令和5年度 公害防止管理者 汚水処理特論 問15を解説｜メタン発酵の反応式

令和5年度 汚水処理特論 問15は、でんぷんのメタン発酵の反応式について、空欄ア～ウに入る係数の正しい組合せを選ぶ穴埋め問題です。

この問題のポイント

メタン発酵は、有機物を嫌気状態で分解してメタンと二酸化炭素のバイオガスにする反応です。反応式は C₆H₁₀O₅ ＋ ア H₂O → イ CH₄ ＋ ウ CO₂ の形。難しい知識は要らず、左右で炭素・水素・酸素の数を合わせるだけで係数が決まります。分かれ目は、まず炭素から手をつけ、続いて水素、最後に酸素で検算するという順番です。でんぷん単位 C₆H₁₀O₅ は炭素が6個なので、生成側のメタンと二酸化炭素を合わせて炭素6個に振り分ける点がカギになります。

※ 問題文そのものは、産業環境管理協会が公開している公式サイトで確認できます。

正解：選択肢(1)

空欄に入る正しい数値

組合せ（ア,イ,ウ）＝(1,3,3) が正しく、これに合うのが選択肢(1)です。

ここが分かれ目（係数の決め方）

原子のつり合いを順に取ります。

• 炭素（C）：左は6個。生成側は イ＋ウ ＝6 にする必要があります。
• 水素（H）：左は C₆H₁₀O₅ の10個 ＋ ア×2。生成側はメタンが4×イ。これらが等しくなるよう合わせます。
• 酸素（O）：左は5 ＋ ア。生成側は二酸化炭素の 2×ウ。
• ア＝1、イ＝3、ウ＝3 を代入すると、C：左6＝右(3+3)、H：左10+2＝12＝右3×4、O：左5+1＝6＝右3×2 とすべて一致します。

引っかけは、メタンと二酸化炭素の係数を入れ替えたり、水の係数を多く見積もる選択肢です。炭素はメタンと二酸化炭素で6個を分け合い、ここでは3:3で等しく分かれると覚えておくと迷いません。

覚え方

• でんぷん単位のメタン発酵はCH₄ と CO₂ が3分子ずつ（係数 1,3,3）。
• 係数合わせはC → H → Oの順。最後に酸素で検算。
• 炭素6個を生成ガスで分け合う、が出発点。

理解度チェック

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