2013 국가직 7급 반응공학 문제 정답 - 2013.6.22.

 

반응공학-인정답(2021-04-16 / 225.7KB / 125회)

 

 반응공학 인 책형 1 쪽 반응공학 문 1. 부피가 일정한 회분식 반응기(batch reactor) 내에서 다음과 같은 가역 1차 반응이 순수한 A로부터 출발하여 진행된다. 평형에 도달 했을 때 A의 평형전환율이 80 %라고 하면, 이 반응의 평형상수 KC는? A     R ① 1 ② 2 ③ 3 ④ 4 문 2. 다음 그림은 두 개의 평행한 지류로 이루어진 세 개의 플러그흐름 반응기(PFR)를 보여주고 있다. 각 지류 A, B에서의 전환율이 동일하기 위한 공급물의 유량 비율은? V ＝ 60 Liter V ＝ 30 Liter V ＝ 45 Liter 지류 A 지류 B 지류 A 지류 B ① 1/3 2/3 ② 2/3 1/3 ③ 1/4 3/4 ④ 3/4 1/4 문 3. 다음과 같은 반응에 대한 반응속도식을 구하기 위하여 일정한 부피를 갖는 회분식 반응기에서 반응실험을 수행하였다. 만약 이 반응이 기초반응(elementary reaction)이라면, 시간에 따라서 선형적으로 증가하는 농도함수의 표현으로 옳은 것은? A → P ①      ②   ③    ④   문 4. 어떤 반응에서 반응기를 “CSTR －PFR －CSTR”과 같이 직렬로 연결했을 때, 반응기의 크기를 결정하기 위한   과 의 관계를 나타내는 그래프로 옳은 것은? (단, 와 는 각각 A의 반응 속도와 전환율이다) ① 0     ② 0   A ③ 0    A ④ 0   A 문 5. 다음 메커니즘에 따라 2A ＋ B ＋ C → D ＋ B의 반응이 일어날 경우, 전체 반응속도식으로 옳은 것은? A ＋C ⇄ W 빠른 가역평형반응 W＋B → X ＋D 느린 반응 X ＋A → B 빠른 반응 ①     ②      ③      ④     문 6. 공간시간(space time)이 1.5분이고  ＝ 5 mol/이며, 원료 공급이 1분에 1,000 mol로 공급되는 혼합흐름 반응기(CSTR)의 최소 부피[]는? ① 100 ② 200 ③ 300 ④ 400 문 7. 일정 부피의 회분식 반응기에서 A→B 비가역반응이 일어나고 있다. 이 반응은 액상 1차 반응이며, 90 % 전환에 100초의 시간이 걸렸다면, 반응 시작 후 전환율이 99.9 %에 도달하기 위한 반응 시간은? ① 150초 ② 200초 ③ 250초 ④ 300초 반응공학 인 책형 2 쪽 문 8. A→R은 비가역 2차 반응이다. 등온 회분식 반응기에서 A를 어떤 초기농도로 10분 동안 반응시켰을 때 A의 25 %가 전환 되었다. A의 초기농도를 3배로 증가시킨다면 A의 50 %가 전환되기 위한 반응시간은? ① 5분 ② 10분 ③ 15분 ④ 30분 문 9. 반응물 A가 1 mol/의 농도로 4 부피의 CSTR에 공급되어, 등온에서 다음과 같이 반응을 한다. 출구에서의 농도를 측정한 결과 0.5 mol/이었다. 반응기에 공급해야 하는 반응물의 공급속도[ℓ/s]는? A   R        · s mol   ① 0.5 ② 0.75 ③ 1.0 ④ 1.25 문 10. 다음과 같은 액상 반응에서 반응물 A의 농도를 달리하면서 부피가 일정한 회분식 반응기에서 초기 반응속도를 관찰하였으나 반응속도의 변화를 관찰할 수 없었다. 만일 A를 CSTR에 주입 하여 주어진 조건에서 60 %의 전환율을 얻었다면, PFR을 사용 하여 동일한 조건에서 얻을 수 있는 전환율은? A → P ① 50 % ② 60 % ③ 65 % ④ 70 % 문 11. 반응평형에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 온도가 증가할 때 평형전환율은 흡열반응에서는 감소하고 발열반응에서는 증가한다. ② 모든 반응에서 불활성 물질의 감소는 기체반응에서 압력이 증가하는 것과 같은 작용을 한다. ③ 만일 반응평형상수  ≫ 이면 실제로 완전한 전환이 가능 하여 반응을 비가역반응으로 간주할 수 있다. ④ 열역학에 의한 평형상수는 계의 압력, 불활성 물질의 존재 여부, 반응의 속도론에 대해서는 영향을 받지 않고 계의 온도에 의하여 영향을 받는다. 문 12. 불균일계 촉매반응에서 유효인자(effectiveness factor)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 몰수가 늘어나는 반응의 경우 유효인자 값은 커진다. ② 등온반응에서 유효인자의 값은 1보다 클 수 없다. ③ 등온반응인 경우 Thiele 계수가 커지면 유효인자 값은 작아진다. ④ 1차반응의 경우 유효인자는 세공 내의 평균농도를 세공 입구 에서의 농도로 나눈 값으로 표현된다. 문 13. 기체 반응물 A가 부피 50 ℓ의 CSTR 내로 47 °C에서 100ℓ/min의 속도로 들어가고 있다. 이 반응은 부피가 2배로 증가하는 반응이며 전환율은 60 %이다. 반응기 출구에서의 온도는 127 °C이고, 압력은 1 atm으로 일정할 경우, 이때의 공간시간과 평균 체류 시간(mean residence time)은? 공간시간[min] 평균 체류시간[min] ① 0.25 0.25 ② 0.25 0.50 ③ 0.50 0.25 ④ 0.50 0.50 문 14. 액상 1차 반응 A → R이 직렬로 연결된 2개의 CSTR에서 일어 나고 있다. 첫 번째 반응기의 입구와 출구에서 A의 농도가 각각 1과 0.6 mol/ℓ이다. 두 번째 반응기의 부피가 첫 번째 반응기의 6배라고 가정할 때, 두 번째 반응기 출구에서 A의 농도[mol/ℓ]는? ① 0.08 ② 0.10 ③ 0.12 ④ 0.14 문 15. 다음과 같은 반응이 체류시간 τ인 CSTR에서 일어날 때, 반응기 출구에서 B의 농도 에 대한 식으로 옳은 것은? (단, 공급원료에는 A만이 존재하며 그 농도는 로 가정한다) A → B ＝  B → C ＝  B → D ＝  ①     ②     ③   ④     반응공학 인 책형 3 쪽 문 16. 기체 A와 기체 B가 촉매 표면에 흡착하여 AB → C의 이분자 반응(bimolecular reaction)이 일어난다. 표면 반응이 율속 단계 (rate - determining step)이며 Langmuir - Hinshelwood 메커니즘을 따를 때, 속도식의 표현으로 옳은 것은? (단, 생성물 C의 흡착은 일어나지 않으며, 각 기호의 의미는 다음과 같다)  : A의 흡착 평형상수  : B의 흡착 평형상수   : A의 분압   : B의 분압 ′ : 표면 반응의 반응속도 상수 ①     ′   ②       ′   ③      ′   ④        ′   문 17. 다음 그림과 같이 일산화탄소의 흡착은 니켈(Ni) 표면 위에서는 분자흡착하고, 철(Fe) 표면 위에서는 분자가 아닌 산소와 탄소 원자로 해리흡착하는 것으로 알려져 있다. 해리흡착(dissociative adsorption)을 위한 등온선(isotherm)을 나타내는 식으로 옳은 것은? (단,  ,  ․  ,  , 는 각각 흡착 활성점의 총 표면 농도, 산소 원자의 흡착 표면농도, 일산화탄소의 분압, 흡착 평형 상수이다) C ╲ O ⋮  Ni  Ni Ni  분자흡착 C O ⋮ ⋮  FeFe Fe 해리흡착 ①  ․       ②  ․       ③  ․            ④  ․            문 18. 메탄과 염소 분자의 반응은 다음과 같은 라디칼반응 메커니즘을 통하여 일어난다. 이 경우, HCl 생성을 위한 반응속도식에서 메탄과 염소 분자의 농도 각각에 대한 반응차수로 옳은 것은? Cl   Cl․ Cl․CH  HClCH ․ CH ․Cl  CHClCl․ Cl․Cl․  Cl CH Cl ① 1/2차 1/2차 ② 1차 1/2차 ③ 1/2차 1차 ④ 1차 1차 문 19. 부피가 일정한 등온 회분식 반응기에서 다음과 같은 액상의 가역 1차 반응이 일어난다. 1분 후 A의 전환율은 25%이고, 이 반응의 평형전환율은 50 %이다. 반응속도[mol/ℓ․min]를 나타내는 식으로 옳은 것은? (단, ln 0.5의 값은 -0.69이고 ln 0.25의 값은 -1.38 이다) A      R,   mol,    ①     ②     ③     ④     문 20. 2개의 직렬로 연결된 CSTR에서 다음과 같이 액상 반응물 A의 평행반응이 진행된다. 초기농도는         이고 각 반응기의 공간시간은   min   min이다. 첫 번째 반응기 출구에서의 농도가          일 때, 두 번째 반응기 출구에서의 농도는? R    ↗ A ↘ S        ①       ②       ③       ④      