2022 서울시 7급 반응공학 문제 정답 (10월) - 2022.10.29.

 

반응공학_7급정답(2022-10-29 / 2.04MB / 201회)

 

 반응공학(7급) | | A 책형 || 1/3쪽  1. 일정한 부피 V의 회분식 반응기에서 2차 비가역 액상  반응(2A → 2P, - TA = krck)을 진행한다. 특정 반응조건 (반응물 초기농도 Cao 및 반응온도 T)에서 50%의 전환율을 얻는 데 30분의 시간이 걸렸다면, 동일한 반응 조건에서 90%의 전환율을 얻기 위한 반응시간[분]은? 154  2 108 3 270  4 540  | 6. <보기>는 회분식 반응기를 이용하여 A 반응물의 시간에  따른 농도 변화를 측정한 것이다. 시간에 따른 농도 변화를 고려할 때, 이 반응의 차수는? (단, In2 = 0.7로 가정한다.)  보기 | 시간(분) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 농도(mol/L) | 12.6 | 6.3 | 3.2 | 1.7 | 0.8 |  10차 3 1차  2 0.5차 4 2차  2. 유사정상상태 가정, 즉 PSSH(Pseudo Steady State  Hypothesis)를 위한 전제로 가장 옳은 것은? 1 반응중간체는 형성되고 오랫동안 존재한다. 2 반응기 내의 온도구배가 없다. 3 반응속도의 공간 의존성이 없다. 4 활성중간체 형성의 순 생성속도(net rate of formation)는  0에 가깝다.  7. 비가역 등온 액상 1차 기초반응 A → B (반응속도상수 k)를  부피 VSR인 이상적인 혼합흐름반응기(CSTR)에서 수행하여 전환율 50%를 달성하였다. 동일한 등온반응을 부피 VPER인 이상적인 플러그흐름반응기(PER)에서 수행하여 동일하게 A의 전환율 50%를 달성하였을 때, 이상적인 PFR과 이상적인 CSTR의 부피의 비(VPPR/ VSTR)는? (단, CSTR에서 몰유량은 Fo, 반응물의 입구농도는 Co 이며 반응조건인 온도, 몰유량, 입구농도는 동일하다.) 1 In2  2 1/2. 32  4 In4  3. 가역 액상 기초반응 2A2B가 일어나고 있다. A의 | 초기 몰농도가 5mol/L이고 평형 전환율이 50%일 때,  평형상수[L/mol]는? 1 0.2  20.3 30.4  4 .5  8. 회분식 반응기 내에서 A → D → U 직렬 반응이 있다고  가정하자. A의 전환율이 30%일 때, D의 총괄 수율(overall yield)이 80%라면, U 대비 D의 총괄 선택도(Sar)는? 12.  24 36  48  4. 등온, 등압의 이상적 혼합흐름반응기(CSTR)를 이용하여  기상 1차 기초반응 As(g) → 3A(g)를 수행하고자 한다. 순수한 기체 A가 반응기에 유입되며, 유입되는 A, 의 입구 부피유량은 10L/min, 반응기의 부피는 400L 일 때 CSTR 출구에서 측정한 출구 전환율은 0.5였다. 같은 반응조건(온도, 압력, 입구 부피유량)에서 동일한 반응을 실시하여 출구 전환율을 0.8로 높이고자 한다. 이를 달성할 수 있는 이상적 CSTR의 부피[L]는? 1 1,680  2 1,920 3 2,080  4 2,400  9. <보기>의 가역반응을 순수한 A가 공급되는 이상적인  등온 혼합흐름반응기(CSTR)에서 수행하고자 한다. 반응기에 공급되는 A의 몰유량은 25.0kmol/min이고, 입구 부피유량은 25.0m3/min이다. 반응기 전체에서 등은 조건이 유지되고 있으며, 압력강하 등 반응기 내 기타 압력변화도 존재하지 않는다. 평형 전환율이 0.500일 때 가장 옳지 않은 것은?  (보기) | 2A23B+C  5. 기상 2차 기초반응 2A → B+C를 등온 등압 조건에서  부피가 V인 이상적인 혼합흐름반응기(CSTR)를 이용하여 수행한 결과 출구 전환율 2/3를 달성할 수 있었다. 전환율을 더욱 향상시키고자 유입되는 A의 몰유량을 Fo로 유지 하면서, CSTR의 하류에 상기 CSTR의 절반 부피(V/2)의 이상적인 PFR을 직렬 연결하여 추가 설치하였다. 이 CSTR → PFR 직렬반응기에서 반응이 동일한 조건하에 등온 등압으로 실시되었을 때, 기대되는 최종 전환율의 이론값은?  1 만약 반응이 기상반응으로 진행된다면 A의 평형 농도는 | 약 0.333mol/L이다.  2 만약 반응이 기상반응으로 진행된다면 C의 평형 농도는 | 약 0.167mol/L이다.  3 만약 반응이 비압축성 용액상의 액상반응으로 진행된다면 | A의 평형 농도는 0.500mol/L이다. 4 만약 반응이 비압축성 용액상의 액상반응으로 진행된다면  B의 평형 농도는 0.250mol/L이다.  56 |  반응공학(7급) A 책형 || 2/3쪽  10. 반응물 A와 B가 같은 몰유량으로 공급되고 있는 어떤 | 12. A에서 B를 생성하는 1차 비가역 반응(A→B, -r = kACA)이  흐름반응기에서 비가역 기상반응 A+B→2C가 단열 플러그흐름반응기(PFR)에서 진행되며, 전환율이 87%이다. 조건 하에서 일어나고 있다. 해당 반응조건에서 이 반응은 동일한 크기의 혼합흐름반응기(CSTR)에서 동일한 조건으로 발열반응이며, 레벤스필 플롯(Levenspiel plot)이 보기 1>과 반응이 진행되었을 때의 전환율에 가장 가까운 값[%]은? 같이 주어져 있다. 〈보기 2)에서 옳은 것을 모두 고른 (단, In0.13 = -2로 가정한다.) 것은? (단, 사용되는 모든 흐름반응기는 이상반응기 (ideal 1 33  2 56 reactor)이며, FA는 공급되는 A의 몰유량, - TA는 반응 3 67  487 속도이다.)  보기 1)  13. 회분식 반응기에서 기상 비가역 반응이 3A → P로 진행된다. (도표상의 각 선분은 모두 직선임.) 60 -  반응 시간 동안 온도와 압력은 일정하고, 반응 혼합물의  부피는 3분 동안 40% 감소하였다. 초기 반응 혼합물은 Lee (mi) 30  190%가 A, 10%가 비활성 기체로 구성되어 있고, 반응이 1차라고 가정할 때, 1차 반응의 속도 상수에 가장 가까운  값[min 1]은? (단, In3 = 1.1으로 가정한다.) 1 0.22.  2 0.36 10.2 0.4 0.6 0.8  3 0.44  4 0.64 전환율  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  ---------------  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  보기 2) ᄀ. 40% 전환율을 달성하는 단일 혼합흐름반응기(CSTR)의 | 부피는 4m이다. ᄂ. 40% 전환율을 달성하는 단일 플러그흐름반응기(PFR)의 | 부피는 6m2이다.  ᄃ. CSTR 1기와 PFR 1기를 CSTR(상류) -PFR(하류)  순으로 직렬로 배치하여 전환율 60%를 달성하였을 때, 이 직렬반응기의 전체 부피의 이론적인 최솟값은  10m이다. 2. 출구 전환율 30%를 달성하는 CSTR이 있을 때, 최종  전환율을 50%로 올리기 위해서 CSTR의 하류에 직렬로  연결하여 추가 설치해야 하는 PFR의 부피는 4m이다. 고, 출구 전환율이 50%인 단일 CSTR의 부피에서 출구  전환율이 50%인 단일 PFR의 부피를 뺀 값은 8m이다.  14. 액상 1차반응 A → D+ U 를 이상적인 등온 혼합흐름  반응기 (CSTR)에서 수행하였다. CSTR의 공간시간이 1분 30초였을 때 출구 전환율이 75%였다. 동일한 온도와 몰유량에서 동일한 출구 전환율 75%를 달성할 수 있는 이상적인 등온 플러그흐름반응기(PFR)의 공간시간에 가장 가까운 값[초]은? (단, 1n2 = 0.7로 가정한다.) 1 36  2 42 3 54  4 66  | 15. 1차 연속 반응 (A  B C C)에서 A와 B 사이에서  1 ᄀ, ᄂ 3 ᄀ, ᄃ,  2 ᄂ, ᄅ 4 ᄃ, ᄅ, 고  일어나는 정반응과 역반응이 모두 매우 빠르게 일어나 B에서 C를 생성하는 비가역 반응이 율속 단계이다. 이때, C의 생성 속도식은?  kika  kr ko t ks  11. 연속흐름 반응기에서 등은 (625K), 등압 기상 비가역 반응 |  A+1/2 B → C가 일어난다. 초기 반응물은 50% A와 50% B의 몰비율로 구성되어 있다. 반응물은 이상기체로 가정하고, 압력은 40atm, 기체 상수는 0.08atm-L/mol-K, A의 전환율은 80%일 때, 반응 후 A와 C의 농도(mol/L]는?  A의 농도  C의 농도  02.  0.1  0.1  16. 반응속도상수가 k=0.2min 1인 1차 액상 반응이 연속  혼합흐름반응기 (CSTR)에서 수행된다. 공간시간이 T= 5min 인 똑같은 크기의 연속 혼합흐름반응기 4개가 직렬로 연결되어 있다. 첫 번째 반응기의 입구 농도가 3mol/L일 때 네 번째 반응기의 입구 농도[mol/L]는? 1 0.188  2 0.375 3 0.750  4 1,500  0.4  0.2.  0.2.  0.2  0.4  |반응공학(7급) | A 책형 || 3/3쪽 |  17. <보기>는 바이오매스 반응에서 기질(S)과 세포(C)가  반응하여 더 많은 세포와 생성물을 생성하는 것을 표현 하는 식이다. 가장 옳지 않은 것은? (단, CG는 기질의 농도, C는 세포의 농도이고, k와 KG는 상수이다.)  (보기) 기질(S) + 세포(C) → 더 많은 세포 + 생성물(P)  kCsCc Tp = K+ Cs  1 매우 낮은 기질농도에서 총괄반응 차수는 2차이다. 2 생성물을 얻음에 있어 기질농도와 세포농도는 항상  비례관계에 있다. 3 매우 높은 기질농도에서 총괄반응 차수는 1차이다. 4 생성물을 얻음에 있어 세포 농도의 반응차수는 항상  1차이다.  18. 일정 온도 및 일정 압력에서 부피가 변하는 회분식  반응기를 이용하여, 비가역 반응(3 A → B + C)을 진행 하였다. 초기에 A 75%, 불활성기체 25%가 혼합되었다고 하였을 때, 반응이 진행되는 30분 동안 부피가 25% 감소 하였다면, 전환율[%]은? 1 25  2 50 3 75  4 100  max  19. 특정 효소가 Michaelis-Menten 속도 공식을 따라 반응하고,  경쟁적 억제제의 참여가 가능하다. 경쟁적 억제제의 농도가 4배로 증가하였을 때, 겉보기 최대속도(VM)의 기존 대비 비는? 1 0.25  20.5 31  44  20. 관형흐름반응기(PFR) 내에서 〈보기〉와 같은 액상  반응이 일어난다. 초기 A 농도는 40mol/m2이고, 전환율 (X)이 0.9일 때, 반응 후 C의 농도[mol/m3]는? (단, In5 = 1.6으로 가정한다.)  <보기> . LB rg=kica, ki = 2 (m3/mol).min-1  *C rc=k2C2, k2=10mo/mol.min  2 16 4 32  3 24  이 면은 여백 입니다.