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반응공학-A정답(2021-04-22 / 203.5KB / 130회)
반응공학 A 책형 1 쪽 반응공학 문 1. 2A ＋3B →5C 반응에서 －rA＝10 mol L -1 s -1인 경우, rB와 rC는? rB [mol L -1 s -1] rC [mol L -1 s -1] ① －6.7 4 ② 6.7 4 ③ －15 25 ④ 15 25 문 2. A B의 가역 1차 반응에서 ＝0.014 min-1, ＝0.001 min-1이고, A와 B의 초기 농도가 각각 1 mol L -1와 0.5 mol L -1일 때, 평형에서 A의 농도[mol L -1]는? ① 0.05 ② 0.1 ③ 0.15 ④ 0.2 문 3. 균일 액상 반응에서 0.01 mol L -1의 초기 농도를 갖는 반응물 A가 0.05 L min-1의 부피 유속으로 0.1 L 관형 흐름 반응기(PFR)로 유입되어 다음의 반응식 및 속도식과 같이 진행된다. 이 반응을 연속 교반 반응기(CSTR)에서 동일한 유입 조건으로 수행할 때 같은 전환율을 얻기 위해 필요한 공간시간 τ [min]은? A→R, [mol L -1 min-1] ① 1 ② 2 ③ 3 ④ 4 문 4. 초기에 반응물 A만 존재하는 정압의 등온 회분식 반응기에서 A→B의 기상반응이 일어날 때, B의 농도를 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, 모든 기체는 이상 기체로 가정하고, 는 A의 초기 농도, X는 A의 전환율이다) ① ② ③ ④ 문 5. 비가역 1차 반응 A→R에서 50 %의 전환율에 도달하기 위해 필요한 연속 교반 반응기(CSTR)에서의 공간시간(τc)과 관형 흐름 반응기(PFR)에서의 공간시간(τp)의 비율(τc/τp)로 옳은 것은? ① ln ② ln ③ ln ④ ln 문 6. 다음과 같은 액상 평행 반응이 관형 흐름 반응기(PFR)에서 진행된다. 반응기로 유입되는 반응물 A의 초기 농도는 20 mol L -1이고 반응기 출구에서 A의 전환율은 80 %이다. 이때 반응기 출구에서 원하는 생성물인 R의 농도[mol L -1]는? (단, ln 3 ＝ 1.1로 가정한다) ○ A→R, [mol L -1 min-1] ＝ ○ A→S, [mol L -1 min-1] ＝ ① 10.6 ② 11.6 ③ 12.6 ④ 13.6 문 7. 등온 회분식 반응기에서 반응물 A가 비가역 1차 반응으로 분해되고 있다. 반응속도상수는 0.3 min-1이고 초기 농도 가 2 mol L -1 이면, 4분이 지난 후 반응물 A의 농도[mol L -1]는? (단, e -1.2 ＝0.3 으로 가정한다) ① 0.3 ② 0.6 ③ 0.9 ④ 1.2 문 8. 부피유량이 일정한 관형 흐름 반응기에서 이성질화 반응이 액상 비가역 1차 반응으로 수행된다. 반응물의 유출 농도가 유입 농도의 10 %가 되는 반응기 부피를 V1이라고 할 때, 반응물의 유출 농도가 유입 농도의 1 %가 되는 반응기 부피는? ① 2 V1 ② 5 V1 ③ 10 V1 ④ 100 V1 문 9. 반응엔탈피 변화 ΔHR＝－20 kcal mol-1인 비가역 1차 반응 A B이 10 L의 연속 교반 반응기(CSTR)에서 일어난다. 등온 조건을 유지하면서 90 % 전환율을 얻기 위해 반응기로부터 제거하여야 할 단위시간당 열량[kcal min-1]은? (단, 반응속도상수 k는 15 min-1, A의 초기 농도는 1 mol L -1이다) ① 150 ② 200 ③ 250 ④ 300 반응공학 A 책형 2 쪽 문 10. 액상 비가역 1차 반응 이 30,000 L 부피의 등온 관형 흐름 반응기(PFR)에서 수행되고 있다. 반응속도상수 k가 0.3 min-1이고 A의 유입농도가 1 mol L -1일 때, 전환율 95 %를 얻기 위한 A의 몰유속[mol min-1]은? (단, ln 20 ＝ 3으로 가정한다) ① 1,000 ② 2,000 ③ 3,000 ④ 4,000 문 11. 반응속도상수(k)의 온도(T) 의존성에 관한 아레니우스(Arrhenius) 법칙에 대한 설명으로 옳은 것은? ① k와 T는 선형적 상관관계이다. ② ln k와 T는 선형적 상관관계이다. ③ ln k와 T 은 선형적 상관관계이다. ④ ln k와 lnT 은 선형적 상관관계이다. 문 12. 액상 회분식 반응기에서 다음과 같이 반응물 A로부터 B와 C가 순차적으로 생성된다. 이때, 중간 생성물 B의 농도가 최대가 되는 반응시간을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, 초기에 반응기에는 A만 존재한다) A→B→C, , ① ② ③ ln ④ ln 문 13. 정용 회분식 반응기에서 반감기(half life)를 라 할 때, n차 반응속도 에서 ln (y축) 대 ln(x축)을 그린 직선의 기울기는? (단, 는 A의 초기 농도, ≠이다) ① n ② －n ③ n－1 ④ 1－n 문 14. 연속 교반 반응기(CSTR)와 관형 흐름 반응기(PFR)가 차례로 연결된 반응기 시스템에 8 mol L -1의 초기 농도를 가지는 액상 반응물 A를 공급한다. 연속 교반 반응기 출구에서 A의 농도는 2 mol L -1이고 관형 흐름 반응기 출구에서 A의 농도는 0.2 mol L -1 일 때, 관형 흐름 반응기의 부피는 연속 교반 반응기 부피의 몇 배인가? (단, 반응은 반응물 A에 대하여 2차 반응이다) ① 1 ② 2 ③ 3 ④ 4 문 15. 비가역 1차 반응 A→B을 직렬로 연결된 두 개의 연속 교반 반응기에서 수행하고자 한다. 반응물 A만을 몰유량 로 첫 번째 반응기에 주입한다. 첫 번째 반응기에서 배출되는 A의 몰유량이 0.7 이고, 두 번째 반응기에서 배출되는 A의 몰유량이 0.3 가 되도록 설계할 때, 두 반응기 부피의 합을 음영으로 옳게 표시한 것은? (단, 는 A의 반응속도, 는 A의 전환율이다) ① 0.3 0.7 0 ② 0.3 0.7 0 ③ 0.3 0.7 0 ④ 0.3 0.7 0 반응공학 A 책형 3 쪽 문 16. 회분식 반응기에서 다음과 같은 액상 복합 반응이 일어난다. 초기 농도 ＝2.0 mol L -1, ＝4.0 mol L -1, ＝ ＝0으로 반응이 진행되어, 성분 A와 R의 농도가 각각 ＝ 0.3 mol L -1와 ＝ 1.5 mol L -1가 될 때, 성분 B와 S의 농도는? ○ A ＋ B → R ○ A ＋ R → S [mol L -1] [mol L -1] ① 0.1 2.4 ② 0.2 1.2 ③ 1.2 0.2 ④ 2.4 0.1 문 17. 하나의 반응계에서 다음과 같은 반응들이 각각 주어진 반응속도로 진행된다. 물질 B의 선택도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ○ A→B, ○ A→X, ○ AX →Y, ① B의 선택도는 반응온도에 무관하다. ② B의 선택도는 반응속도상수 k3A에 무관하다. ③ A의 농도를 높이면 B의 선택도가 커진다. ④ k1A/k2A의 값이 바뀌면 B의 선택도도 변화한다. 문 18. 부피가 20 m 3인 연속 교반 반응기(CSTR)에서 정용계 1차 반응 A →R이 50 %의 전환율로 일어나고 있다. 체류시간분포를 측정한 결과, 10 m 3이 무반응 영역(dead zone)으로 반응에 관여하지 않고 있었다. 혼합을 개선하여 완전혼합상태에서 반응기를 운전할 경우의 전환율[%]은? ① 33.3 ② 50.0 ③ 66.7 ④ 75.0 문 19. 불균일계 촉매가 충전된 반응기에서 기상 반응이 일어나고 있다. 외부확산에 의하여 반응속도가 제한될 경우 나타나는 현상으로 옳은 것은? ① 반응속도는 공간속도에 따라 변화된다. ② 반응속도는 촉매입자의 크기에 정확히 반비례한다. ③ 반응속도는 촉매입자의 크기에 무관하게 일정한 값을 가진다. ④ 반응속도는 온도가 높아짐에 따라 지수적으로 증가한다. 문 20. 미카엘리스－멘텐(Michaelis-Menten) 속도식을 따르는 효소 반응을 등온 회분식 반응기에서 수행하고자 한다. 반응 초기 기질의 농도는 이며 미카엘리스(Michaelis) 상수와 최대 반응속도를 각각 과 max라 할 때, 반응시간(t)을 전환율(X)의 함수로 나타낸 식으로 옳은 것은? ① max ln ② max ln max ③ max ln ④ max ln max
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