화공기사 2016년 2회 기출 풀이(81번,82번,83번,84번,85번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 81번, 83번, 85번

81. 체적 0.212㎥ 의 로켓엔진에서 수소가 6kmol/s 의 속도로 연소된다. 이 때 수소의 반응속도는 약 몇 kmol/㎥·s 인가?

 ① 18.0

 ② 28.3

 ③ 38.7

 ④ 49.0

정답 : 2번

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단위만 맞춰주면 되겠다.

6 kmol/s / 0.212㎥ = 28.3 kmol/㎥·s

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82. 그림은 단열 조작에서 에너지수지식의 도식적 표현이다. 발열반응의 경우 불활성 물질을 증가시켰을 때 단열 조작선은 어느 방향으로 이동하겠는가?

(단, 실선은 불활성 물질이 없는 경우를 나타낸다.)

 ① ①

 ② ② 

 ③ ③

 ④ ④

정답 : 3번

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단열반응 문제가 종종 나오는데 전화율-온도 그래프가 많이 나오는 것 같다.

그래프의 의미를 생각해보면,

T1의 온도로 반응을 시작하면 전화율이 0부터 1까지 반응이 진행될 것이다.

반응이 진행되는 동안, 등온 반응이라면 온도가 초기온도로 일정할 것이고,

단열 반응이라면 열의 이동이 없기 때문에 반응열에 따라 반응기의 온도가 달라질 것이다.

발열 반응이라면 반응열이 반응기의 온도를 올리는 데 사용될 것이므로,

반응이 진행될수록(전화율이 커질수록) 반응기 온도가 올라간다.

흡열 반응이라면 반응하면서 열을 흡수하므로,

반응이 진행될수록(전화율이 커질수록) 반응기 온도가 내려간다.

불활성 물질을 증가시킨다는 것은 반응물의 농도를 낮추는 것이라고 볼 수 있다.

반응물의 농도가 낮을수록 반응기 온도 상승률이 더뎌질 것이라고 예상할 수 있다.

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83. 플러그 흐름반응기(plug flow reactor) 에서 반응이 진행된다. 그림의 빗금 친 부분은 무엇을 의미하는가?

(단, Φ 는 반응 A → R 에 대해 이 반응기에서 R 의 순간수율(instantaneous fractional yield)이다.)

 ① 총괄수율

 ② 반응해서 없어진 반응물의 몰수

 ③ 생성되는 R의 최종농도

 ④ 그 순간의 반응물의 농도

정답 : 3번

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이러한 그래프의 면적은 '반응기를 나오는 R의 농도'를 의미한다.

알아두자.

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84. 액상 비가역 2차 반응 A → B 를 [그림]과 같이 순환비 R 의 환류식 플러그 흐름 반응기에서 연속적으로 진행 시키고자 한다. 이때 반응기 입구에서의 A 의 농도 를 옳게 표현한 식은?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 1번

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순환식 플러그 흐름 반응기의 설계식은 다음과 같다.

여기서 이 문제에서 말하는 '반응기 입구'에서의 전화율이다.

전화율과 농도의 관계는,

마찬가지로, 

다음 식에 대입해주면

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85. 가열적 소반응(기초반응)  에서 이고 일 때 다음 중 이 반응의 평형상수 Kc 에 해당하는 것은?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 2번

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문제와 같은 반응식에서 평형상수는 다음과 같이 나타낸다.

(이 식에서 각 물질의 농도는 평형에서의 농도이다.)

평형에서 정반응 반응속도와 역반응 반응속도는 같다.

간단한 변형을 통해,

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