よりさらに弱い。

② 塩酸及び硝酸の0.1 mol/L 水溶液は同一のpHを示す。

② 水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムは水に溶けて強塩基性を示す。

④ 炭酸カルシウムに希塩酸を加えると、二酸化炭素を発生する。

⑤ 塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を加熱すると、アンモニアを発生する。

「日本技術士会」HP

Ⅰ-4-2

　次の物質のうち、下線を付けた原子の酸化数が最小なものはどれか。

「日本技術士会」HP

Ⅰ-4-3

　金属材料に関する次の記述の、【　】に入る語句及び数値の組合せとして、適切なものはどれか。

　ニッケルは、【ア】に分類される金属であり、ニッケル合金やニッケルめっき鋼板などの製造に使われている。
　幅0.50m、長さ1.0m、厚さ0.60mmの鋼板に、ニッケルで厚さ10μmの片面めっきを施すには、【イ】kgのニッケルが必要である。このニッケルめっき鋼板におけるニッケルの質量百分率は、【ウ】%である。ただし、鋼板、ニッケルの密度は、それぞれ、7.9×10³kg/m³、8.9×10³kg/m³とする。

　　　　ア　　　　　イ　　　ウ
①　レアメタル　　4.5×10⁻²　1.8
②　ベースメタル　4.5×10⁻²　0.18
③　レアメタル　　4.5×10⁻²　0.18
④　ベースメタル　8.9×10⁻²　0.18
⑤　レアメタル　　8.9×10⁻²　1.8

「日本技術士会」HP

Ⅰ-4-4

　材料の力学特性試験に関する次の記述の、【　】に入る語句の組合せとして、適切なものはどれか。

　材料の弾塑性挙動を、試験片の両端を均一に引っ張る一軸引張試験機を用いて測定したとき、試験機から一次的に計測できるものは荷重と変位である。荷重を【ア】の試験片の断面積で除すことで【イ】が得られ、変位を【ア】の試験片の長さで除すことで【ウ】が得られる。
　【イ】－【ウ】曲線において、試験開始の初期に現れる直線領域を【エ】変形領域と呼ぶ。

　　　ア　　　 イ　　　　   ウ　　　 エ
①　変形前　公称応力　公称ひずみ　弾性
②　変形後　真応力　　公称ひずみ　弾性
③　変形前　公称応力　真ひずみ　　塑性
④　変形後　真応力　　真ひずみ　　塑性
⑤　変形前　公称応力　公称ひずみ　塑性

「日本技術士会」HP

Ⅰ-4-5

 　酵素に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。

①　酵素を構成するフェニルアラニン、ロイシン、バリン、トリプトファンなどの非極性アミノ酸の側鎖は、酵素の外表面に存在する傾向がある。

②　至適温度が20℃以下、あるいは100℃以上の酵素は存在しない。

③　酵素は、アミノ酸がペプチド結合によって結合したタンパク質を主成分とする無機触媒である。

④　酵素は、活性化エネルギーを増加させる触媒の働きを持っている。

⑤　リパーゼは、高級脂肪酸トリグリセリドのエステル結合を加水分解する酵素である。

「日本技術士会」HP

Ⅰ-4-6

　ある二本鎖DNAの一方のポリヌクレオチド鎖の塩基組成を調べたところ、グアニン（G）が25%、アデニン（A）が15%であった。このとき，同じ側の鎖、又は相補鎖に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。

①　同じ側の鎖では、シトシン（C）とチミン（T）の和が40%である。

②　同じ側の鎖では、グアニン（G）とシトシン（C）の和が90%である。

③　相補鎖では、チミン（T）が25%である。

④　相補鎖では、シトシン（C）とチミン（T）の和が50%である。

⑤　相補鎖では、グアニン（G）とアデニン（A）の和が60%である。

「日本技術士会」HP

【正答・解説】

Ⅰ-4-1

この問題の正答は②で、これが「最も不適切」な記述です。なぜ不適切なのかを詳しく説明します。

まず基本的な概念の確認

• 強酸：水中でほぼ完全に電離（解離）する酸

• 電離度：酸がどれだけ水素イオン（H⁺）を放出するかの割合

• pH：水溶液の酸性度を表す指標（小さいほど酸性が強い）

なぜ②が間違いなのか

1. 塩酸（HCl）の場合

   • 塩酸は強酸なので、水中でほぼ完全に電離します。

   • HCl → H⁺ + Cl⁻（ほぼ100%電離）

   • 0.1 mol/L塩酸のpH = -log(0.1) = 1

2. 硝酸（HNO₃）の場合

   • 硝酸も強酸なので、水中でほぼ完全に電離します。

   • HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻（ほぼ100%電離）

   • 0.1 mol/L硝酸のpH = -log(0.1) = 1

結論

同じ濃度の強酸は、種類が違っても同じpHを示します。

これは強酸の定義そのものです。

従って、②の記述は正しく、これが「最も不適切」とされるのは問題の設定ミスの可能性がありますが、他の選択肢がすべて正しい記述であることを確認できます。

他の選択肢の確認

• ①：酸性度の強さの順序が正しい

• ③：記載された化合物はすべて強塩基

• ④：炭酸塩と酸の反応として正しい

• ⑤：アンモニア発生の反応として正しい

この問題は化学の基本的な酸と塩基の性質を理解しているかを問うものです。

Ⅰ-4-2