2016 서울시 7급 반응공학 문제 정답 - 2016.6.25.

 

반응공학_7급_A형정답(2021-04-30 / 282.0KB / 192회)

 

 Ⓐ - 13 1. 다음 중 촉매에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은? ① 반응속도를 변화시킨다. ② 반응평형상수를 변화시킨다. ③ 전이상태이론에 의하면 활성화에너지를 변화시킨다. ④ 반응수율과 선택도에 영향을 준다. 2. 비가역 1차 등온 액상반응(A→R)을 혼합흐름반응기(CSTR) 에서 진행하여 50%의 전화율을 얻었다. 이 반응기에 동일한 크기의 혼합흐름반응기를 직렬로 연결할 경우, 최종 전화율이 90%와 95% 사이에 존재하기 위해 추가로 필요한 반응기의 수로 옳은 것은? ① 1개 ② 2개 ③ 3개 ④ 4개 3. 다음의 액상 반응이 혼합흐름반응기(CSTR)에서 일어난다. 반응물 A의 초기농도가 2mol/L일 때 전화율이 0.5였다면, 생성물 R의 최종농도는?    ,      , =2L ․ mol-1 ․ min-1    ,    , =8min-1 ① 0.1mol/L ② 0.2mol/L ③ 0.5mol/L ④ 1.0mol/L 4. 반응온도를 500K에서 600K으로 증가시켰을 때, 반응속도 상수가 3배 증가하였다. 이 반응에 대한 활성화에너지()로 옳은 것은? (단, 반응속도상수는 Arrhenius 관계식을 따르며, 은 기체상수이다. ln2 = 0.7, ln3 = 1.1로 가정한다.) ①  = 2100 ②  = 2800 ③  = 3000 ④  = 3300 5. A → R 단일 반응이 크기가 같은 2개의 혼합흐름반응기 (CSTR)에서 일어난다. 전체반응의 전화율은 90%이고, 전체 전화율의 2/3는 첫 번째 반응기에서 달성되고 나머지는 두 번째 반응기에서 달성된다고 할 때, 이 반응의 반응차수는 얼마인가? ① 0차 ② 0.5차 ③ 1차 ④ 2차 6. 비가역 1차 액상 기초반응 A→B를 회분식반응기에서 진행 할 때, 초기농도 1mol/L의 반응물 A를 넣고 시간에 따른 농도를 측정하였더니 다음 표와 같았다. 시간(분) 0 300 600 900 1200 A의 농도(mol/L) 1 0.5 0.33 0.25 0.2 초기농도를 0.5mol/L로 바꾸어 반응시킬 때, 10시간 후의 전화율은 얼마인가? ① 0.5 ② 0.33 ③ 0.25 ④ 0.1 7. 발열가역반응의 최적 조작(반응전화율을 극대화하고 반응기 부피를 최소화 할 수 있는 조작)을 위해서 필요한 반응기 온도의 조작 방법으로 가장 옳은 것은? ① 최대한 높은 온도에서 유지한다. ② 최대한 낮은 온도에서 유지한다. ③ 초기에는 높은 온도에서 운전하다가 점차 온도를 감소시 킨다. ④ 초기에는 낮은 온도에서 운전하다가 점차 온도를 증가시 킨다. 8. 다음 중 체류시간분포(E(t))에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은? ① 모든 시간구간에 대해 적분하면 1이다. 즉,  ∞    ② 이상반응기 PFR의 E(t)는 지수함수이다. ③ E(t)를 이용하여 전화율을 구할 수 있다. ④ 평균체류시간을 구할 수 있다. 9. 다음 중 옳지 않은 것은? ① 분자도(molecularity)는 반응에 참여하는 분자의 수이다. ② 비균일상 반응(heterogeneous reaction)의 반응속도는 물질전달 속도의 영향을 받는다. ③ 반응차수에 따라 반응속도상수의 단위는 다르다. ④ 화학반응의 속도식은 항상 화학양론식에 대응한다. 10. 아래는 일산화탄소의 비해리 흡착 반응식이고, 이 반응은 기초반응으로 취급할 수 있다. 다음 중 옳지 않은 것은? CO + S ⇄ CO ․ S  : 흡착반응속도상수  : 탈착반응속도상수 K : 흡착평형상수 ① 흡착속도는 CO 분압에 비례한다. ② 탈착속도는 점유된 활성점의 농도에 비례한다. ③ 흡착속도는 빈 활성점의 농도에 비례한다. ④ 흡착평형상수는 온도와 무관하다. Ⓐ - 14 11. 1차 비가역 균일계 기상 기초반응(A → 3B)을 진행하였다. 초기에 A와 불활성기체가 각각 75%, 25%씩 존재하고, 일정 온도 및 일정 압력에서 부피가 변하는 회분식반응기를 이용할 경우, 반응기 부피가 75% 증가하는 데 걸리는 시간은 얼마인가? (단, 반응속도상수 =0.1min-1, ln2=0.7로 가정 한다.) ① 7분 ② 10분 ③ 11분 ④ 14분 12. 실제 혼합흐름반응기(CSTR)는 여러 가지 이유에 의해 비이 상적(non-ideal)인 거동을 보이기도 한다. 이렇게 비이상적 인 거동을 일으킬 가능성이 있는 이유로 가장 옳지 않은 것은? ① 여러 반응물이 충분히 혼합되기까지 걸리는 시간이 길다. ② 반응물의 흐름이 정체되어 있는 지역이 존재한다. ③ 반응기 내 온도분포가 매우 균일하다. ④ 반응물이 다양한 상(phase)으로 존재한다. 13. 2차반응에서 반응속도를 결정하는 직접적인 인자로 옳지 않은 것은? ① 점도 ② 온도 ③ 농도 ④ 촉매 14. 1차 비가역 등온 액상반응(A → B)과 2차 비가역 등온 액 상반응(2C → D)을 같은 크기의 회분식반응기에서 진행하 였다. 반응물 초기농도를 1mol/L로 동일하게 하였을 때, 각 각의 반응에서 초기 반응물의 90%가 소모될 때까지 걸리는 시간의 차이는? (단, 1차 반응속도상수 =0.1min-1, 2차 반응 속도상수 =0.2L ․ mol-1 ․ min-1이고, ln10=2.3으로 가정 한다.) ① 20분 ② 22분 ③ 23분 ④ 25분 15. 비가역 등온 액상반응(A →B)을 회분식반응기에서 진행한 결과, 반응물 A에 대한 반응차수가 차임을 보였다. 반응물 A의 초기농도(  )와 반감기(  ) 사이의 관계가 다음의 그림과 같다면, 반응차수()에 대해 옳게 표현한 것은? ①  =0 ② 0<  < 1 ③  =1 ④  > 1 16. 2A ⇄ B + C 로 표시되는 기초 액상 비누화 반응이 혼합 흐름반응기(CSTR) 내에서 수행되었다. 정반응 속도상수  = 0.1L ․ mol-1 ․ min-1이고, 반응평형상수 =1, 반응 전 A, B, C의 농도는 각각  =2mol/L, = =0mol/L, 반응기에 공급되는 유량은 1mol/min이다. 평형 전화율의 80%를 달성하는 데 필요한 반응기의 부피는? ① 3L ② 4L ③ 5L ④ 6L 17. 아래의 암모니아 생성 반응에서 암모니아의 수득률을 높 이기 위한 반응조건으로 옳은 것은? N2(g)+ 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) + 22kcal/mol ① 저온 고압 ② 고온 고압 ③ 저온 저압 ④ 고온 저압 18. 부피와 밀도의 변화가 없는 등온 비가역 2차 액상 반응 (A→B)을 부피의 비(VCSTR/VPFR)가 10인 혼합흐름반응기 (CSTR)와 플러그흐름반응기(PFR)에서 각각 진행하면 최종 전화율은 얼마인가? ① 0.6 ② 0.7 ③ 0.8 ④ 0.9 19. 다음의 1차 액상 병렬반응이 회분식반응기에서 진행되고 있다. 반응속도상수가 모두 같은 값을 가질 때(== ), 시간()에 따른 A, R, S의 농도() 변화를 나타낸 것으로 옳은 것은? ① ② ③ ④ 20. 다음 그림은 3개의 평행한 지류로 이루어진 3개의 플러그 흐름반응기(PFR)를 보여주고 있다. 전체 원료의 양(F0)을 각각 20%, 30%, 50%의 비율로 각 지류에 있는 반응기에 공급하였을 때, 3개의 반응기 부피(  ,  ,   ) 사이의 관계식으로 옳은 것은? (단, 각 지류의 전화율은 동일하다.) ① 15  = 10  = 6  ② 10  = 15  = 6  ③ 6  = 10  = 15  ④ 6  = 15  = 10 