編集部
気体の問題は「PV＝nRT」一本で大半が解けます。分圧も分子量も密度も、状態方程式から派生します。標準ガスのppm換算も、突き詰めると気体の体積とモル数の話です。
この記事の要点
理想気体の状態方程式 PV＝nRTが軸。物質量 n＝PV/RT、分子量 M＝質量÷n。25℃・1気圧のモル体積は約24.4 L/mol（気体定数R＝0.082 atm L mol⁻¹K⁻¹）。
分圧＝全圧×モル分率。気体の密度は圧力に比例・絶対温度に反比例（P/Tに比例）。温度は必ず絶対温度（K）で計算します。
気体の計算は、分析に関する概論の問4・問7あたりで毎年出ます。
分圧・分子量・密度・標準ガスのppm換算と形は変わりますが、どれも理想気体の状態方程式 PV＝nRT から導けるのが特徴です。
温度をセルシウス（℃）のまま使わず、絶対温度（K＝℃＋273）に直すのが共通の注意点です。
| 求めるもの | 式 | ポイント |
|---|---|---|
| 物質量 n | n ＝ PV / RT | R＝0.082 atm L mol⁻¹K⁻¹、温度はK |
| 分子量 M | M ＝ 質量 ÷ n | nを状態方程式から先に出す |
| 分圧 | 全圧 × モル分率 | モル分率＝その成分のmol ÷ 全体のmol |
| 密度の比 | ρ₂/ρ₁ ＝ (P₂/P₁)×(T₁/T₂) | 密度はP/Tに比例（同じ気体） |
| モル体積 | 25℃1気圧で約24.4 L/mol | RT/P＝0.082×298÷1 |
「メタン4 g と二酸化炭素11 g の混合気体を1.0気圧にしたとき、メタンの分圧は？」（令和6年2月 問4）。
公表正答は0.5気圧です。分圧は質量比ではなくモル比（モル分率）で決まるのが要点です。
「容積5.0 Lの容器に液体X 1.0 gを入れ127℃にすると完全に気化して0.084気圧を示した。Xの分子量は？R＝0.082」（令和7年2月 問4）。
公表正答は78です。温度をKに直さず400を400℃などと扱うとずれます。
「ある気体の密度が27℃・1.0気圧で1.3 g/L。117℃・2.0気圧での密度は？」（令和7年8月 問4）。
公表正答は2.0 g/Lです。圧力を上げると密度は増え、温度を上げると密度は減ります。
標準ガスは体積比（ppm）で扱います。「液体トルエン3.0 mg（モル質量92）を気化させ100 Lにしたときの濃度は？25℃・1気圧、R＝0.082」（令和6年2月 問7）。
公表正答は8 ppmです。
逆に「10 ppmの標準ガス100 Lに必要なメチルエチルケトン（モル質量72）の質量は？」（令和6年8月 問8）は、気体の体積＝10×10⁻⁶×100 L＝1.0 mL、物質量＝1.0÷24400＝4.1×10⁻⁵ mol、質量＝×72＝約3.0 mg（公表正答3.0 mg）です。
混同しやすいところ
分圧 と 質量比
分圧は全圧×モル分率で、モル比で決まります。質量比で分けるのは誤りです。
温度 ℃ と K
状態方程式・密度・分圧の計算は、必ず絶対温度（K＝℃＋273）で行います。℃のまま計算すると値がずれます。
気体のモル数 と 圧力
体積・温度が一定なら、圧力は気体のモル数に比例します。反応でモル数が変わらなければ圧力も変わりません。
気体計算は、分析に関する概論の問4・問7あたりで毎年（令和5年8月〜令和8年2月）形を変えて出ています。
| 年度 | 問 | 問われ方・型 | 公表正答 |
|---|---|---|---|
| 令和8年2月 | 問4 | 炭素と酸素の燃焼後のCO₂の圧力（モル数不変） | 1.0気圧 |
| 令和7年8月 | 問4 | 気体の密度の温度・圧力換算（P/Tに比例） | 2.0 g/L |
| 令和7年2月 | 問4 | 気化させた物質Xの分子量（PV＝nRTの逆算） | 78 |
| 令和6年8月 | 問4 | 炭素と酸素の燃焼後のCO₂の圧力（モル数不変） | 1.0気圧 |
| 令和6年8月 | 問8 | 10 ppm標準ガス100 Lに必要なMEKの質量 | 3.0 mg |
| 令和6年2月 | 問4 | 混合気体中のメタンの分圧（全圧×モル分率） | 0.5気圧 |
| 令和6年2月 | 問7 | 気化させたトルエンの標準ガス濃度（ppm） | 8 ppm |
計算の型は次に整理できます。
PV＝nRTが軸。分圧は全圧×モル分率（モル比）、分子量は質量÷n、密度はP/Tに比例。温度は必ず絶対温度（K）で計算。℃のまま使う・質量比で分圧を出すのが定番の引っかけです。
問題：メタン4 g（分子量16）と二酸化炭素11 g（分子量44）の混合気体を1.0気圧にすると、メタンの分圧は0.5気圧である。
〇か×か。
答え：〇
どちらも0.25 mol、モル分率0.5、分圧＝1.0×0.5＝0.5気圧です（令和6年2月 分析概論 問4）。
問題：液体X 1.0 gを5.0 Lの容器で127℃にすると0.084気圧を示した。Xの分子量は約78である（R＝0.082）。
〇か×か。
答え：〇
n＝PV/RT＝(0.084×5.0)÷(0.082×400)＝0.0128 mol、分子量＝1.0÷0.0128＝約78です（令和7年2月 分析概論 問4）。
問題：炭素と酸素を密閉容器で燃やし酸素をすべて二酸化炭素にすると、温度・体積が同じでも圧力は2倍になる。
〇か×か。
答え：×
O₂→CO₂で気体のモル数は変わらないため、温度・体積が同じなら圧力も同じ（1.0気圧のまま）です（令和6年8月・令和8年2月 分析概論 問4）。
気体の計算は、理想気体の状態方程式 PV＝nRT が軸です。分圧は全圧×モル分率、分子量は質量÷n（n＝PV/RT）、密度はP/Tに比例します。
標準ガスは体積比（ppm）で、25℃・1気圧のモル体積24.4 L/molを使って気体の体積に直します。
共通の注意点は、温度を絶対温度（K）に直すことと、分圧をモル比で分けることです。℃のまま計算する・質量比で分圧を出すのが引っかけです。
参考資料
※ 最終更新：2026年6月
編集部メモ
気体の問題は、最初に「温度をKに直す」「molに直す」の2手を機械的にやると、あとは状態方程式に入れるだけになります。標準ガスのppm換算は標準ガスの調製とつながります。