2021 서울시 연구직 화학공학개론 문제 정답 - 2021.10.16.

 

화학공학개론_연구사정답(2021-10-16 / 304.7KB / 328회)

 

 화학공학개론(연구사) B책형 1/3쪽 1. 혼합가스는 와 같은 몰 퍼센트로 구성되어 있다. Cl2의 질량 퍼센트[wt%]는? (단, N2, O2, Cl2의 분자량은 순서대로 28, 32, 70.9이고, Cl2의 질량 퍼센트는 소수점 둘째 자리에서 반올림한다.) N2 : 24.2mol%, O2 : 37.5mol%, Cl2 : 38.3mol% ① 15.7 ② 20.7 ③ 36.6 ④ 59.1 2. 화합물 A가 B로 전환되는 반응은 1차 비가역 액상 반응 으로 진행한다. 그리고 화합물 A가 C로 전환되는 반응은 2차 비가역 액상 반응으로 진행하고, 이의 반응속도 상수()는 화합물 A가 B로 전환되는 반응의 반응속도 상수()의 2배이다. 이 반응들에서 화합물 A의 농도가 초기 농도의 절반으로 감소되는 데 걸리는 시간이 동일 할 때, 화합물 A의 초기 농도는? ① ln  ② ln  ③ ln  ④ ln  3. 의 ㈎는 두 원자 사이의 거리(r)에 따른 에너지(u)를 표현하는 레나드-존스(Lennard-Jones) 퍼텐셜 모델을 나타낸다. 이 모델은 ㈏의 식으로 표현 가능하다. 이 식에서, 지수 A와 B의 합은? ㈎ ㈏ =4ε[(σ/)A-(σ/)B ] ①5 ②8 ③ 13 ④ 18 4. 균일계 기상 분해반응 2A(g)→ B(g)+2C(g)은 와 같이 1차 반응속도식을 따른다. 일정한 온도와 압력 조건에서 초기농도 0.5mol/L의 순수한 A가 40mol/h의 속도로 공급될 때 50%의 전환율을 얻기 위해 필요한 플러그흐름 반응기의 부피[L]는? (단, ln2=0.7이다.)      h  ① 20 ② 24 ③ 28 ④ 32 5. 순환비가 2인 등온 순환 플러그흐름 반응기에서 2차 액상 반응(A→B)으로 반응시켜 60%의 전환율을 얻었다. 만일 반응계의 순환류를 폐쇄시킬 경우, 전환율은? (단, 다른 조건은 그대로 유지하고, 소수점 셋째 자리 에서 반올림한다.) ① 0.43 ② 0.57 ③ 0.71 ④ 0.86 6. 넓이가 2.0m2 인 두 개의 흑판이 평행하게 있다. 두 흑판의 온도가 각각 300K와 400K일 때, 복사에 의해 400K의 흑판 에서 300K의 흑판으로 전달되는 열에너지 전달량[W]은? (스테판 볼츠만 상수는 5.0×10-8W/m2 ․ K4 이고, 흑판의 복사능은 1이다.) ① 1,650 ② 1,750 ③ 1,850 ④ 1,950 7. 원통관에서 비압축성 흐름의 반지름  방향의 속도 분포가   max       로 주어진다. 이 관에서의 평균 속도[m/s]는? (단, 관 내부에서 이 흐름의 최대속도 max는 14m/s이고, 은 관의 반지름이다.) ①5 ②7 ③ 9 ④ 11 화학공학개론(연구사) B책형 2/3쪽 8. 표면이 매끈한 원형 수평관 내에 밀도가 1000kg/m3 인 유체 A가 흐르고 있다. 유체 A가 완전히 발달된 난류 조건 하에서 질량유량 10kg/s로 흐를 때 압력강하는 100kPa이었다. 만일 밀도가 2000kg/m3 인 유체 B가 유체 A와 완전히 동일한 수평관에서 완전 발달된 난류 조건 하에 질량유량 20kg/s로 흐른다면, 이 때의 압력 강하[kPa]는? (단, 두 경우의 Fanning 마찰계수는 같다.) ① 50 ② 100 ③ 200 ④ 400 9. 1bar, 20℃에서 암모니아를 1.5mol% 포함하는 공기가 암모니아 수용액과 접하고 있다. 암모니아 수용액의 농도가 500mol/m3 일 때, 암모니아의 흡수 플럭스 [mol/m2 ․ s]는? (단, 가스측 총괄 물질 이동 계수는 =3.0×10-6mol/m2 ․ s ․ Pa이고, 암모니아의 헨리 상수는 1.40Pa ․ m3 /mol이다.) ① 2.4×10-3 ② 3.6×10-3 ③ 4.8×10-3 ④ 6.0×10-3 10. 고체의 표면에 수분이 많아 지속적으로 액막이 형성될 때 건구 온도가 50℃이고, 습구 온도가 30℃일 때 단위 면적당 건조 속도[g/m2 ․ sec]는? (단, 열전달 계수는 W/m2 ․ ℃, 습구온도 30℃에서의 기화잠열은 J/g이다.) ①    ②   ③   ④   11. 90℃의 젖은 공기 279kg 중에는 18kg의 수증기가 함유되어 있으며, 상대 습도가 75%라고 할 때, 젖은 공기의 압력[atm]은? (단, 90℃에서의 물의 증기압은 0.2atm이며, 물과 공기의 분자량은 각각 18과 29 이다.) ① 0.5 ② 1 ③ 1.5 ④ 2 12. 50mol 에탄(C2H6)이 과잉 공기에 의해 연소된다. 에탄의 전환율은 80%이며, 연소된 에탄 중 20%는 CO가 생성되는 불완전 연소반응이 진행되고, 그 나머지는 CO2가 생성되는 완전 연소반응이 일어난다. 의 연소반응에 의해 소모된 총 O2의 몰[mol] 수는? 완전 연소반응: C2H6 +   O2 → 2CO2 + 3H2O 불완전 연소반응: C2H6 +   O2 → 2CO + 3H2O ① 50 ② 132 ③ 165 ④ 320 13. 상온에서 내경 200mm인 원형 강관에 시간당 72,000kg의 물이 정상상태로 흐른다. 이 강관의 출구에서 내경이 400mm로 증가할 때, 평균 유출속도의 값[m/sec]은? (단, 강관 입구 및 출구에서의 압력손실은 무시하며 상온에서 물의 밀도는 1.00g/cm3 이다.) ①    ②   ③   ④    14. 1mol/L 농도의 액상 반응물 A가 직렬로 연결된 두 개의 혼합흐름 반응기에 유입된다. 첫 번째 반응기의 출구에서 A의 농도가 0.5mol/L이다. 화학반응은 A에 대하여 2차 비가역 반응이고 첫 번째 반응기()와 두 번째 반응기()의 부피비 가 2일 때, 두 번째 반응기 출구에서 A의 농도[mol/L]는? (단,  =1.4,  =1.7로 계산하고, 유체들의 밀도는 일정하다.) ① 0.15 ② 0.20 ③ 0.35 ④ 0.40 화학공학개론(연구사) B책형 3/3쪽 15. 의 반응식으로 표현되는 반응의 반응엔탈피[kJ/mol] 는? (단, 반응이 일어나는 계의 온도와 압력은 25℃, 1atm으로 일정하게 유지된다. 또한 각 성분의 표준 생성열[kJ/mol]은 NH3(g)=-46, O2(g)=0, NO(g)=90, H2O(g)=-242이다.) 4NH3(g) + 5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(g) ① -106 ② -198 ③ -227 ④ -908 16. 평평한 노 벽(flat furnace wall)이 12cm 두께의 내화 벽돌(열전도도=0.138W/m․ ℃)층에 25cm 두께의 보통 벽돌(열전도도=1.38W/m ․ ℃)층으로 보강되어 축조 되었다. 노 벽의 내부 온도는 750℃이고 보통 벽돌층의 외부 표면 온도는 70℃이다. 열전달 되는 벽 면적 1m2 기준 노 벽을 통한 열손실량의 값[W]은? (단, 소수점 첫째 자리에서 반올림한다.) ① 647 ② 253 ③ 715 ④ 822 17. 처럼 넓은 면과 좁은 면의 반지름이 각각 2cm와 1cm인 잘린 원뿔 모양의 금속 물체를 통해 고온의 넓은 면(=400℃)으로부터 저온의 좁은 면(=100℃)으로 X축 방향으로 열전달이 이루어 진다. 금속의 열전도도()는 200W/m․ ℃이고, 곡면은 완벽하게 단열되어 있다. 정상상태에서 열전달 속도 식이 와 같을 때, 넓은 면으로부터 오른쪽으로 3cm 되는 거리에 있는 지점에서의 온도[℃]는? (단, =3으로 계산한다.) ∙ 열전달 속도식     ×             ① 175 ② 220 ③ 300 ④ 357 18. 50kg의 유기용매 A와 100kg의 유기용매 B로 된 혼합액에 100kg의 물을 가하여 A를 추출한다. 1회 추출하여 얻을 수 있는 A의 질량의 값[kg]은? (단, 유기 용매 B는 물과 전혀 섞이지 않고, 추출액 중의 A의 농도[kg/kg 물]는 추잔액 중의 A의 농도[kg/kg B]의 2배이다.) ①   ②  ③  ④   19. 단 조작을 이용하여 공기에 포함된 암모니아를 물로 흡수하여 제거하고자 한다. 액체의 몰 유량이 기체의 몰 유량의 2배이고 평형선의 식이  3일 때, 흡수 인자의 값은? ①   ②   ③   ④  20. 기체의 확산계수에 대한 설명으로 가장 옳은 것은? ① 기체의 확산계수는 온도가 증가함에 따라 증가한다. ② 기체의 확산계수는 압력과 무관하다. ③ 일반적으로 기체의 확산계수는 액체의 확산계수에 비해 작다. ④ 기체의 확산계수는 기체 분자의 크기와 무관하다. 이 면은 여백입니다.