화공기사 2018년 2회 기출 풀이(*96번,*97번,98번,99번,100번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 98번, 99번, 100번

96. A + B → R 인 2차 반응에서 와 의 값이 서로 다를 때 반응속도상수 k 를 얻기 위한 방법은?

 ① 와 t 를 도시(plot)하여 원점을 지나는 직선을 얻는다.

 ② 와 t를 도시(plot)하여 원점을 지나는 직선을 얻는다.

 ③ 와 t를 도시(plot)하여 절편이 인 직선을 얻는다.

 ④ 기울기가 인 직선을 얻는다.

정답 : 1번

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비가역 2분자형 2차반응

부분분수 전개하면,

복잡하지만 1번이 답임을 알 수 있다.

계산을 좀 쓸데없이 복잡하게 한 것 같긴 하다.

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97. 90mol%의 A 45mol/L 와 10mol% 의 불순물 B 5mol/L 와의 혼합물이 있다. A/B 를 100/1 수준으로 품질을 유지하고자 한다. D 는 A 또는 B 와 다음과 같이 반응한다. 완전반응을 가정했을 때, 필요한 품질을 유지하기 위해서 얼마의 D 를 첨가해야 되는가?

 ① 19.7mol 

 ② 29.7mol

 ③ 39.7mol

 ④ 49.7mol

정답 : 1번

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이렇게 푸는 게 정석인지 모르겠는데.. (아닌것같다..) 답은 나온다.

A와 B의 관계식을 얻기 위해 식을 정리하면

오른쪽 두 변을 적분하면,

를 대입하면

 식이 나온다.

식과 연립하면

 식이 성립하므로

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98. 직렬로 연결된 2개의 혼합흐름반응기에서 다음과 같은 액상반응이 진행될 때 두 반응기의 체적 과 의 합이 최소가 되는 체적비 에 관한 설명으로 옳은 것은?

(단, 은 앞에 설치된 반응기의 체적이다.)

 ① 0 < n < 1 이면 는 항상 1보다 작다.

 ② n = 1 이면 는 항상 1 이다.

 ③ n > 1 이면 는 항상 1보다 크다.

 ④ n > 0 이면 는 항상 1 이다.

정답 : 2번

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CSTR 직렬에서 부피 합이 최소이려면

n = 1 일 때 부피가 같아야 하고

n > 1 일 때 작은 반응기가 앞에 와야 한다.

n < 1 일 때 큰 반응기가 앞에 와야 한다.

위 내용을 암기하자.

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99. 회분식 반응기에서 0.5차 반응을 10min 동안 수행하니 75% 의 액체 반응물 A 가 생성물 R 로 전화되었다. 같은 조건에서 15min 간 반응을 시킨다면 전화율은 약 얼마인가?

 ① 0.75

 ② 0.85

 ③ 0.90

 ④ 0.94

정답 : 4번

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양변에 dt를 곱하고 적분하면,

가 1이라 하면 는 0.25 (전화율 75%)

t = 10 까지 모두 대입해주면 k = 0.1 

다시 위 식에 k = 0.1, t = 15, = 1 을 대입해주면

=0.0625 즉 전화율은 1-0.0625=0.9375

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100. 부피 3.2L 인 혼합흐름 반응기에 기체 반응물 A 가 1L/s 로 주입되고 있다. 반응기에서는 A → 2P 의 반응이 일어나며 A 의 전화율은 60% 이다. 반응물의 평균 체류시간은?

 ① 1초

 ② 2초

 ③ 3초

 ④ 4초

정답 : 2번

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체적변화율은 1*(2-1)/1 = 1 이다.

으로 주입되는 속도가 1일 때 나가는 속도는 1.6이다.

공간시간은 부피를 주입속도로 나눠준 것인 반면,

평균체류시간은 부피를 나가는속도로 나눠준 것이기 때문에

3.2L / 1.6L/s

= 2 초 이다.

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