화공기사 2016년 2회 기출 풀이(96번,*97번,98번,99번,100번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 98번, 99번

96. 고체촉매 반응에서 기공확산 저항에 대한 설명 중 옳은 것은?

 ① 유효인자(effectiveness factor)가 작을수록 실제 반응속도가 작아진다.

 ② 고체촉매 반응에서 기공확산 저항만이 율속단계가 될 수 있다.

 ③ 기공확산 저항이 클수록 실제 반응속도는 증가된다.

 ④ 기공확산 저항은 항상 고체입자의 형태에는 무관하다.

정답 : 1번

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https://for-freeedom.tistory.com/182

관련 내용을 간략하게 정리한 링크이다.

1번 : 유효인자 = 실제 반응속도/이상적인 반응속도

맞는 말이다.

2번 : 율속단계 = 속도결정단계 = 가장 느린 단계

기공확산 저항만이 율속단계가 되는 건 아닌가보다.

3번 : 기공확산 저항이 클수록 실제 반응속도는 감소한다.(반응물의 이동을 방해)

4번 : 형태에 따라 확산 속도(물질 이동 속도)가 달라질 수 있을 것이다.

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97. 양론식 A + 3B → 2R + S 가 2차반응 일 때와 의 관계식으로 옳은 것은?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 3번

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보통 이런문제는  처럼 각 생성속도를 써놓고

각 양론계수로 나눠주면 되더라.

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98. 부피가 일정한 회분식(batch) 반응기에서 다음의 기초반응(elementary reaction)이 일어난다. 반응속도 상수 k=1.0 ㎥/(s·mol), 반응 초기 A의 농도는 1.0mol/㎥ 이라면 A 의 전화율이 75% 일 때까지 걸리는 반응 시간은 얼마인가?

A + A → D

 ① 1.4s

 ② 3.0s

 ③ 4.2s

 ④ 6.0s

정답 : 2번

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기초반응이기 때문에 주어진 반응식으로부터 2차 반응임을 알 수 있다.

전화율이 75%라는 것은 초기농도 1 중 0.75 가 반응하고 0.25가 남았다는 얘기다.

각 숫자를 대입하면

t = 3 sec

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99. 다음은 Arrhenius 법칙에 의해 그린 활성화 에너지(Activation energy)에 대한 그래프이다. 이 그래프에 대한 설명으로 옳은 것은?

 ① 직선 ② 보다 ① 이 활성화 에너지가 크다.

 ② 직선 ① 보다 ② 가 활성화 에너지가 크다.

 ③ 초기에는 직선 ① 이 활성화 에너지가 크나 후기에는 ② 가 크다.

 ④ 초기에는 직선 ② 가 활성화 에너지가 크나 후기에는 ① 이 크다.

정답 : 1번

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아레니우스 식

k = Aexp(-E/RT)

lnk = lnA -E/RT

lnk 와 1/T 로 plot 하면

기울기는 -E/R

즉, 활성화에너지가 클수록 기울기의 절대값이 커진다. 1이 2보다 크다.

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100. 다음의 액상 병렬반응을 연속 흐름 반응기에서 진행 시키고자 한다. 이때 같은 입류조건에 A의 전환율이 모두 0.9가 되도록 반응기를 설계한다면 어느 반응기를 사용하는 것이 R 로의 전환율을 가장 크게 해주겠는가?

(단 이고 이다.)

① 플러그 흐름 반응기

 ② 혼합 흐름 반응기

 ③ 환류식 플러그 흐름 반응기

 ④ 다단식 혼합 흐름 반응기

정답 : 2번

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적당히 암기해보자..

원하는 반응이 차수가 높을 때는 

반응물의 농도를 높여야 한다.

그러기 위해서는,

전화율을 낮게 유지하고,

비활성 물질을 줄인다. (기상계에서 압력의 증가)

그리고 PFR을 쓴다.

이 문제는 원하는 반응이 차수가 낮으므로,

모두 반대로 생각해주면 된다.

그래서 CSTR 을 쓰면 된다.

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