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技術士 基礎科目 令和3年度 Ⅰ－４－４｜問題と解説
問題 Ⅰ－４－４
鉄の製錬に関する次の記述の、（ ）に入る語句及び数値の組合せとして、最も適切なものはどれか。
地殻中に存在する元素を存在比（wt％）の大きい順に並べると、鉄は、酸素、ケイ素、アについで4番目となる。鉄の製錬は、鉄鉱石（Fe2O3）、石灰石、コークスを主要な原料としてイで行われる。
イにおいて、鉄鉱石をコークスでウすることにより鋳鉄（Fe）を得ることができる。この方法で銑鉄を1000kg製造するのに必要な鉄鉱石は、最低エkgである。ただし、酸素及び鉄の原子量は16及び56とし、鉄鉱石及び銑鉄中に不純物を含まないものとして計算すること。
1 ア：アルミニウム イ：高炉 ウ：還元 エ：1429
2 ア：アルミニウム イ：電炉 ウ：還元 エ：2857
3 ア：アルミニウム イ：高炉 ウ：酸化 エ：2857
4 ア：銅 イ：電炉 ウ：酸化 エ：2857
5 ア：銅 イ：高炉 ウ：還元 エ：1429
正解と解説
正解：1
解説Fe2O3中の鉄だけが製品になるとして、鉄1000 kgに対応する鉱石の質量を求める。
1．製錬の語句を確認する
地殻中では酸素、ケイ素に次いでアルミニウムが多い。鉄鉱石は高炉でコークス由来のCOなどにより還元され、酸素を除かれて鉄となる。
2．鉱石中の鉄の質量割合を求める
指定された原子量から、Fe2O3 1 molの質量は 2×56＋3×16＝160 g。含まれるFeの質量は 2×56＝112 gである。
3．必要な鉱石質量へ換算する
鉱石質量をm kgとすると m×112/160＝1000。
m＝1000×160/112
≒1428.57 kg
アルミニウム、高炉、還元、1429 kgの組合せ。不純物や損失を含めない設問条件での最低量である。
問題・正答の出典：公益社団法人 日本技術士会（公式の過去問題・公式正答）
掲載している解説は日本技術士会の公式解説ではありません。