化学工学技士(基礎)-2022年B-解答【化工のお部屋】

2023-07-202023-09-09

こんにちは。化工見習いです！

今回は、僕が実際に受けた化学工学技士(基礎)2022年度の解答･解説となります！

少しでも参考になれば嬉しいです！

最後に振り返りをしてますので、ご覧くださいm(__)m

2022年-B-解答

振り返り

B1.膜分離

膜分離ですが、必要な式･定数はすべて与えられているのでこれは完答したい問題となります。

B2-1.抽出

おそらくこの問題が今年のB問題の中で最も易しい問題だったと思われます。

(b),(c)E相とR相が右側と左側のどちらか迷った方もいるかも知れませんが、正解と逆の方で解き進めると(d)で選択肢中に答えがないので、間違いに気づくように問題が出来ています。

(e)2回目の混合点を求めるとき、AとBの分率を計算して求めるのもよいですが、掲載してあるようにR1とSの混合物の組成は必ず線分R1S上にあるので、A(またはB)だけの分率さえ分かれば求められます。（計算が少なくて楽）

B2-2.吸着

これは少しばかり苦戦しました。ただこの問題も吸着の問題、というよりは「収支ゲー」な物理問題と言った感じで、収支や物理が苦手な方には辛い問題かもしれません。

(1)この設問は「カラム中に存在する水がすべて抜けるまでにかかる時間」つまり出口濃度が1mol/Lになる「1500s」と考えることもできますが、選択肢にないため、違います。

とりあえず、カラムの入口に存在する水が出口に到達するまでの時間だとすれば、「100s」で選択肢にあるため、これでよいと思われます。この「100s」は注入する水溶液が入口から出口に到達するまでの時間と同じで、次以降の問題にも関わってくる重要な数字でもあるので、おそらく「100s」でよいと思われます。

(2)入口と出口の収支を考えることで、カラム内部に捕えられた色素の量を求めることが出来ます。

とはいっても、時刻0からtまでの間に、出口から流出した色素総量\(\ X\)の求め方が分からないと解くことはできません。時刻tの色素のモル流量は\(\ QC_A\)。よって、時刻0~tまでに流出した色素総量\(\ X\)は\(\displaystyle X=\int_0^t QC_Adt\)で求められます。\(\ Q\)は一定として\(\displaystyle X=Q\int_0^t C_Adt\)となり、結局\(\displaystyle \int_0^t C_Adt\)は、曲線で囲まれる面積と同じということが分かります。

(3)これも(2)と同様に考えれば解くことができます。(1)同様、設問の日本が微妙だとは感じますが。

B2-3.蒸留

(3)最小還流比\(\ R_m\)については\(\displaystyle \frac{R_m}{R_m+1}=\frac{x_D-y_F}{x_D-x_F}\)という関係があります。これについてはこちらの記事で紹介してますので是非ご覧ください👇

しかし、\(\ x_F\)は与えられていますが、\(\ y_F\)は分かりません。そこで、\(\displaystyle y=\frac{{\alpha}x}{({\alpha}-1)x+1}\)という比揮発度と液相モル分率\(\ x\)と気相モル分率\(\ y\)の関係を表す式を使い、\(\ y_F\)を求めるのです。

中間体が出る問題は一度やっておかなければ解くことは厳しいかも知れません。やったことがある人にとっては特段難しいところは無いように思えます。