화공기사 2018년 2회 기출 풀이(91번,*92번,93번,94번,95번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 91번, 93번, 94번, 95번

91. 다음은 n차(n > 0) 단일 반응에 대한 한 개의 혼합 및 플러그 흐름 반응기 성능을 비교 설명한 내용이다. 옳지 않은 것은?

(단, 은 혼합흐름반응기 부피, 는 플러그흐름반응기 부피를 나타낸다.)

 ① 은 보다 크다.

 ② 는 전화율의 증가에 따라 감소한다.

 ③ 는 반응차수에 따라 증가한다.

 ④ 부피변화 분율이 증가하면 가 증가한다.

정답 : 2번

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일단 0차를 초과하는 반응에서 같은 전화율일 때 CSTR이 부피가 더 큰 반응기가 필요하다.(PFTR이 좋다.)

는 반응기 부피의 비율. 즉 두 반응기의 성능의 격차가 커질수록 비율도 커질 것이다.

이는 반응차수에 따라 증가한다.

전화율이 증가할수록 CSTR은 그 전화율을 달성하기 더욱 힘들어 질 것이기에

 비율은 증가한다고 생각할 수 있는 것 같다.

부피변화 분율은 뭘 얘기하는 지 모르겠다.

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92. 순수한 액체 A 의 분해반응이 25℃ 에서 아래와 같을 때, A 의 초기농도가 2mol/L 이고, 이 반응이 혼합반응기에서 S 를 최대로 얻을 수 있는 조건하에서 진행되었다면 S 의 최대농도는?

 ① 0.33mol/L

 ② 0.25mol/L

 ③ 0.50mol/L

 ④ 0.67mol/L

정답 : 4번

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순간 수득분율() vs  그래프에 대해 잘 알고 있어야 한다.

위 그래프를 plot 했을 때 곡선 아래 면적은 PFR에서의 반응기를 나오는 S의 농도이고,

곡선 아래 면적 말고 직사각형은 CSTR에서 반응기를 나오는 S의 농도이다.

(그림을 안그렸는데 PFR, CSTR 반응기 크기 비교하는 그래프랑 같은 느낌이다.)

그래프를 그렸을 때 직사각형의 넓이 식은,

직사각형 넓이의 최대값을 구하기 위해 위 식을 에 대해 한 번 미분해서 0이라고 놓고,

를 구하면 0.5가 나온다. 이 때 면적은 2/3 이 나온다. 면적의 의미를 잘 생각해보자.

미분을 하지 않더라도 그래프를 그려보면 직사각형 넓이를 구할 수 있다.

초기농도(=2)일 때 y축인 은 4/9이다. 

 이 값이 4/9 인 를 2차 방정식을 풀어서 계산해보면

초기농도인 2 외에도 1/2가 나온다.

즉, 4/9 * (2-1/2) = 2/3 으로 똑같이 면적을 구할 수 있다.

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93. 비가역 액상 0차 반응에서 반응이 완전히 완결되는데 필요한 반응시간은?

 ① 초기농도의 역수와 같다.

 ② 속도상수의 역수와 같다.

 ③ 초기농도를 속도상수로 나눈 값과 같다.

 ④ 초기농도에 속도상수를 곱한 값과 같다.

정답 : 3번

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dt를 양변에 곱하고 양변을 적분하면,

반응이 완결되면 

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94. 회분식 반응기 내에서의 균일계 액상 1차 반응 A → R 과 관계가 없는 것은?

 ① 반응속도는 반응물 A 의 농도에 정비례 한다.

 ② 전화율 는 반응시간에 정비례 한다.

 ③ 와 반응시간과의 관계는 직선으로 나타난다.

 ④ 반응속도 상수의 차원은 시간의 역수이다.

정답 : 2번

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전화율과 시간이 비례하지만 정비례는 아니다.

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95. 단일상 이상(理想)반응기가 아닌 것은?

 ① 회분식 반응기

 ② 플러그 흐름 반응기

 ③ 유동층 반응기

 ④ 혼합 흐름 반응기

정답 : 3번

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듣도보도 못한 것을 고르자.

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