2017 국가직 7급 반응공학 문제 정답 - 2017.8.26.

 

반응공학-가정답(2021-05-10 / 205.0KB / 148회)

 

 반응공학 가 책형 1 쪽 반응공학 문 1. 혼합흐름 반응기에서 A → R인 비가역 1차 반응이 진행된다. 전환율 80 %를 얻기 위해 필요한 공간시간은? (단, k는 반응속도 상수이다) ①  ②   ③   ④   문 2. 회분식 반응기에서 2A → 2R인 기초반응이 진행된다. 반응 개시 5분 후에 50 %의 A가 소모되었다면, 전환율 80 %가 되는 데 걸리는 시간[min]은? ① 5 ② 10 ③ 15 ④ 20 문 3. 공간시간과 공간속도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 공간속도가 3 h -1이라는 것은 주어진 조건 하에서 1 h당 반응기 부피의 3배에 해당하는 공급물이 반응기에 유입된다는 뜻이다. ② 공간시간은 주어진 조건에서 측정된 반응기 부피만큼의 공급물 처리에 필요한 시간을 의미한다. ③ 공간시간의 역수가 공간속도이다. ④ 공간시간은 반응기 부피를 반응기 출구에서의 부피유속으로 나눈 값이다. 문 4. 다음의 액상 기초반응이 회분식 반응기에서 진행된다. 반응물 A와 B의 초기농도가 10 mol L -1와 2 mol L -1이고 제한반응물(limiting reactant)의 전환율이 100 %일 때, 제한반응물과 제한반응물이 아닌 반응물의 최종농도[mol L -1]를 바르게 나열한 것은?    →    제한반응물 제한반응물이 아닌 반응물의 최종농도 ① A 1 ② B 1 ③ A 4 ④ B 4 문 5. 다음과 같은 가역 액상 기초반응에서 농도가 각각 3 mol L -1인 반응물 A와 B만 초기에 존재한다. 평형상태에서 A의 전환율이 50 %일 때, 이 반응의 평형상수[L mol-1]는?          ①   ②   ③  ④   문 6. 발열 가역반응에서 반응온도의 조작에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 반응온도를 높이면 평형전환율은 감소한다. ② 반응온도를 높이면 평형상수값은 감소한다. ③ 최적온도진행(optimum temperature progression)을 따르면 주어진 반응물의 전환율에 대하여 반응물 유입량에 대한 반응기 부피의 비를 최소화할 수 있다. ④ 최대속도궤적(locus of maximum rate)을 따르려면 반응온도는 반응 시작시점에서 낮게 유지할 필요가 있다. 문 7. 1,000개의 박테리아가 존재하는 생선 통조림을 150 °C에서 10분간 열처리하면 100개의 박테리아만 남는다. 1차 반응의 회분식 공정으로 가정할 때, 150 °C로 생선 통조림 안에 있는 1백억 개의 박테리아를 1개로 줄이기 위해 필요한 열처리시간[min]은? ① 100 ② 1,000 ③ 10,000 ④ 100,000 문 8. 혼합흐름 반응기에서 다음과 같은 비가역 액상 1차 반응이 연속적으로 진행된다. R의 최대 수율을 얻기 위해 필요한 반응기의 부피[L]와 R의 최대 수율이 얻어질 때 A의 농도[mol L -1]를 바르게 나열한 것은? (단, A의 초기농도와 부피유속은 각각 6 mol L -1와 4 L min-1이다)       ,   min  ,  min  반응기의 부피 A의 농도 ① 8 1.2 ② 16 1.2 ③ 8 2.0 ④ 16 2.0 문 9. 혼합흐름 반응기에서 반응물 A에 대해 다음 두 반응이 경쟁적으로 진행된다. A의 초기농도가 2 mol L -1일 때, 전환율 50 %를 얻기 위해 필요한 공간시간[min]과 그때 R의 총괄수율(overall fractional yield)을 바르게 나열한 것은?    원하는반응    molL  min         원하지않는반응    molL  min       공간시간 총괄수율 ① 5 0.2 ② 5 0.4 ③ 10 0.2 ④ 10 0.4 반응공학 가 책형 2 쪽 문 10. 이상흐름 반응기에서 체류시간분포에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 는 혼합흐름 반응기의 체류시간, 는 플러그흐름 반응기의 체류시간, 시간   일 때 추적자 농도는 이다) ① 추적자 펄스가 혼합흐름 반응기의 입구로 주입되면, 단일 혼합흐름 반응기의 출구 농도는   로 표현된다. ② 추적자 펄스가 혼합흐름 반응기의 입구로 주입되면, 단일 혼합흐름 반응기의 체류시간분포는   로 표현된다. ③ 단일 플러그흐름 반응기의 체류시간분포는 만큼 지연된다. ④ 혼합흐름 반응기→플러그흐름 반응기 직렬계와 플러그흐름 반응기 → 혼합흐름 반응기 직렬계의 체류시간분포식은 서로 다르다. 문 11. 기체 상태에서 일산화이질소(N2O)는 다음의 두 단계를 거쳐 분해된다. 전체반응의 속도식이   일 때, 1단계와 2단계 반응의 상대적 속도에 대한 설명으로 옳은 것은? ○ 1단계 :     ○ 2단계 :     ① 1단계 반응이 2단계 반응보다 매우 느리며 1단계가 속도결정 단계이다. ② 1단계 반응이 2단계 반응보다 매우 빠르며 2단계가 속도결정 단계이다. ③ 1단계 반응과 2단계 반응의 속도는 유사하다. ④ 알 수 없다. 문 12. 반응물 A와 B로부터 다음 기초반응을 통하여 원하는 생성물 R과 부생성물 S가 생성된다. S에 대한 R의 상대적인 수율을 높이기 위한 반응물의 농도 조건은? (단, 와 는 각각 반응물 A와 B의 농도이다)        ① 를 높인다. ② 를 높인다. ③ 와 를 모두 낮춘다. ④ 농도에 상관없다. 문 13. 플러그흐름 반응기에서 비가역 액상 반응이     의 속도로 진행되고 있다. 반응기로 유입되는 반응물 A의 초기농도가  이고 A의 전환율이 일 때, 반응기에서의 공간시간은? (단, 는 반응속도상수, 는 A의 농도이다) ①   ln   ②      ③     ④    문 14. 다음의 반응 속도식을 갖는 비가역 액상 반응을 직렬로 연결된 두 개의 반응기에서 수행하고자 한다. 혼합흐름 반응기와 플러그 흐름 반응기의 다양한 조합으로 이 반응을 진행시킬 때, 동일한 조건 하에서 부피가 최소로 되는 최적의 반응기 배열은? (단, 반응물 A의 초기농도는 2 mol L -1, 반응 후 A의 최종농도는 0.5 mol L -1이다)  molL min          첫 번째 반응기 두 번째 반응기 ① 혼합흐름 반응기 혼합흐름 반응기 ② 플러그흐름 반응기 플러그흐름 반응기 ③ 혼합흐름 반응기 플러그흐름 반응기 ④ 플러그흐름 반응기 혼합흐름 반응기 문 15. 등온 혼합흐름 반응기에서 1차 기초반응이 진행된다. 반응물의 전환율이 60 %일 때, Damköhler 수는? ① 1.0 ② 1.5 ③ 2.0 ④ 2.5 문 16. 효소반응에 관한 다음의 Michaelis-Menten 속도식에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 는 반응속도, max는 최대반응속도, 은 Michaelis-Menten 상수, [S]는 기질의 농도이다)     max  ① max는 전체효소농도의 함수이다. ② 이 클수록 기질과 효소 사이의 친화도는 증가한다. ③  ≫ 인 경우, 반응속도는 1차반응에 가깝다. ④ 모든 효소 촉매반응은 Michaelis-Menten 식을 따른다. 반응공학 가 책형 3 쪽 문 17. A → R의 비가역 액상 반응이  molL min    의 속도로 진행된다. 반응기를 나가는 흐름의   을 반응기로 재순환시킬 때, 전환율 40 %를 얻기 위해 필요한 공간시간[min]은? (단, 반응물 A의 초기농도는 5 mol L -1이다) ①   ln   ②   ln   ③   ln   ④   ln   문 18. 정상상태의 단열 혼합흐름 반응기에서  → 인 액상 반응이 상변이 없이 진행된다. 온도 20 °C의 순수 반응물 A가 10 mol L -1로 공급된다면, 반응기 온도가 60 °C로 유지될 때의 전환율[%]은? (단, 반응열은   kcal mol-1, 반응기 부피당 열용량은    kcal L -1 K -1이다) ① 20 ② 25 ③ 30 ④ 35 문 19. 촉매반응 시스템에서 반응물이 촉매 내부로의 확산 제한을 받으면서 1차 반응으로 일어나는 경우, Thiele 계수에 영향을 주는 요소가 아닌 것은? ① 촉매 표면에서의 반응속도 상수 ② 촉매의 입자크기 ③ 반응물의 유효 확산계수 ④ 촉매 표면에서의 반응물 농도 문 20. 다음의 액상 반응이 플러그흐름 반응기에서 진행된다. 초기농도가 5 mol L -1인 반응물 A를 10 mol min-1의 속도로 반응기에 공급할 경우, 전환율 80 %를 얻기 위해 필요한 반응기 부피[L]는? (단, ln 5 ＝ 1.6으로 가정한다)  →   molL min         ① 10.8 ② 11.6 ③ 21.6 ④ 23.2