imageⅠ-1の問題と解答の考え方を以下に示します。

あくまでも個人的な考えであり、一例として参考にしてくだされば幸甚です。

尚、新技術開発センターの書籍:「令和7年度技術士第二次試験「化学部門」の中に、全問題の解答事例と解答のポイントが収録されているので、参考にされることをお勧めします。

 

<問題>

令和7年度技術士第二次試験問題 化学部門
化学部門【必須科目】
I 次の2問題(I-1, 1-2)のうち1問題を選び解答せよ。(解答問題番号を明記し、 答案用紙3枚を用いてまとめよ。)

I-1 地球温暖化に関しては、2021年のIPCC (気候変動に関する政府間パネル) 第6 次評価報告書において、「人間の影響が大気、海洋及び陸域を温暖化させてきたことは疑 う余地がない」と明記され、我が国を含む世界120以上の国と地域が、温暖化影響を工業 化以前に比べ1.5℃に抑えるため、我が国では第7次エネルギー基本計画により2050年 にカーボンニュートラルを実現させる目標を掲げている。このカーボンニュートラル実現 のための具体的な方策の1つとして、二酸化炭素を集めて地中に貯留するCCS (Carbon dioxide Capture and Storage) の活用が挙げられており、2024年5月には「CCS事 業法(二酸化炭素の貯留事業に関する法律)」が成立しその事業化に向けた動きが進めら れている。
このような状況を踏まえ、化学技術者としての視点から、以下の問いに答えよ。
(1) CCSによる二酸化炭素排出量削減を実現させるために、多面的な観点から3つの技 術課題を抽出し、その技術課題の内容を説明せよ。
(2)前間(1)で抽出した課題のうち化学技術が最も貢献できると考える技術課題を1つ 挙げ、その理由と課題に対する複数の解決策を、化学部門の専門技術用語を交えて示せ。
(3)前問(2)で示した解決策を実行しても残るリスクあるいは新たに生じるリスクを示 し、それへの対策について、専門技術を踏まえた考えを示せ。
(4)前間(1)~(3) を業務として遂行する際に、技術者としての倫理、社会の持続可 能性の観点から必要となる要件・留意点を題意に即して述べよ。

<解答の考え方>

本問は「CCS」を主題としており、設問中には、①地球温暖化、②カーボンニュートラル(CN)、③CN実現のためのCCSの重要性、④CCS事業化に向けた動きなど様々な視点からの現状や問題点が述べられている。これらを考慮しつつ幅広い視野での解答を心掛けたい。尚、設問には、「化学技術者としての視点から回答せよ」とある。できる限り「化学産業の課題と貢献」に関係があり、かつ、専門知識に基づいた解答をすることが好ましい。 
設問(1)には、「技術課題」とある。広範囲な課題ではなく、化学技術に関する技術課題を挙げることをお勧めする。また、「多面的な観点から技術課題を抽出し、その技術課題の内容を説明せよ」とある。3つの異なる「観点」を明確にすること、課題を単純に挙げるだけではなく、現状の問題点や課題の詳細、波及効果なども意識した解答を心掛ける必要がある。
解答事例では「CO₂ 分離・回収技術力の向上」、「CO2 の液化・圧縮技術力の向上」、「長期/ 安定的な地中固定技術確立」の3つの課題を「捕集」、「輸送」、「貯蔵」という異なる観点から挙げた。尚、テーマがCCSである以上、捕集技術と貯蔵技術に関する課題は挙げたいところである。その他、「貯蔵後のモニタリング」や「貯蔵場所探索のための掘削技術力の向上」等の課題を挙げても良い。
設問(1)では、課題を導き出すための抽出力と課題の妥当性が問われる。そのため、文章は、①現状→②問題→③観点→④課題→⑤課題の内容(補足・詳細・波及効果・自己の貢献など)という流れで記載すると理解しやすいパラグラフとなる。
1.1では、「①②化学産業のCO2 排出量は国内の約17%を占め、鉄鋼についで第2位である(環境省)。排出されるCO2を捕集し環境への負荷低減は化学産業の責務である。③CCS のスタートとなる「捕集」の観点から、④CO2 分離・回収技術力の向上を課題とする。⑤その内容は他分子からの高濃度分離と安価且つ安定な回収である。」とした。
1.2では、「①②捕集したCO2 を処理施設まで運ぶことが必要。気体輸送は安全性の問題や巨額な投資が必要という問題がある。③「輸送」の観点、④CO2液化・圧縮技術力の向上を課題として抽出する。⑤NEDO は、安全且つ低コストな大量輸送技術の確立を目指し、世界初の低温・低圧液化CO2 の大量輸送に向けた実証試験を展開中である。」とした。
設問(2)では、化学技術が最も貢献できると考える理由を述べる必要がある。最重要課題とする理由は、①化学技術の専門領域、②化学産業の使命(責務)、③人命に関する問題、④抜本的、⑤究極的、⑥喫緊などの視点から考えると比較的容易に導き出せる。
例えば、①の「分離プロセス設計や反応機構の解析等、化学技術が最も得意な専門領域であるため」のような記載してはいかがでしょうか。
解決策では、専門的学識が評価されるため、解答事例では、「アミン化合物(MEA)」「耐食性、腐食性、揮発性の改良」、「分離・回収コスト」、「CO2分離膜」などの専門用語を交えて記載した。一方で専門的すぎて一般の技術者が理解できない内容はコミュニケーションの点で避けるべきである。
例えば、「CO2分離・回収技術力向上」の解決策として「CO2吸収液の改良」と「膜分離法の高性能化」が挙げられよう。設問(1)と同じく、解決策を導き出すための抽出力と解決策の妥当性が問われる。そのため、文章は、①現状→②問題→③解決策→④解決策の内容、という流れで記載することをお勧めする。例えば、2.1では、①②現在、CO2との反応性が高いモノエタノールアミン(MEA) が吸収液として一般的だが、腐食性、揮発性、劣化性の改善が求められている。③CO2吸収液の改良を解決策とする。④三菱重工製の吸収液は、MEAよりも揮発性・劣化性が改善されており、世界最大級のCO2 回収PJに採用されている。私は、水溶性高分子との併用やアミン高分子量化などで揮発性・劣化性を更に改善できると考えており、高分子技術者として貢献したい。
尚④は、企業や研究機関が実施している好例、自己の技術の貢献、波及効果などを挙げると「一般論からの脱却」の点で好ましい。
設問(3)では、リスクと対応が求められており「評価」能力が問われる。さらに対応については「専門技術を踏まえた考えを示せ」とあり、ここでも専門的学識が問われる。必須科目であること、および設問(2)を考慮すると、ここでの「専門技術」も「化学部門の専門技術」ととらえて良い。「技術情報漏洩による模倣リスク」と「環境への有害性リスク」を挙げた。また、それぞれの対応策として、「情報管理体制の充実(含好例)」、「フェールセーフ機構、リスクアセスメントの徹底」に言及して専門性をアピールすると良い。
設問(4)では「技術者としての倫理、社会の持続可能性の観点から題意に即して述べよ。」とある。題意および論文記載の課題や解決策に即して「業務遂行上必要な要件・留意点」を記述する必要がある。技術者倫理については「公益の最優先」、持続可能性については「SDGs」の視点から述べると良い。
技術者倫理については、「CCSに関する技術の向上ばかりに目を向けず、安全性等最優先されるべき項目の評価を怠らないことに留意する。技術者倫理の観点から、公益の確保を最優先とした安全性の担保や有害性の排除を念頭に置いた業務遂行がその要件となる。」として、1文目は「論文記載の課題や解決策」に即した記載、2文目は「公益の最優先」に関する記載内容とした。また、社会の持続可能性の観点からは、SDGsの「作る責任・使う責任」を取り上げ、「ライフサイクル全体を俯瞰した開発試行がその要件」とし、2文目は「CCS用素材や装置不具合は、有毒な高濃度CO2により重大事故を誘発する可能性がある。法遵守はもちろんのこと、データの改ざんや不正防止にも留意する必要がある。」とし、題意に即した内容とした。
 

技術士合格体験記の桜

合格するためには、技術士になるという強い意志を保ち最後まで諦めず学習することが重要です。

私の場合は、日本技術士会の「化学部門(若手の会)主催行事」、「修習技術者支援委員会」などで知り合った先輩技術士からのアドバイスを基に勉強し合格の確度を上げることができました。

また、受験対策セミナーの受講もこの試験ってどういうことを評価されるのかを知る上で大変参考になりました。

試験に合格できた以上に様々な人脈を形成できたことが大きな財産となっています。

記憶力や集中力が乏しい私が、以下の対策を実践することにより合格できました。

これらの内容、特に「二次筆記試験1年目になぜ落ちたか」が今後受験する皆様へ少しでも参考になれば幸いです。

 

1. 受験科目、試験日

受験部門(選択科目):化学部門(高分子製品→現在:高分子化学)

受験経験:

一次試験:H28年度合格(H28年10月10日受験)

二次筆記試験:H29年度不合格(H29年7月16日受験)

二次筆記試験:H30年度合格(H30年7月16日受験)

二次口頭試験:H30年度合格(H30年12月7日受験)

2.受験者(本文章作成者)

会社、役職:大手ヘルスケア製品製造、販売会社 研究開発 管理職研究員

勤務歴:約30年

最終学歴:国内大学院、工学研究科工業化学専攻 博士前期課程修了

3.勉強方法

①第一次試験

具体的対策:

・過去5年分の過去問 独学

・技術士第1次試験演習問題化学部門 100問 単行本(テクノ技術士研究会) 独学

・大手セミナー会社の通信教育講座 受講

コメント

・いずれも4-5回繰り返し学習し、問題は全て正解できるようにした。特にⅠ基礎、Ⅱ適性科目で初めて目にする問題に関しては、数多くの解答学習をすることが重要となる。

・学習は、3か月前から10時間/週(土日:各2-3時間、通勤時間30分×往復)程度おこなった。

・Ⅲ専門科目の学習は、第二次筆記試験の対策(キーワード集の作成)としても有用となった。

・通信教育講座は、そもそもこの試験ってどういうものなのかを知る上で非常に参考になった。 

②第二次筆記試験対策

<1年目> 

結果: 不合格(I:24点、Ⅱ:B判定、Ⅲ:B判定)

具体的対策:

・大手セミナー会社主催の対策講座 受講

・技術士第1次試験演習問題化学部門 100問 単行本(テクノ技術士研究会) 独学

コメント

・学習は、4か月前から10時間/週(土日:各2-3時間、通勤時間30分×往復)程度おこなった。

・対策講座では、「業務経歴書の書き方」、「筆記試験の傾向と対策」を特に学習した。特に、論文の添削講評は別の視点からのアドバイスが得られ大変参考になった。技術士二次試験は、どんなことを試される試験なのか概要を把握した。

<なぜ落ちたか・・・>

ここから先に

①不合格理由、②二年目に向けた二次筆記試験対策、③キーワード集の作り方、④筆記試験当日持参品(便利グッズ)、④二次口頭試験対策、⑤技術士のメリット 

などまとめております。

掲載には支障(恥ずかしい・・・)がありますので、ご希望の方はお問い合わせページから連絡ください。

 

 

【カテゴリー】化学プロセス(計算問題)
【解答】④
【解説】温度における溶解度の差を利用した析出操作に関する問題である。
問題文にある無水硫酸銅の溶解度を参考にして60℃の硫酸銅飽和水溶液200gに含まれる硫酸銅の量を求める。水100gに無水硫酸銅が30g溶解するため、200gの硫酸銅飽和水溶液中には、
200×30/(100 + 30) = 46.15gの無水硫酸銅が溶解している。60℃の硫酸銅飽和水溶液200gを20℃まで冷却した際の硫酸銅の濃度は無水硫酸銅の溶解度と等しい。
従って、析出したCuSO4・5H2Oの物質量をxとすると下記の式が成り立つ。
(46.15 - 160x) / (200 - 46.15 - 18x) = 20 / 100
※硫酸銅(CuSO4)の分子量:160、水(H2O)の分子量:18 とする。
上式を解くとx = 0.108 となる。CuSO4・5H2Oの分子量は250であるため、0.108 × 250 = 27g
従って、最も適切な値は④である。
R1年度に同様の問題が出題されている。
【キーワード】溶解度、飽和水溶液、分子量、晶析、無水物
【参考文献】
・草壁克己、外輪健一郎共著:はじめて学ぶ化学工学、丸善出版、2014年

 

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前野聖二 技術士(化学部門) 導電性カーボンブラック (amebaownd.com)

 

 


【カテゴリー】無機化学

【解答】②
【解説】ガリウムやその他金属から形成されるセラミックが高温超電導体の材料として一般的に使用されているが、チタン酸バリウムは該当しない。よって(A)は不適切である。Ni-CrやSi-Cが発熱体の材料として使用されているが二酸化ケイ素は該当しない。よって(E)は不適切である。(B)、(C)、(D)は設問記載の通りで適切である。
【キーワード】セラミックス、高温超電導体、光シャッター、人工骨、バリスタ、発熱体
【参考文献】
・一ノ瀬昇:「セラミックインダストリー」、大日本図書、1995年
 

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前野聖二 技術士(化学部門) 導電性カーボンブラック (amebaownd.com)



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【カテゴリー】高分子化学

【解答】④
【解説】熱可塑性エラストマーに関する問題である。熱可塑性エラストマー(TPE)は、ゴムのような弾力性を持ちつつ、プラスチックのように簡単に成形加工ができるプラスチックである。TPEは、常温ではゴム弾性を示し、高温では熱可塑性プラスチックと同様に可塑化され、成形加工が容易な材料である。
また、TPEは、高分子主鎖がブロック共重合体になっており、強度を付与するための「ハードセグメント」とゴムの弾性を有する「ソフトセグメント」が結合した構造を持っている。これらのセグメントは、非相溶性(つまり、互いに混ざり合わない性質)を持つため、ミクロ相分離(微小なスケールでの物質の分離)を起こす。ソフトセグメントがランダムに配置されることでエントロピーが増大し、これが原子間の引力を打ち消してゴム弾性を生み出す。従って、適切なものは④である。
【キーワード】熱可塑性エラストマー(TPE)、ブロック共重合体、ハードセグメント、ソフトセグメント、ミクロ相分離、エントロピー、ゴム弾性
【参考文献】
・鞠谷信三:熱可塑性エラストマー、「材料」第39巻 第443号
・大木道則ほか:化学辞典、東京化学同人、1994年

 

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【カテゴリー】燃料・エネルギー

【解答】⑤

【解説】地球温暖化に関する問題である。

パリ協定の世界共通の長期目標は、「世界の平均気温上昇を産業革命以前に比べて2℃より十分低く保ち、1.5℃に抑える努力をする」であり、⑤の「5℃より十分下方に抑えるとともに、2℃に抑える努力を追求する。」ではない。

①、②、③、④はいずれも適切である。従って⑤が不適切である。

地球温暖化、温室効果ガス等、カーボンニュートラルに関する問題は、毎年出題される可能性が高いため、環境省や経済産業省の資料により押さえておくことをお勧めする。

【キーワード】温室効果ガス、オゾン層、パリ協定、二酸化炭素排出量

【参考文献】

・経済産業省、資源エネルギー庁、令和元年度エネルギーに関する年次報告(エネルギー白書2020) HTML版> 第1部 エネルギーをめぐる状況と主な対策 第3章 運用開始となるパリ協定への対応 第1節 温暖化をめぐる動き 

https://www.enecho.meti.go.jp/about/whitepaper/2020html/1-3-1.html

・環境省、報道資料、2021年度(令和3年度)の温室効果ガス排出・吸収量(確報値)について

https://www.env.go.jp/press/press_01477.html

 

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【カテゴリー】有機化学

【解答】③
【解説】Diels-Alder付加環化反応に関する問題である。Diels-Alder反応とは、共役ジエンにアルケン(ジエノファイル)が付加して6員環構造を生じる有機化学反応であり、[4+2]環状付加反応とも言われる。共役ジエンの最高被占軌道(HOMO)とアルケンの最低空軌道(LUMO)の間の相互作用によって2つの σ結合がそれぞれの分子のπ軌道面の同じ側で協奏的に進行する反応である。それゆえ、共役ジエンにHOMOのエネルギー準位を上昇させる電子供与性基、アルケンにLUMO のエネルギー準位を低下させる電子求引性基が置換している場合に、2つの軌道の相互作用がより大きくなり反応が加速される。①、②は共に反応に関与する電子数が6個(π結合3つ)であり、電子数が4n+2(nは整数)個のDiels-Alder付加環化反応では熱による進行で端の炭素上の軌道が同旋的に結合生成し(①はcis体となる)、一方は光照射により逆旋的に結合する(②はtrans体となる)。
④ Diels-Alder付加環化反応後はマレイン酸ジエチルのcis体を維持する、よって④は不適切である。
⑤ 新たに生成する結合の両端となる原子の位置番号が1と7であるため[1,7]シグマトロピー転移であり、反応に関与する電子数は移動する電子数が8個(π結合3つと単結合1つ)なので、アントラ形(電子数:4n、nは整数)の立体化学で進行する。よって⑤は不適切である。
③は設問記載の通りで適切である。
【キーワード】Diels-Alder付加環化反応、最高被占軌道(HOMO)、最低空軌道(LUMO)、フロンティア理論、協奏反応、エンド体、シグマトロピー反応
【参考文献】
・化学大辞典編集委員会:化学大辞典(縮刷版)、共立出版、1981年

 

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【問題】Ⅲ-29

 

【カテゴリー】 化学装置・設備(計算問題)

【解答】③

【解説】

設問の反応式より、メタノール1モル(32g)を完全燃焼するために、酸素は1.5モル(22.4×1.5=33.6リットル(0℃,101.3kPa下))必要である。

メタノール1kgを完全燃焼するために必要な理論空気量(m3/kg)は、酸素濃度は21.0Vol%より以下の式から求めることができる。

(32×10-3)×(1/0.21)×(33.6×10-3) ≒5m3

 従って、必要な理論空気量に最も近い値は③である。

炭化水素の燃焼問題は、ボイル・シャルルの法則を含め頻出(H30年度Ⅲ-32、R1年度Ⅲ-31、R1年度再試験Ⅲ-30)されている。単位を注意して計算すれば確実に正解を導き出せる。

【キーワード】完全燃焼、理論空気量、ボイル・シャルルの法則

【参考文献】草壁克己、はじめて学ぶ化学工学、丸善出版、2011年

 

 

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Ⅲ-22

 

【問題】

 

【カテゴリー】無機化学 

【解答】④

【解説】無機化合物の結晶構造に関する問題である。ペロブスカイト型構造は、ABX3(A=Ca,Ba,Sr,Pbなど、B=Ti,Zr,Sn,Hfなど、X=Oなど)で表される立方晶系の結晶構造である。一般的に、Aは陽イオンでも電荷が低くイオン半径が大きいものが多く、Bは陽イオンでも電荷が高くイオン半径が小さいものである場合が多い。従って、④が最も不適切である。①、②、③、⑤の記載内容は適切である。設問は、代表的な無機化合物の構造に関する説明であり、構造の特徴や化合物の種類について整理して理解しておきたい。

【キーワード】面心立方格子、塩化ナトリウム構造、蛍石構造、ペロブスカイト構造、閃亜鉛鉱構造、ダイヤモンド型立方構造 

【参考文献】

・吉村嘉次ほか、化学辞典(第2版)、森北出版、2009年

 

 

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【問題】

 

【カテゴリー】高分子

【解答】③

【解説】溶融状態にある高分子などの流体の粘弾性に関する問題である。

(A)せん断応力(ずり応力)がせん断速度(ずり速度)に比例するような流体をニュートン流体という。このため、せん断速度とせん断応力との関係をグラフにすると原点を通る直線になる。

従ってAは「ニュートン」である。

(B)チキソトロピーとは、かき混ぜたり、振り混ぜたりすることにより、力を加えることで、粘度が下がる現象をいう。Bは「チキソトロピー」である。

(C)ダイラタンシーは、ある種の混合物が示す、遅いせん断刺激には液体のように振る舞い、より速いせん断刺激に対してはあたかも固体のような抵抗力を発揮する性質である。Cは「ダイラタンシー」である。

(D)円筒形の容器に粘弾性液体を入れ、その中心にさらに円筒形の棒を挿入して、それらを共通軸のまわりに相対的に回転させると、液体の自由表面は中央が盛り上がり、中心円筒に液体が巻きついたようになる。この現象をワイセンベルク効果という。Dは「ワイセンベルク」である。

(E)バラス効果とは、粘弾性液体を毛管から流出させると管の出口で液体が管の内径よりも膨れることをいう。Eは「バラス」である。

従って、最も適切なものは③である。高分子の、せん断-応力挙動をニュートン流体との比較で理解しておくことが望ましい。

尚、H30年度Ⅲ-17で同じ問題が出題されている。過去問学習が効果的であることがわかる。

【キーワード】ニュートン流体、高次構造、ゾル化、チキソトロピー、ダイラタンシー、ワイセンベルク効果、バラス効果、ダイスウェル 

【参考文献】

・大木道則ほか、化学辞典、東京化学同人、1994年

 

ご参考までですが、

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