2020 국가직 7급 반응공학 문제 정답 - 2020.9.26.

 

반응공학-나정답(2021-05-29 / 217.7KB / 289회)

 

 2020년도 국가공무원 7급 공채 필기시험 반응공학 나 책형 1 쪽 반응공학 문 1. 자동촉매반응(autocatalytic reaction)에 해당하는 반응식은? ① → ↘  ② →→ ③ → ④ → 문 2. 화학 반응속도를 몰농도로 표현할 때, 비가역 0차 반응과 비가역 2차 반응에서 속도상수 의 단위를 바르게 연결한 것은? (단, 시간의 단위는 min이고 부피의 단위는 L이다) 0차 반응 2차 반응 ① mol L -1 min-1 L mol-1 min-1 ② L mol-1 min-1 mol L -1 min-1 ③ mol min-1 L mol-1 min-1 ④ mol min-1 mol L -1 min-1 문 3. 등온 혼합흐름 반응기 2개를 직렬로 연결하여 1차 액상 반응을 동일한 온도에서 진행한다. 최종 전환율이 주어질 때, 두 반응기 크기의 합이 최소가 되는 배치는? ① 작은 반응기를 먼저 배치한다. ② 두 반응기의 크기를 같게 한다. ③ 큰 반응기를 먼저 배치한다. ④ 반응기의 크기에 무관하다. 문 4. 다음 차 화학 반응속도식으로부터 얻어지는 반감기()는? (단,   이고, 는 의 초기농도이다) →,      ①      ②     ③        ④       문 5. 1차 액상 반응   의 반응속도상수 는 0.1 s -1이다. 농도가 0.5 mol L -1인 순수한 를 유량 1.0 L s -1로 등온 혼합흐름 반응기에 공급하여 생성물 를 1초당 0.1 mol의 속도로 생성시킬 때, 필요한 반응기의 부피[L]는? ① 2.5 ② 5 ③ 25 ④ 50 문 6.      형태의 연속 단분자형 1차 반응이 순수한 로부터 정용 회분식 반응기에서 진행한다. 의 농도가 최대일 때, 의 전환율()은? (단,  ＝ 2 min-1이고  ＝ 4 min-1이다) ① 0.2 ② 0.3 ③ 0.4 ④ 0.5 문 7. 다음과 같이 복합 반응을 중간체 에 대해 유사 정상상태 근사법을 적용하여 근사화된 단일 반응으로 나타낼 때, 유효 속도계수 ( )는? (단, 는 의 농도이다) 복합 반응:      ,      ,    근사화된 단일 반응: →,    ①     ②     ③     ④     문 8. 등온 정압하의 변용 회분식 반응기에서 균일계 기상반응 →를 진행한다. 반응초기에 1몰의 와 3몰의 만을 반응기에 넣을 때, 전환율()로 나타낸 의 농도()는? (단, 기체는 모두 이상기체이고 는 의 초기농도이다) ①   ②   ③    ④    2020년도 국가공무원 7급 공채 필기시험 반응공학 나 책형 2 쪽 문 9. 등온 플러그흐름 반응기에서 균일계 2차 비가역 액상 반응 →를 진행하여 전환율 50 %를 얻었다. 이 반응의 전환율을 75 %로 높이기 위한 방법으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, 제시된 조건 이외의 다른 조건은 변화시키지 않는다) ㄱ. 반응기 부피를 1/3로 줄인다. ㄴ. 부피 유량을 3배로 늘린다. ㄷ. 온도를 올려서 속도상수 값을 3배로 늘린다. ㄹ. 의 초기농도를 3배로 늘린다. ① ㄱ, ㄴ ② ㄱ, ㄷ ③ ㄴ, ㄹ ④ ㄷ, ㄹ 문 10. 다음과 같이 일산화이질소() 분해반응의 속도법칙이 주어질 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? →  ,   ′    ① 산소의 농도가 매우 낮아  ≫ ′ 이면, 이 반응의 일산화 이질소에 대한 겉보기 반응차수는 －1차이다. ② 산소의 농도가 충분히 커  ≪ ′ 이면, 이 반응의 산소에 대한 겉보기 반응차수는 －1차이다. ③ 이러한 형태의 속도식은 고체 촉매에 의해 촉진되는 액체반응 및 기체반응에서 흔하게 나타난다. ④ 반응성 중간체를 수반하는 균일반응에서도 이러한 형태의 속도식이 얻어진다. 문 11. 직렬로 연결된 동일한 크기와 온도의 혼합흐름 반응기에서 1차 액상 반응이 진행될 때 전환율은 담쾰러(Damköhler) 수로 표시할 수 있다. 담쾰러 수가 1일 때, 전환율이 80 %를 넘기 위해 필요한 반응기의 최소 개수는? ① 1개 ② 2개 ③ 3개 ④ 4개 문 12. 액상 이성질화 평형반응   의 250 K에서 반응평형상수가 3.0이고, 반응열( )은 －8,314 J mol-1이다. 400 K에서 이 반응의 반응평형상수를 이라 할 때, ln 값은? (단, 와 의 열용량은 동일하고, 기체상수  ＝8.314 J mol-1 K -1, ln ＝1.1이다) ① －1.4 ② －0.4 ③ 2.6 ④ 3.6 문 13. Thiele 계수는 촉매반응에서 속도결정단계를 판단할 수 있는 중요한 파라미터이다. Thiele 계수가 1보다 매우 작을 때, 속도 결정단계는? ① 표면반응 ② 외부확산 ③ 내부확산 ④ 반응물의 흡착 문 14. 구형 고체 연료의 연소 과정은 수축핵 모델(shrinking core model)로 설명할 수 있다. 이 모델의 반응 5단계를 순서대로 바르게 나열한 것은? (단, 고체 연료의 크기는 변하지 않는다) ㄱ. 기체 반응물이 입자를 둘러싸고 있는 기체경막을 통하여 고체 표면으로 확산하는 단계 ㄴ. 미반응 핵 표면에서 기체 반응물과 고체가 반응하는 단계 ㄷ. 기체 생성물이 기체경막을 통하여 유체 본체로 확산하는 단계 ㄹ. 기체 반응물이 회층(ash layer)을 통과하여 미반응 핵 표면으로 침투 및 확산하는 단계 ㅁ. 기체 생성물이 회층(ash layer)을 통과하여 고체 바깥 표면으로 확산하는 단계 ① ㄱ → ㄹ → ㄴ → ㄷ → ㅁ ② ㄱ → ㄹ → ㄴ → ㅁ → ㄷ ③ ㄹ → ㄱ → ㄴ → ㄷ → ㅁ ④ ㄹ → ㄱ → ㄴ → ㅁ → ㄷ 문 15. Arrhenius 법칙에 대한 설명으로 옳은 것은? ① ln대 의 플롯은 양의 기울기를 가진 직선이다. ② 높은 활성화 에너지를 갖는 반응은 낮은 활성화 에너지를 갖는 반응보다 온도에 덜 민감하다. ③ 모든 반응은 고온일 때가 저온일 때보다 온도에 더욱 민감하다. ④ 빈도인자의 단위는 반응차수에 따라 달라진다. 문 16. 비등온반응기를 설계할 때 온도와 전환율의 관계식을 얻기 위해 필요한 것이 아닌 것은? ① 생성엔탈피 ② 열용량 ③ 열확산계수 ④ 에너지수지식 2020년도 국가공무원 7급 공채 필기시험 반응공학 나 책형 3 쪽 문 17. 등온 회분식 반응기에서 반응물 와 촉매 에 의하여 정밀도 균일계 촉매반응이 다음의 두 경로로 일어나고 있다. 이에 대한 속도식은? (단, 는 의 농도이고, 두 반응은 모두 기초반응법칙을 따른다)   ,    ①       ②      ③        ④      문 18. 플러그흐름 반응기에서 반응물 에 대해 다음 비가역 1차 액상 반응이 경쟁적으로 진행된다. 두 반응의 속도상수 값이 동일할 때, 생성물 의 농도()를 공간시간()의 함수로 옳게 나타낸 것은? (단, 는 의 초기농도이며, 생성물 와 의 초기농도는 0이다) →,     →,     ①   ②   ③    ④     문 19. 회분식 반응기에서 균일계 액상 반응 →를 진행하여 목표 전환율을 달성하는 데 걸린 반응시간이 15 min이다. 이 반응을 동일한 온도에서 운전되는 플러그흐름 반응기에서 진행한다. 반응물  의 유입 몰유속은 50 mol min-1, 유입 농도는 5 mol L -1일 때, 목표 전환율을 달성하는 데 필요한 플러그흐름 반응기의 부피[L]는? ① 50 ② 75 ③ 100 ④ 150 문 20. 등온 플러그흐름 반응기에서 →인 비가역 기초반응을 액상에서 수행하여 반응물 의 전환율을 25 %로 얻었다. 동일한 반응기 2개를 첫 번째 반응기에 추가하여 직렬로 연결했을 때, 얻을 수 있는 반응물 의 최종 전환율[%]은? ① 25 ② 30 ③ 50 ④ 75