화공기사 2017년 4회 기출 풀이(91번,92번,93번,94번,*95번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 91번, 93번, 94번

91. 혼합흐름반응기에서 연속반응(A → R → S, 각각의 속도상수는 , ) 이 일어날 때 중간생성물 R 이 최대가 되는 시간은?

 ① , 의 기하평균의 역수

 ② , 의 산술평균의 역수

 ③ , 의 대수평균의 역수

 ④ , 에 관계없다.

정답 : 1번

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암기하자. PFR일 때는 대수평균의 역수이고,

CSTR일 때는 기하평균의 역수이다.

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92. 다음의 액상 균일 반응을 순환비가 1인 순환식 반응기에서 반응시킨 결과 반응물 A 의 전화율이 50% 이었다. 이 경우 순환 pump 를 중지시키면 이 반응기에서 A 의 전화율은 얼마인가?

 ① 45.6%

 ② 55.6%

 ③ 60.6%

 ④ 66.6%

정답 : 2번

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순환식 PFR 식을 쓰면,

순환pump를 중지시면 R=0이고, 이는 그냥 PFR 과 같다.

두 식이 같으므로,

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93. 비가역 1차 반응에서 속도정수가 이었다. 반응물의 농도가 일 때의 반응속도는 몇 mol/㎤ㆍs 인가?

 ① 0.4×10^(-1)

 ② 1.25×^10(-1)

 ③ 2.5×10^(-5)

 ④ 5.0×10^(-5)

정답 : 4번

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* = 5.0×10^(-5)

(그냥 단위만 맞추면 된다.)

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94. 균일 반응 에서 반응속도가 옳게 표현된 것은?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 1번

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를 각각의 계수로 나눠주면 된다.

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95. 목적물이 R 인 연속반응 A → R → S 에서 A → R 의 반응속도상수를 이라 하고, R → S 의 반응속도상수를 라 할 때 연속반응의 설계에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

 ① 목적하는 생성물 R 의 최대 농도를 얻는데는 인 경우를 제외하면 혼합흐름 반응기보다 플러그흐름 반응기가 더 짧은 시간이 걸린다.

 ② 목적하는 생성물 R 의 최대 농도는 플러그흐름 반응기에서 혼합흐름 반응기보다 더 큰 값을 얻을 수 있다.

 ③ 이면 반응물의 전환율을 높게 설계하는 것이 좋다.

 ④ 이면 미반응물을 회수할 필요는 없다.

정답 : 4번

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CSTR에서,

τ=1/k(기하평균)

 

PFTR에서,

τ=1/k(대수평균)

보통 Cr이 최대가 되는 τ는 외워줘야 된다..Cr,max 까지는 요구하진 않는 것 같다..

(18년 4회에 Cr,max를 요구하는 문제가 나왔다. 한문제쯤 버려도 무방하긴 하다.)

기본적으로 PFR이 Cr,max 값도 크고(k1/k2 의 값에 관계없이)

Cr,max에 도달하는 시간도 짧다.(k1=k2 일 때 제외, 이 경우는 공간시간은 모두 1/k)

식을 외우고 있다면 k1, k2에 임의의 값을 대입해서 비교해보는 것도 좋은 방법이다..

(잘 모르면.. 일반적으로 PFTR이 더 좋다고 하면 승산이 꽤 높다..)

k1>k2인 경우,

반응물의 전환율을 높게 설계하는 것이 좋고, 미반응물은 회수할 필요가 없다.

k1<k2인 경우,

반응물의 전환율을 낮게 설계하는 것이 좋고, 미반응물은 반드시 회수해야 한다.

k1<k2이면 R의 수득률을 높이는 차원에서 불리하다. R을 만들어도 S로 족족 바뀌어버리므로..

그래서 A의 전환율을 낮추어 R을 조금씩 만들고, R이 생성되면 바로바로 회수한다는 개념이다.

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