2011 국가직 7급 반응공학 문제 정답

 

반응공학-우정답(2021-04-04 / 237.9KB / 91회)

 

 반응공학 우 책형 1 쪽 반응공학 문 1. 다음 반응이 기상에서 가역적으로 일어난다. 이 반응이 기초반응 (elementary reaction)일 때 반응속도식은? (단,      이다)         ①          ②          ③       ④          문 2. 이상기체인 와 가 일정한 부피 및 온도 조건의 회분식반응기 에서 반응이 일어날 때, 반응물 의 분압이 라고 한다면 반응속도식은? ①         ②         ③         ④       문 3. 반응  →  에서 반응속도식은 다음과 같다.         반응차수 및  , 에 대한 설명으로 옳은 것으로만 묶은 것은? ㄱ.   에 대하여   를 나타낸 그래프에서 실험 data 회귀선의 기울기는  이다. ㄴ.   에 대하여   을 나타낸 그래프에서 실험 data 회귀선의 기울기는   이다. ㄷ. 반응물 가 낮은 농도에서는 1차이고 높은 농도에서는 0차이다. ㄹ. 반응물 가 낮은 농도에서는 0차이고 높은 농도에서는 1차이다. ① ㄱ, ㄷ ② ㄱ, ㄹ ③ ㄴ, ㄷ ④ ㄴ, ㄹ 문 4. 화학양론식이   →   인 반응이 다음과 같이 2차 반응 속도식으로 표현된다.    반응속도(    )의 관계식으로 옳은 것은? ①            ②        ③          ④      문 5. 다음과 같은 복합반응이 액상반응으로 진행되며 반응 원료는 순수한 성분 이다. 원하는 생성물이 일 경우 이 반응에 대한 설명으로 옳은 것은?       단                 단       min    ① 의 수율을 높이기 위해서는 연속교반반응기(CSTR)보다 플러그흐름반응기(PFR)가 유리하다. ② 의 수율을 높이기 위해서는 플러그흐름반응기(PFR)보다 연속교반반응기(CSTR)가 유리하다. ③ 의 수율을 높이기 위해서는 플러그흐름반응기(PFR) 뒤에 연속교반반응기(CSTR)를 직렬로 연결하는 것이 유리하다. ④ 의 수율과 반응기의 종류는 무관하다. 문 6.  → 의 1차 기상반응이 10 의 순수한 에서 시작되어 정용회분식반응기에서 진행되고 있다. 반응개시 10  후에 전환율이 50 %가 되었다. 이때의 반응기 전체압력  와 반응속도상수   는? (단, 온도는 일정하며, , 는 이상 기체로 가정한다) ①       ln ②        ln ③       ln ④        ln 문 7. 회분식반응기에서 실험을 통하여 1차 비가역 액상반응이 10분 동안 50 % 전환됨을 확인하였다. 이 반응을 공급 몰유량     , 반응물 공급 농도    로 연속 공정에 도입하여 95 % 전환율을 달성하고자 한다. 연속교반반응기(CSTR)의 부피는 플러그흐름반응기(PFR) 부피의 몇 배인가? (단, 부피유량   은 일정하며, ln   ln  으로 한다) ①   ②   ③   ④   반응공학 우 책형 2 쪽 문 8. 회분식반응기에서 237 °C의 온도로 비가역반응을 진행시켜 전환율 90 %를 얻었다. 온도를 227 °C로 낮추어 반응을 수행하여 동일한 전환율을 얻는데 2.7배의 시간이 소모되었을 경우, 이 반응의 활성화에너지[  ]는? (단, ln       로 한다) ① 154 ② 184 ③ 204 ④ 240 문 9. 다음의 액상반응  →  에서 생성물 가 촉매로 작용 하여 반응속도를 증진시킨다. 반응속도식은  ＝ 로 나타낼 수 있다. 와 의 초기 농도는      ,      이다. 이 반응에서 반응속도가 최대가 되는 의 전환율[%]은? ① 25 ② 30 ③ 35 ④ 40 문 10. 원전 노심에서 유출되는 방사선 물질인 요오드 131의 반감기는 8일 정도로 알려져 있다. 10톤 정도 되는 방사선 요오드 오염수가 현재의 방사성 강도의   로 떨어지는 데 걸리는 기간[일]은? (단, 방사선 물질의 감쇄는 1차 반응으로 가정한다) ① ln ln ② ln ln ③ ln ln ④ ln ln 문 11. 아래와 같은 반응계에서 T를 가능한 한 많이 생산하고자 한다. 이를 위해 필요한 조건에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 활성화에너지()의 크기는           이다) U A R S T 1 3 5 2 4 6 V W ① 반응의 시작단계에는 온도가 낮은 것이 유리하다. ② 반응의 중간단계에는 온도가 낮은 것이 유리하다. ③ 반응의 종결단계에는 온도가 높은 것이 유리하다. ④ 반응의 전 과정에서 온도가 높은 것이 유리하다. 문 12. 주어진 반응전환율에 대하여   를 최소로 할 수 있는 최적의 온도진행에 대하여 옳지 않은 것은? (단, 는 반응기의 부피이고, 는 반응물 A의 몰공급속도(molar feed rate)이다) ① 어떠한 조성에서도 최적의 온도는 항상 반응속도가 최대인 온도이다. ② 비가역반응에서 반응속도는 온도의 증가에 따라 증가하므로 최적의 온도진행은 허용되는 최고의 온도에서 일어난다. ③ 흡열반응에서는 온도의 상승에 따라 평형전환율과 반응속도가 모두 증가하므로 최적의 온도진행은 허용되는 최고의 온도에서 일어난다. ④ 일반적으로 발열가역반응에서의 최적의 온도진행은 처음에 저온에서 시작하여 전환율이 증가하면 온도를 증가시키는 것이다. 문 13. 액상에서 반응물이 촉매의 표면에 도달할 때 반응물의 농도는 점차적으로 줄어들게 된다. 촉매 표면에서 멀리 떨어진 지점의 농도가 ∞이고 촉매 표면에서의 농도가 라고 할 때, 정상 상태에서 이 두 농도 사이에 성립되는 관계식은? (단, 은 액상 에서 촉매 표면으로의 물질전달 계수이고, 는 촉매 표면에서의 반응속도 상수이며, 촉매반응은 1차 반응으로 진행된다) ①      ∞ ②      ∞ ③      ∞ ④     ∞ 문 14. 불균일계 촉매반응에서 유효인자(effectiveness factor, )와 틸레 계수(Thiele modulus, )에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 촉매 기공 내의 확산저항이 클수록 유효인자 값은 작아진다. ② 틸레계수 값이 매우 작은 경우( ≪ ), 촉매반응속도는 기공 확산에 의해 제한받지 않는다. ③ 1차 반응에서는   tanh 가 성립한다. ④ 틸레계수가 1을 초과하여 큰 값이 될수록 유효인자 값은 1에 접근한다. 문 15. 2차 비가역반응일 때, 일정한 온도의 정용회분식반응기에서 75 %의 전환율을 얻는데 필요한 반응시간[s]은? (단, 반응물의 초기 농도 ＝ 1 mol L -1 , 반응속도상수 ＝ 1 × 10-4 L mol-1 s -1 ) ① 300 ② 3,000 ③ 30,000 ④ 300,000 반응공학 우 책형 3 쪽 문 16. 다음과 같은 액상의 병렬반응이 연속교반반응기(CSTR)에서 일어나 반응물 A의 유입농도     로부터 80 %의 전환율을 얻었다.   원하는 반응              부반응            이 반응기에서 공간시간()과 R의 총괄수득율()은? ①       ②       ③       ④       문 17. 반응물 A에 대해서 1차 반응으로 알려진 반응이 연속교반반응기 (CSTR)에서 액상으로 진행되고 있다. 공간시간과 속도상수의 곱으로 나타나는 무차원군 Damköhler number가 0.5인 연속교반 반응기(CSTR) 4개를 직렬로 연결하였을 때 전체 반응기를 통해 얻어지는 A의 전환율[%]은? (단,    ) ① 80 ② 70 ③ 60 ④ 50 문 18. Langmuir 흡착등온식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단,   : 기체 의 분압,  : 가 흡착된 표면분율,  : 의 흡착속도상수,  : 의 탈착속도상수) ① 흡착속도식은    로 주어진다. ② 탈착속도식은  로 주어진다. ③ 평형상태에서       로 주어진다. ④ Langmuir 흡착등온식은       로 주어진다. (단,     ) 문 19. 연속반응      가 연속교반반응기(CSTR)에서 진행되고 있다. 이 반응기에서 의 농도를 최대로 하기 위한 의 전환율은? (단, 반응속도 상수 :    ×  min   ,   × min   ) ①   ②   ③   ④   문 20. 부피가 인 케모스타트(미생물이 들어 있는 연속교반반응기) 에서 균체를 생산하고자 한다. 무균 공급액의 유속은     이며, 포도당(기질)의 농도는   이다. 균체 생산속도는      이고, 수율은   포도당 균체세포 인 경우, 정상 상태에서 운전되는 케모스타트의 유출액에서 균체세포의 농도는 포도당 농도의 몇 배인가? (단, 는 반응기 내 포도당 농도이며,           ) ① 0.6 ② 2.6 ③ 5.6 ④ 9.6