화공기사 2015년 2회 기출 풀이(81번,*82번,83번,84번,85번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 81번, 82번, 83번, 84번, 85번

81. 다음과 같은 연속(직렬) 반응에서 A 와 R의 반응속도가 일 때 회분식 반응기에서 를 구하면?

(단, 반응은 순수한 A 만으로 시작한다.)

A → R → S

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 4번

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양변에 dt 를 곱하고 적분해주면,

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82. 의 1차 반응에서 A → R 의 반응속도상수를 ,  R → S 의 반응속도상수를 , R → T 의 반응속도상수를 라 할 때 , , 이고, 이 반응의 조작 가능 온도는 7~77℃ 이며 A 의 공급 농도는 1mol/L 이다. 이 때 목적 생산물이 S 라면 조작온도는?

 ① 7℃

 ② 42℃

 ③ 63℃

 ④ 77℃

정답 : 4번

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아레니우스 식 k=Aexp(-E/RT) 와 비교해보면,

2번 반응의 활성화에너지가 가장 크다.

목적 반응이 활성화에너지가 가장 크므로 온도를 최대한 높여야 한다.

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83. 부피가 일정한 회분식반응기에서 증기를 518℃ 에서 열분해 결과, 반감기는 처음 압력이 363mmHg 일 때 410s 이고, 169mmHg 일 때 880s 이었다. 이 반응의 차수는?

 ① 0차 반응

 ② 1차 반응

 ③ 2차 반응

 ④ 3차 반응

정답 : 3번

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농도를 줄였을 때 (부피가 일정하므로 압력을 농도로 쓸 수 있다.)

반감기가 늘어난 것으로 보아 2차 반응 이상으로 추정할 수 있는데

3차는 답으로 거의 안나오므로 2차 반응이 답이다.

검증을 해보자.

양변을 정리해서 적분하면,

두 경우의 k 가 같으므로 2차 반응이 맞다.

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84. R 이 목적생산물인 반응 에서 각 경로에서의 활성화에너지가 인 경우의 반응에 대한 설명으로 옳은 것은?

 ① 공간시간(τ)이 상관없다면 가능한 한 최저 온도에서 반응시킨다.

 ② 등온 반응에서 공간시간(τ) 값이 주어지면 가능한 한 최고 온도에서 반응시킨다.

 ③ 온도 변화가 가능하다면 초기에는 낮은 온도에서, 반응이 진행됨에 따라 높은 온도에서 반응시킨다.

 ④ 온도 변화가 가능하더라도 등온 조작이 가장 유리하다.

정답 : 1번

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82번과 같은 방향으로 접근하면,

목적반응이 활성화에너지가 작은 경우이므로 온도를 최대한 낮춘다.

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85. 다음의 반응에서 R 의 수율은 반응기의 온도조건에 따라 달라진다. R 의 수율을 높이기 위해서 반응기의 온도를 시간이 지남에 따라 처음에는 낮은 온도로부터 높은 온도까지 변화시켜야 했다. 다음 사항 중 각 경로에서 활성화 에너지(E) 관계로 옳은 것은?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 4번

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82, 84 번과 같은 방향으로 접근하면,

1번이 목적 반응인데

처음에는 낮은 온도이므로 1번과 2번중에 1번이 활성화에너지가 작음을 알 수 있다.

나중에는 높은 온도이므로 1번과 3번중에 1번이 활성화에너지가 큼을 알 수 있다.

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