화공기사 2019년 1회 기출 풀이(81번,82번,83번,84번,85번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 81번, 82번, 83번, 85번

81. 다음 그림은 균일계 비가역 병렬 반응이 플러그 흐름반응기에서 진행될 때 순간수율 와 반응물의 농도()간의 관계를 나타낸 것이다. 빗금친 부분의 넓이가 뜻하는 것은?

 ① 총괄 수율 Φ

 ② 반응하여 없어진 반응물의 몰수

 ③ 반응으로 생긴 R의 몰수

 ④ 반응기를 나오는 R의 농도

정답 : 4번

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계산문제가 아닌게 어디인가.

이 방법으로 반응기로 나오는 R의 농도 구하는 문제도 나오니 알아두자.

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82. 혼합흐름반응기에서 일어나는 액상 1차 반응의 전화율이 50%일 때 같은 크기의 혼합흐름반응기를 직렬로 하나 더 연결하고 유량을 같게 하면 최종 전화율은?

 ① 2/3

 ② 3/4

 ③ 4/5

 ④ 5/6

정답 : 2번

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혼합흐름반응기에서 전화율이 50%이면

A의 초기농도가 1일 때 출구에서 농도는 0.5라고 할 수 있다.

문제에서는 공간시간이 같은 반응기 하나를 더 거치면 전화율이 어떻게 되는 지 묻고 있다.

두번째 반응기에는 첫번째 반응기의 출구농도인 0.5가 초기농도이다.

그러면 두번째 반응기의 출구농도는? 0.25 이다.

전체적으로 생각해보면 초기농도 1 에서 출구농도 0.25 가 됐다.

그럼 전화율은 얼마인가? 3/4이다.

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83. 화학반응의 활성화 에너지와 온도 의존성에 대한 설명 중 옳은 것은?

 ① 활성화 에너지는 고온일 때 온도에 더욱 민감하다.

 ② 낮은 활성화 에너지를 갖는 반응은 온도에 더 민감하다.

 ③ Arrhenius 법칙에서 빈도 인자는 반응의 온도 민감성에 영향을 미치지 않는다.

 ④ 반응속도 상수 K와 온도 1/T의 직선의 기울기가 클 때 낮은 활성화 에너지를 갖는다.

정답 : 3번

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아레니우스 식 k=Aexp(-E/RT) 를 쓰고 생각해보자.

lnk = lnA -E/RT

lnk vs 1/T 의 그래프를 그리면

기울기가 음수인 직선이 나온다. 기울기의 절대값이 활성화에너지의 크기에 비례한다.

활성화 에너지가 작으면 기울기가 작아 온도에 따른 속도상수의 차이가 별로 없다.(둔감)

빈도 인자는 A 를 말하는 것 같은데 민감성과는 관계가 없어보인다.

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84. 1A ↔ 1B + 1C 이 1bar 에서 진행되는 기상반응이다. 1몰 A가 수증기 15몰로 희석되어 유입된다. 평형에서 반응물 A의 전화율은?

(단, 평형상수 Kp는 100 mbar이다.)

 ① 0.65

 ② 0.70

 ③ 0.86

 ④ 0.91

정답 : 2번

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Kp = Pb*Pc / Pa = 0.1 bar

A ↔ B + C

초기 : 1/16 bar    0      0

반응 : -x            +x    +x

평형 : 1/16 -x      x      x

위 식을 풀면 x=0.04354 (정리해서 근의공식 쓰면된다.)

전화율은,

 

1/16 = 0.0625 이고 이는 초기농도라고 할 수 있다.

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85. 다음 중 촉매 작용의 일반적인 특성으로 옳지 않은 것은?

 ① 비교적 적은 양의 촉매로 다량의 생성물을 생성시킬 수 있다.

 ② 촉매는 근본적으로 선택성을 변경시킬 수 있다.

 ③ 활성화 에너지가 촉매를 사용하지 않을 경우에 비해 낮아진다.

 ④ 평형 전화율을 촉매작용에 의하여 변경시킬 수 있다.

정답 : 4번

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1,2,3번 모두 기본적인 촉매의 특성들이다.

선택성이란 것은 여러 반응 중에 특정 반응을 선택적으로 촉진한다는 말이다.

촉매는 평형에 영향을 미치지 않는다.

활성화에너지만 변화시켜 반응속도에 영향을 미친다.

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