2007 국가직 7급 반응공학 문제 정답

 

반응공학정답(2021-03-04 / 243.2KB / 102회)

 

 반응공학 공 책형 1 쪽 반응공학 문 1. 혼합흐름반응기(CSTR)에서 액상 반응물 A가 1차반응으로 진행되고 있다. 공간시간과 속도상수의 곱으로 나타나는 무차원수 (Damkӧhler number)가 각각 0.5와 0.1인 반응기 2대를 직렬로 연결하였을 때 얻을 수 있는 최종 전환율[%]은? ① 39 ② 50 ③ 77 ④ 95 문 2. 반응물 A는 A → B＋C 로 전환된다. 이 반응의 25 °C에서의 표준반응열은 60 kJ mol-1이고, 물질 A, B, C의 평균열용량은 각각 0.15, 0.09, 0.06 kJ mol-1°C -1로 알려져 있다. 순수 반응물 A가 300 °C로 단열반응기에 공급되어 전환율이 40 %에 도달할 때 생성물 흐름의 온도[°C]는? ① 80 ② 100 ③ 120 ④ 140 문 3. 다음 중 발열가역반응을 단열반응기에서 조작할 경우 옳지 않은 것은? ① 반응기 운전조건을 고온에서 조작하는 것이 유리하다. ② 입구온도에 따라 평형전환율이 달라진다. ③ 전환율을 높이려면 반응기와 반응기 사이에 냉각기를 연결하여 운전한다. ④ 평형전환율은 온도가 증가하면 감소한다. 문 4. 다음의 연속반응이 회분반응기에서 일어난다. A  R  S (단,     ) R의 농도가 최대값( max)에 도달하는 시간 tmax과  max은? (단, 반응초기에는 반응물 A만 존재한다) tmax max ①    ②     ③     ④      문 5. 균일계 평행반응이 다음과 같을 때 R을 가장 많이 얻을 수 있는 흐름 방식은? AB  R T          AB  SU            ① A B ② A B ③ A B ④ A B 문 6. 불균일계 촉매반응에서 촉매기공내 내부확산속도가 반응을 지배 하는 경우, 실험에 의해 다음과 같은 반응속도식이 얻어졌다. 참(true) 반응속도의 차수와 활성화에너지[cal mol-1]는?   exp   ,    cal mol 차수 활성화에너지 ① 1.5 2000 ② 3 2000 ③ 1.5 8000 ④ 3 8000 문 7. 비이상 흐름 반응기의 해석을 위해 추적자의 펄스주입(pulse input)에 대한 체류시간 분포함수 와 계단주입(step input)에 대한 응답함수인 를 활용한다. 이들의 올바른 함수 관계는? ①   ∞  ②     ③     ④   ∞  문 8. 다음 중 촉매반응에 대한 설명으로 옳은 것은? ① 촉매는 열역학적 평형에는 영향을 주지 않으며 반응속도를 늘 향상시킨다. ② 고온반응인 경우 효소촉매가 사용된다. ③ 촉매반응은 모두 불균일계 반응이므로 물질전달 속도도 함께 고려되어야 한다. ④ 부반응이 있는 복합반응에서 촉매를 통해 원하는 생성물의 선택도를 바꿀 수 있다. 문 9. 500 K에서 기체반응속도식이       atm hr 로 보고되어 있다. 이 반응속도식을    mol L －h－ 로 표시한다면 이 반응에 대한 반응속도상수 L molh  값은? (단, 이상기체로 가정하고 R은 이상기체 상수이다) ① 100 R ② 550 R ③ 820 R ④ 1000 R 반응공학 공 책형 2 쪽 문 10. 반응물 A와 B를 반응시켜 생성물 C를 얻는 반응 AB  C 는 비가역 기초반응이고, 반응조건에 따라 기상반응이 되기도 하고 액상반응이 되기도 한다. 이 경우 반응속도식에 대한 설명 중 옳은 것은? 기상반응 액상반응 ①         ②          ③           ④          문 11. 회분반응기(batch reactor)에서 A →B 반응이 일어나고 있다. 적분법을 이용하여 반응차수를 구해보니 2차반응이었다. A의 초기농도는 0.5 mol L -1이고, 10분 후에 20 %의 전환율을 얻었다. 이 반응의 반응속도상수[L mol-1min-1]는? ① 0.01 ② 0.02 ③ 0.03 ④ 0.05 문 12. 25oC에서 N2O5의 반감기는 10시간이다. N2O5의 기상분해반응이 1차반응이라고 할 때 20시간 후 반응하지 않고 남아있는 N2O5의 비율[%]은? ① 0 ② 12.5 ③ 25.0 ④ 37.5 문 13. 메탄올에 대한 산화반응 속도식이 다음과 같다.   CHOHO  여기서 속도상수  와 반응온도 T 관계식        ln  ln  의 값은 2763 K이다. 이 반응의 활성화에너지kJ mol 는? ① 7.8 ② 13.0 ③ 23.0 ④ 46.0 문 14. 질소와 수소로부터 암모니아를 합성하는(N2 ＋ 3H2 → 2NH3) 등온 기상 플러그흐름반응기(PFR)에 공급되는 질소와 수소의 몰 비가 1 : 1이다. 반응기 출구에서 질소의 전환율은 20 % 이다. 반응기 내에서 일어나는 압력강하를 무시할 경우, 반응기 출구 부피유량은 반응기 입구 부피유량의 몇 배가 되겠는가? (단, 이상기체로 가정할 것) ① 0.4 ② 0.6 ③ 0.8 ④ 1.2 문 15. 반응물 A가 A→2P로 분해되는 기상반응이 있다. 반응속도식은 －rA＝0.005 CA [mol L -1sec-1]로 알려져 있다. 순수한 반응물 A가 혼합흐름반응기(CSTR)로 도입될 때 A의 전환율을 50 % 까지 올리려 한다. 이때 필요한 공간시간(space time)[sec]은? ① 100 ② 200 ③ 300 ④ 400 문 16. 부피가 100 L인 플러그흐름반응기 안에서 액상 비가역 2차반응이 일어난다. 반응물의 부피유속이 5 L min-1일 때 전환율이 50 % 였다. 전환율을 80 %로 올리려면 반응기 부피[L]는? ① 200 ② 300 ③ 400 ④ 500 문 17. 초기농도가 0.2 mol L -1인 액상의 A가 분해되어 액상물질 B와 기상물질 C가 생성되는 1차반응 (A → B+C)이 회분반응기에서 진행된다. 시간이 23.03 min 흘렀을 때와 시간이 무한히 흘렀을 때 생겨난 기체 C의 몰 수는 각각 0.09 와 0.10 mol이다. 이 반응의 반응속도상수[min-1]는? ① 0.01 ② 0.1 ③ 0.5 ④ 1.0 문 18. 순수한 기체 반응물 A가 1 dm 3sec-1의 유량속도로 부피 1 dm 3의 혼합흐름반응기에 공급된다. 등온, 등압하에서 A →4R 의 반응이 일어나며, 반응물 A의 전환율은 0.5이다. 반응기내의 평균체류 시간[sec]은? ① 0.2 ② 0.4 ③ 1.4 ④ 2.4 문 19. 효소-기질(enzyme-substrate)반응 거동 중 옳지 않은 것은? ① 반응속도는 효소 농도와 무관하다. ② 반응물 농도가 낮을 때 반응속도는 반응물 농도에 비례한다. ③ 반응물 농도가 높을 때 반응속도는 반응물 농도에 무관하다. ④ 이 반응은 중간체가 형성된다. 문 20. 액상반응물 A가 4 mol L -1로 CSTR반응기를 거쳐 같은 부피의 PFR반응기로 유입된다. CSTR반응기 내에서 CA ＝ 1 mol L -1 라면 PFR반응기 출구 농도 CA는? (단, 반응속도식은 반응물 A에 대하여 0차이다) ① 0 ② 0.1 ③ 0.25 ④ 0.5