2022 국가직 7급 반응공학 문제 정답 (2차) - 2022.10.15.

 

221015 국가 7급 2차 반응공학-나정답(2022-10-15 / 308.7KB / 221회)

 

221015 국가 7급 2차 반응공학-나정답(2022-10-15 / 549.5KB / 70회)

 

 2022년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 반응공학 나 책형 1 쪽 반응공학 문 1. A→B 기초반응에서 반응속도식이 A  A  [mol L -1 s -1]일 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 은 반응차수, 는 반응속도상수, 는 반응시간, A는 A의 농도, A는 A의 초기농도이다) ①   이다. ② A  A 이다. ③ 의 단위는 L 2 mol-2 s -1이다. ④ A의 소멸속도는 B의 생성속도의 2배이다. 문 2. 등온 플러그흐름반응기(PFR)에서 A   B 액상 1차 반응을 진행한다. A를 99 % 전환하기 위해 필요한 공간시간[s]은? (단, 반응속도상수  ＝ 0.02 s -1이고, ln10 ＝ 2.3이다) ① 57.5 ② 115 ③ 230 ④ 460 문 3. 등온 회분식반응기에서 순수한 A를 반응물로 이용하여 A → B 액상 0차 반응을 1시간 동안 진행하면 A의 전환율은 40 %이다. 반응을 2시간 진행할 경우, A의 전환율[%]은? (단, 다른 조건은 변함없다) ① 40 ② 60 ③ 80 ④ 100 문 4. 등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 순수한 A를 반응물로 이용하여 다음의 액상 반응을 동시에 진행한다. 반응물의 부피 유량이 5 L min-1이고, 반응기 부피가 100 L일 때, A의 전환율은? A   B B  A [mol L -1 min-1],   0.1 min-1 A   C C  A [mol L -1 min-1],   0.4 min-1 ①   ②   ③   ④   문 5. 등온 회분식반응기에서 A → B 액상 2차 반응을 진행한다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 는 반응속도상수, A는 A의 농도, A는 A의 초기농도, A는 A의 전환율이다) ① 반응의 반감기    ln 이다. ② A의 소멸속도 A  A  이다. ③ 반응시간   AA A 이다. ④ A  AA이다. 2022년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 반응공학 나 책형 2 쪽 문 6. 다공성 구형 촉매를 이용한 불균일계 촉매반응에서 내부유효 인자와 Thiele 계수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 내부유효인자는 내부확산 저항이 없는 경우를 가정한 반응속도에 대한 실제 총괄반응속도의 비이다. ② Thiele 계수의 제곱은 촉매입자 내의 확산속도에 대한 표면 반응속도의 비의 척도이다. ③ 촉매입자의 지름이 작아지면 Thiele 계수가 감소하고, 내부 유효인자는 1에 가까워진다. ④ 모든 화학반응에서 내부유효인자의 최댓값은 1이다. 문 7. 등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 A→B 액상 2차 반응을 진행한다. CSTR 부피가 1 L일 때, A의 전환율은 50 %이다. A를 90 % 전환하기 위해 필요한 CSTR 부피[L]는? (단, 반응기 부피 이외의 다른 조건은 변화시키지 않는다) ① 9 ② 18 ③ 36 ④ 45 문 8. 등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 순수한 A를 반응물로 이용하여 반응속도식이 A  A B인 A      B 가역 액상 기초반응을 진행한다. 이 반응의 농도평형상수와 A를 50 % 전환하기 위해 필요한 공간시간[min]을 바르게 연결한 것은? (단, 는 의 농도, A의 초기농도는 2 mol L -1 , 는 0.2 min-1 , 는 0.1 min-1이다) 농도평형상수 공간시간 ① 0.5 5 ② 0.5 10 ③ 2 5 ④ 2 10 문 9. 등온 회분식반응기에서 A  B ⇄ C D 가역 액상 기초반응을 진행한다. A와 B의 초기농도는 각각 5 mol L -1와 4 mol L -1이다. 반응이 평형에 도달하였을 때 B의 전환율이 50 %이면, 이 반응의 농도평형상수는? (단, C와 D의 초기농도는 0 mol L -1이다) ① 1 16 ② 1 8 ③ 1 4 ④ 1 2 문 10. Thiele 계수가 100 이상인 불균일계 고체 촉매반응을 외부확산이 속도제한단계가 아닌 유체속도에서 진행할 때, 다공성 구형 촉매 입자의 지름이 감소함에 따라 총괄반응속도가 증가하였다. 이 반응의 속도제한단계는? ① 촉매 활성점에서의 반응물 흡착 ② 촉매 세공을 통한 반응물의 내부확산 ③ 촉매 활성점에서의 표면반응 ④ 촉매 활성점에서의 생성물 탈착 2022년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 반응공학 나 책형 3 쪽 문 11. 등온 회분식반응기에서 A  B → C  D 액상 반응을 진행 한다. A와 B의 초기농도가 각각 8 mol L -1와 5 mol L -1이고 제한 반응물(limiting reactant)의 전환율이 80 %일 때, 제한반응물과 C의 농도[mol L -1]를 바르게 연결한 것은? (단, C와 D의 초기 농도는 0 mol L -1이다) 제한반응물 C의 농도 ① A 6.4 ② A 9.6 ③ B 8 ④ B 12 문 12. 다음은 등온 회분식반응기에서 진행된 반응물 A의 비가역 액상 2차 반응 실험결과이다. 이 반응의 반응속도상수[L mol-1 h -1]는? (단, A는 A의 농도[mol L -1]이다) 시간[h] 0 1 2 3 4 A           ① 10 ② 20 ③ 30 ④ 40 문 13. 다음 복합반응에서 반응물 A에 대한 생성물 S의 순간 수율(S)은? (단, 는 의 생성속도, A는 A의 농도, S  A S 이다) A R S T R   [mol L -1 s -1] S  A [mol L -1 s -1] T  A  [mol L -1 s -1] ①  A   A ②  A  A ③  A  A ④  A  A 문 14. A →B 등온 액상 1차 반응을 플러그흐름반응기(PFR)와 연속교반 탱크반응기(CSTR)에서 각각 진행한다. 두 반응기에 공급되는 반응물의 부피유량과 초기농도는 동일하다. 두 반응기에서 A의 전환율(A)이 동일할 때, PFR 부피(PFR)와 CSTR 부피 (CSTR)의 비(CSTR PFR )는? ① A A  lnA   ② A A  lnA   ③ A A lnA  ④ A A lnA  문 15. A    B 가역 발열 반응에서 높은 전환율을 얻기 위해 그림과 같이 세 개의 단열 플러그흐름반응기(PFR)와 두 개의 냉각기를 조합하여 반응공정을 구성한다. 흐름에 따른 온도( )와 A의 전환율(A)의 변화는 아래 그래프와 같다. (가) 위치에서의 흐름 온도가 600 K일 때, (나)와 (다) 위치에서 흐름 온도[K]를 바르게 연결한 것은? (나) (다) ① 800 600 ② 800 700 ③ 900 600 ④ 900 700 2022년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 반응공학 나 책형 4 쪽 문 16. 다음 반응메커니즘으로 오존(O)이 산소(O)로 분해된다. O   O  O • O  O •   O O  O •   O 산소 라디칼(O •)에 유사 정상상태 가정(pseudo steady-state hypothesis)을 적용하여 유도한 오존의 소멸속도는? (단, 모든 반응은 기초반응이며,  ,  , 는 반응속도상수이고, 는 의 농도이다) ① O O O ② O O O ③ O O O ④ O O O 문 17. 1 mol L -1의 순수한 A를 반응물로 이용하여 직렬로 연결된 두 개의 등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 A → B 액상 기초반응을 진행한다. 첫 번째 반응기 출구에서 A의 농도가 0.5 mol L -1이고, 두 번째 반응기 부피가 첫 번째 반응기 부피의 2배일 때, 두 번째 반응기 출구에서 A의 농도[mol L -1]는? ① 0.15 ② 0.25 ③ 0.35 ④ 0.45 문 18. 등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 다음의 액상 반응을 진행한다. A  B → R  S A  AB [mol L -1 min-1] A와 B가 1: 1.3의 몰비율로 혼합된 반응물이 반응기에 유입되며, 반응기 입구에서 A의 농도는 2 mol L -1이다. 반응기 부피는 2L이고 출구에서 A의 전환율이 80 %일 때, 반응기 입구에서 A의 몰유량 [mol min-1]은? (단, A는 A의 소멸속도, 는 의 농도이다) ① 1 ② 1.5 ③ 2 ④ 2.5 문 19. 등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 순수한 A를 반응물로 이용하여 A  B  C 액상 1차 반응을 진행한다. A의 전환율이 50 %일 때, 공간시간[min]과 출구에서 B의 농도[mol L -1]를 바르게 연결한 것은? (단, A의 초기농도는 1 mol L -1 , 은 0.1 min-1 , 는 0.2 min-1이다) 공간시간 B의 농도 ① 5   ② 5   ③ 10   ④ 10   문 20.  는 효소반응속도[g L -1 h -1], 은 최대 효소반응속도[g L -1 h -1], 은 미카엘리스 상수[g L -1], S는 기질의 농도[g L -1]일 때, 미카엘리스－멘텐(Michaelis-Menten) 식     S S 을 따르는 효소－기질 반응을 진행한다.  S 를 S에 대해 도시하여 얻은 하네스－울프 플롯(Hanes-Woolf plot)의 기울기가 0.5이고 S  에서 절편이 1.5일 때, 과 을 바르게 연결한 것은?   ① 1 3 ② 1 4 ③ 2 3 ④ 2 4 2022년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 반응공학 나 책형 5 쪽 문 21. 플러그흐름반응기(PFR) 뒤에 연속교반탱크반응기(CSTR)를 직렬로 연결하여 A  B 등온 액상 1차 반응을 진행한다. 각 반응기에서 공간시간이 동일할 때, CSTR 출구에서 A의 농도는? (단, A는 A의 초기농도, 는 반응속도상수,  는 공간시간이다) ①  A ②  A ③  A ④  A 문 22. 정상상태 단열 플러그흐름반응기(PFR)에서 3 mol L -1의 순수한 A를 반응물로 이용하여 상변화 없는 A → B 발열 액상 반응을 진행한다. 반응기 입구와 출구에서 온도가 각각 400 K과 460 K일 때, 반응기 출구에서 A의 전환율은? (단, 반응열 ＝ －25 kcal mol-1 , 반응기 부피당 열용량  ＝1,000 cal L -1 K -1이며, ,  및 는 모두 온도에 무관하며, 일정한 값을 갖는다) ① 0.8 ② 0.85 ③ 0.9 ④ 0.95 문 23. A  B → C 기상 반응이 고체 촉매상에서 다음의 흡착 및 표면반응 과정을 거쳐 진행된다. 흡착: A  S    A∙S 표면반응: A∙S  B   C  S 정상상태에서 표면반응이 속도제한단계일 때, 총괄반응속도식으로 옳은 것은? (단, S는 촉매 표면 활성점 위에 반응물이 흡착되지 않은 빈자리(vacant site), A∙S 는 S에 흡착된 A, 는 촉매 표면 활성점의 전체 농도, 는  기체의 분압, 는 흡착평형 상수, 는 표면반응속도상수이다) ① AB ② A A ③ A B ④ A AB 문 24. 등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 A  B → C 액상 반응을 진행한다. C의 생성속도가 10 mol L -1 s -1이고 A의 전환율이 90 %일 때, 공간시간[s]은? (단, A의 초기농도는 10 mol L -1이다) ① 0.9 ② 1.2 ③ 1.5 ④ 1.8 문 25. 다음은 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 비등온 반응이 진행될 때, 발생열  와 제거열  를 이용하여 다중정상상태의  에 관한 안정성을 나타낸 그림이다. 안정적인 정상상태로 운전되고 있는 지점만을 (가) ～(다)에서 모두 고르면? (단,  는 온도이다) ① (가) ② (나) ③ (가), (다) ④ (가), (나), (다)