화공기사 2015년 1회 기출 풀이(96번,97번,98번,99번,*100번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 96번, 97번, 99번

96. 완전 혼합이 이루어지는 혼합 반응기에 관한 설명 중 옳은 것은?

 ① 혼합반응기의 내부농도는 출구농도 보다 높다.

 ② 혼합반응기의 내부농도는 출구농도 보다 낮다.

 ③ 혼합반응기의 내부농도는 출구농도와 일치한다.

 ④ 혼합반응기의 내부농도는 출구농도와 무관하다.

정답 : 3번

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이상적인 혼합반응기(완전혼합)는 반응기 내부가 말 그대로 완전히 혼합된다.

완전히 혼합된 내용물이 그대로 나오므로 내부농도는 출구농도와 같다.

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97. 두 1차 반응이 등온회분식 반응기에서 다음과 같이 진행되었다. 반응시간이 60분일 때 반응물 A가 90% 분해되어서 S에 대한 R의 몰비가 10.1 로 생성되었다. 최초의 반응시에 R과 S가 없었다면 k1 은 얼마이겠는가?

 ① 0.0321/min

 ② 0.0333/min

 ③ 0.0366/min

 ④ 0.0384/min

정답 : 3번

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k1과 k2가 같다면 S가 R의 2배 만큼 생성되어야 할 것이다.

그런데 R이 S의 10.1 배 만큼 생성되었으므로 k1 = 20.2*k2 이다.

 

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98. A 가 R 이 되는 효소반응이 있다. 전체 효소 농도를 [E0], 미카엘리스(Michaelis)상수를 [M]이라고 할 때 이 반응의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

 ① 반응속도가 전체 효소 농도 [E0] 에 비례한다.

 ② A 의 농도가 낮을 때 반응속도는 A 의 농도에 비례한다.

 ③ A 의 농도가 높아지면서 0차 반응에 가까워진다.

 ④ 반응속도는 미카엘리스 상수 [M] 에 비례한다.

정답 : 4번

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어렵게 나오면 유도과정도 알아야 하지 싶은데 그냥 결과만 보자.

미카엘리스-멘텐식

1번 : 반응속도는 에 비례한다.

2번 : [A]<<[M] 이면 , 반응속도는 [A]에 비례한다.

3번 : [A]>>[M] 이면 , 반응속도는 [A]에 무관.

4번 : [M]의 위치를 보면 반응속도와 비례하지 않는다.

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99. 다음의 액체상 1차 반응이 plug flow 반응기(PFR)와 mixed flow 반응기(MFR)에서 각각 일어난다. 반응물 A 의 전화율을 똑같이 80% 로 할 경우 필요한 MFR 의 부피는 PFR 부피의 몇 약 배인가?

 ① 5.0

 ② 2.5

 ③ 0.5

 ④ 0.2

정답 : 2번

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설계식으로 알아보자.

전화율 0.8을 각각 대입하면

MFR τ = 4/k

PFR τ = 1.609/k

공간시간이 곧 부피를 나타내므로 그대로 비교해주면 된다.

4/1.609 = 2.486

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100. A→2R 인 기체상 반응은 기초 반응(elementary reaction)이다. 이 반응이 순수한 A 로 채워진 부피가 일정한 회분식(batch) 반응기에서 일어날 때 10분 반응 후 전화율이 80% 이었다. 이 반응을 순수한 A 를 사용하며, 공간시간(space time)이 10분인 mixed flow 반응기에서 일으킬 경우 A 의 전화율은 약 얼마인가?

 ① 91.5%

 ② 80.5%

 ③ 65.5%

 ④ 51.5%

정답 : 4번

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체적변화율 = 1*(2-1)/1 = 1

주어진 반응식이 기초반응이므로 반응은 1차반응.

회분식 반응기에서는 부피가 일정하므로,

k = 0.161

MFR 에서는 체적변화율을 고려하여

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