화공기사 2017년 2회 기출 풀이(96번,97번,98번,99번,100번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 97번, 98번, 99번, 100번

96. A → R → S(, )인 반응에서 = 100, = 1이면 회분식 반응기에서 에 가장 가까운 식은?

(단, 두 반응은 모두 1차이다.)

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 4번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

연속반응에서 시간에 따른 Cs 를 구하려면 미분방정식을 풀던지 그 결과를 외워야 한다.

결과를 외우고 있다면 두 k 값을 대입만하면 된다. 

(대입 후 k1>>k2를 이용해서 특정 항을 무시하고 정리하면 된다.)

미분방정식이 그리 어렵지는 않았던 걸로 기억하는데 잊어버린지 오래고,

다시 기억하고 싶지도 않고, 결과를 외우기도 어렵다.

구글에 '연속반응 미분방정식'?정도만 검색해도 관련 내용이 나온다.

정석으로 풀고 싶으면 참고하면 좋겠다.(ㅅㅇㄷ책에는 내용이 없는 것 같다.)

그럼 어떻게 풀까.

t=0을 각 보기에 적당히 대입해보자. t=0일 때 Cs=0이다.

즉, 3번 아니면 4번이다.

다행히도 k2가 k1보다 훨씬 작다.

즉, R→S 반응이 훨씬 느리고 전체 반응속도를 결정한다고 생각할 수 있다.

그래서 exp(-100t) 보다는 exp(-t) 를 따라 상대적으로 천천히 S가 생성된다고 볼 수 있다.

----------------------------------------------------------------------------------------------------

97. 촉매 반응일 때의 평형상수()와 같은 반응에서 촉매를 사용하지 않았을 때의 평형상수()와의 관계로 옳은 것은?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 3번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

촉매는 평형에 영향을 주지 않는다.

----------------------------------------------------------------------------------------------------

98. Arrhenius 법칙에 따라 반응 속도상수 k의 온도 T에 대한 의존성을 옳게 나타낸 것은? (단, θ 는 양수 값의 상수이다.)

 ① k ∝ exp(θT)

 ② k ∝ exp(θ/T)

 ③ k ∝ exp(-θT)

 ④ k ∝ exp(-θ/T)

정답 : 4번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

아레니우스 식은 반드시 암기하자.

k=Aexp(-E/RT)

----------------------------------------------------------------------------------------------------

99. 액상반응 A→R, 이 혼합 반응기(mixed flow reactor) 에서 진행되어 50% 의 전화율을 얻었다. 만약 크기가 6 배인 똑같은 성능의 반응기로 대치한다면 전화율은 어떻게 되겠는가?

 ① 0.55

 ② 0.65

 ③ 0.75

 ④ 0.85

정답 : 3번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

CSTR의 설계식은,

상수를 떼고 생각하면 전화율 0.5이면,

크기가 6배면 τ 도 6배이므로,

2차 방정식을 풀면,

전화율이 1을 넘을 수 없으므로, 0.75

----------------------------------------------------------------------------------------------------

100. A → R, , A → S, 에서 R 이 요구하는 물질일 때 옳은 것은?

 ① > 이면 반응물의 농도를 낮춘다.

 ② < 이면 반응물의 농도를 높인다.

 ③ = 이면 CSTR이나 PFR에 관계없다.

 ④ 과 에 관계없고 과 에만 관계된다.

정답 : 3번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

> 이면 반응물의 농도를 높일 때 R로 가는 반응이 효과가 크므로 바람직한 조작이다.

차수가 같으면 R과 S간에 차이가 없으니 반응기를 바꾼다고 달라지지 않을 것이다.

----------------------------------------------------------------------------------------------------