問題
次の危険物と、それを十分な酸素のもとで燃焼させたときに生成する物質の組合せとして、正しいものはどれか。
(1) ガソリン ― 二酸化硫黄（SO₂）
(2) 二硫化炭素 ― 二酸化硫黄（SO₂）
(3) ベンゼン ― 塩化水素（HCl）
(4) メチルアルコール ― 硫化水素（H₂S）
(5) アセトン ― 一酸化炭素（CO）のみ
危険物取扱者乙種４類｜危険物の燃焼生成物を解説
危険物を燃焼させたときに生じる物質は、その危険物を構成している元素と、燃焼時の酸素供給量によって決まります。炭素と水素を主成分とする危険物が十分な酸素のもとで完全燃焼すると、炭素は二酸化炭素、CO₂となり、水素は水、H₂Oとなります。硫黄を含む危険物が燃焼した場合には、硫黄の酸化物である二酸化硫黄、SO₂が発生することがあります。正解は(2)です。二硫化炭素は化学式がCS₂であり、炭素と硫黄から構成されているため、燃焼すると主に二酸化炭素と二酸化硫黄が生成されます。特に二酸化硫黄は刺激性と毒性を持つ気体であるため、二硫化炭素火災の重要な危険性として覚えておく必要があります。
(1) ガソリン ― 二酸化硫黄（SO₂）
不適切です。ガソリンは、主として炭素と水素からなる複数の炭化水素の混合物です。硫黄を主成分とする危険物ではないため、燃焼によって発生する代表的な物質を二酸化硫黄とするのは誤りです。ガソリンが十分な酸素のもとで完全燃焼すると、炭素は二酸化炭素となり、水素は水となります。そのため、主な燃焼生成物は二酸化炭素と水です。酸素が不足して不完全燃焼になると、一酸化炭素やすすが発生することがありますが、通常の試験問題では、ガソリンの主な燃焼生成物として二酸化炭素と水を判断します。市販の燃料には微量の硫黄分が含まれる場合がありますが、危険物取扱者試験では物質の基本的な化学組成に基づいて判断するため、微量成分を根拠に二酸化硫黄を主な生成物と考えてはいけません。
(2) 二硫化炭素 ― 二酸化硫黄（SO₂）
適切です。二硫化炭素は、化学式CS₂で表され、1個の炭素原子と2個の硫黄原子から構成されています。燃焼すると、炭素は酸素と結び付いて二酸化炭素となり、硫黄は酸素と結び付いて二酸化硫黄となります。反応は、CS₂＋3O₂→CO₂＋2SO₂と表すことができます。二酸化硫黄は無色で刺激臭のある有毒な気体であり、目や鼻、喉などの粘膜を刺激します。高濃度では呼吸器に重大な影響を与えるおそれがあるため、二硫化炭素の火災では、炎や爆発だけでなく燃焼ガスにも注意が必要です。二硫化炭素は引火点が極めて低く、発火点も低い危険物であることに加え、燃焼時に有毒な二酸化硫黄を発生する点が試験でよく問われます。
(3) ベンゼン ― 塩化水素（HCl）
不適切です。ベンゼンは化学式C₆H₆で表され、炭素と水素だけからなる炭化水素です。塩化水素を発生させるためには、燃焼する物質の中に塩素が含まれている必要がありますが、ベンゼンには塩素が含まれていません。十分な酸素のもとで完全燃焼すると、主に二酸化炭素と水が生成されます。ベンゼンは炭素の割合が比較的高いため、酸素が不足すると黒いすすを生じやすい性質がありますが、それでも塩化水素が生成するわけではありません。物質名に馴染みがない場合でも、化学式に塩素を表すClが含まれているかを確認すれば判断できます。塩化水素の発生は、塩素を含む有機化合物などを燃焼させた場合に問題となる現象です。
(4) メチルアルコール ― 硫化水素（H₂S）
不適切です。メチルアルコールはメタノールとも呼ばれ、化学式CH₃OHで表されます。構成元素は炭素、水素、酸素であり、硫黄は含まれていません。そのため、硫黄と水素からなる硫化水素、H₂Sが主な燃焼生成物として発生することはありません。メチルアルコールが完全燃焼すると、主に二酸化炭素と水が生成されます。化学反応式は、2CH₃OH＋3O₂→2CO₂＋4H₂Oと表すことができます。硫化水素は腐った卵のような臭いを持つ有毒な気体ですが、メチルアルコールの通常の燃焼によって生じる物質ではありません。燃焼生成物を判断するときは、元の危険物に硫黄が含まれているかを最初に確認することが重要です。
(5) アセトン ― 一酸化炭素（CO）のみ
不適切です。アセトンは化学式C₃H₆Oで表され、炭素、水素、酸素から構成されています。十分な酸素のもとで完全燃焼した場合、炭素は二酸化炭素となり、水素は水となるため、主な燃焼生成物は二酸化炭素と水です。一酸化炭素は、酸素の供給が不足した不完全燃焼の際に発生することがあります。しかし、常に一酸化炭素だけが生成されるわけではありません。不完全燃焼であっても、二酸化炭素、水、一酸化炭素、すすなどが混在して発生する可能性があります。「一酸化炭素のみ」という表現は、燃焼条件を無視して生成物を一つに限定しているため誤りです。「のみ」「必ず」「すべて」などの断定的な表現が使われている場合は、例外や条件がないかを慎重に確認しましょう。
この問題で覚えるポイント
燃焼生成物は、燃焼する物質に含まれる元素から判断します。炭素を含む物質が完全燃焼すると、炭素は主に二酸化炭素になります。水素を含む物質が完全燃焼すると、水素は主に水になります。そのため、炭素と水素を中心に構成されるガソリンやベンゼンなどの炭化水素は、完全燃焼によって主に二酸化炭素と水を生成します。メチルアルコールやアセトンのように分子内に酸素を含む物質も、炭素と水素を持つため、完全燃焼時の主な生成物は二酸化炭素と水です。硫黄を含む物質が燃焼すると、主に二酸化硫黄が生成されます。特に二硫化炭素は、燃焼によって二酸化炭素と二酸化硫黄を発生するため、乙種4類試験では重要です。塩化水素が生じるかどうかは、元の物質に塩素が含まれているかで判断します。硫化水素が生じるかどうかについても、元の物質に硫黄が含まれているかを確認する必要があります。酸素が十分な完全燃焼では二酸化炭素と水が中心となりますが、酸素が不足する不完全燃焼では、一酸化炭素やすすが生じやすくなります。一酸化炭素は無色、無臭で強い毒性を持ち、血液中のヘモグロビンと強く結合して酸素の運搬を妨げます。二酸化硫黄は刺激臭のある有毒な気体で、目や呼吸器を刺激します。試験では、物質名を丸暗記するだけでなく、化学式を見て炭素のC、水素のH、硫黄のS、塩素のClなど、どの元素が含まれているかを確認すると正誤を判断しやすくなります。
ひっかけポイント
燃焼生成物の問題では、元の物質に含まれていない元素からなる化合物を選ばせる方法がよく使われます。炭素と水素しか含まないベンゼンから塩化水素が発生する、硫黄を含まないメチルアルコールから硫化水素が発生する、といった記述は、化学式や構成元素を確認すれば誤りだと判断できます。また、「燃料には硫黄分が含まれることがある」という日常的な知識から、ガソリンの主な燃焼生成物を二酸化硫黄だと考えてしまうことがあります。しかし、試験では原則として危険物の代表的な化学組成に基づいて判断し、微量の不純物による生成物を主な燃焼生成物とは扱いません。完全燃焼と不完全燃焼の混同にも注意が必要です。一酸化炭素は不完全燃焼で発生することがありますが、燃焼すれば常に一酸化炭素だけが生じるわけではありません。「のみ」「必ず」「すべて」といった表現は、一部の条件では正しくても全体として誤りとなる場合が多いため、燃焼条件や他の生成物が省略されていないかを確認してください。物質名の印象で判断するのではなく、構成元素、完全燃焼か不完全燃焼か、生成物を不自然に限定していないかという順序で確認すると、同じ形式の問題にも対応しやすくなります。
