7급 국가직 반응공학 2014년 기출문제

2A ＋ 3B → 5C 반응에서 －r_A ＝ 10 mol L^-1 s^-1인 경우, r_B와 r_C는?

r_B [mol L^-1 s^-1] r_C [mol L^-1 s^-1]

$\mathrm{A}\underset{k_b}{\overset{k_f}{\rightleftarrows }}\mathrm{B}$의 가역 1차 반응에서 $k_f$ ＝ 0.014 min^-1, $k_b$ ＝ 0.001 min^-1이고, A와 B의 초기 농도가 각각 1 mol L^-1와 0.5 mol L^-1일 때, 평형에서 A의 농도[mol L^-1]는?

균일 액상 반응에서 0.01 mol L^-1의 초기 농도를 갖는 반응물 A가 0.05 L min^-1의 부피 유속으로 0.1 L 관형 흐름 반응기(PFR)로 유입되어 다음의 반응식 및 속도식과 같이 진행된다. 이 반응을 연속 교반 반응기(CSTR)에서 동일한 유입 조건으로 수행할 때 같은 전환율을 얻기 위해 필요한 공간시간 τ [min]은?

$2A\to \mathrm{R}$, $-r_A=50C_A^2$ [mol L^-1 min^-1]

초기에 반응물 A만 존재하는 정압의 등온 회분식 반응기에서 $\mathrm{A}\to 2B$의 기상반응이 일어날 때, $\mathrm{B}$의 농도를 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, 모든 기체는 이상 기체로 가정하고, $C_{A0}$는 A의 초기 농도, X는 A의 전환율이다)

비가역 1차 반응 $\mathrm{A}\to \mathrm{R}$에서 50 %의 전환율에 도달하기 위해 필요한 연속 교반 반응기(CSTR)에서의 공간시간(τ_c)과 관형 흐름 반응기(PFR)에서의 공간시간(τ_p)의 비율(τ_c/τ_p)로 옳은 것은?

다음과 같은 액상 평행 반응이 관형 흐름 반응기(PFR)에서 진행된다. 반응기로 유입되는 반응물 A의 초기 농도는 20 mol L^-1이고 반응기 출구에서 A의 전환율은 80 %이다. 이때 반응기 출구에서 원하는 생성물인 R의 농도[mol L^-1]는? (단, ln 3 ＝ 1.1로 가정한다)

○ $\mathrm{A}\to \mathrm{R}$, $r_R$ [mol L^-1 min^-1] ＝ $0.2C_A^2$

○ $\mathrm{A}\to \mathrm{S}$, $r_S$ [mol L^-1 min^-1] ＝ $0.8C_A$

등온 회분식 반응기에서 반응물 A가 비가역 1차 반응으로 분해되고 있다. 반응속도상수는 0.3 min^-1이고 초기 농도 $C_{A0}$가 2 mol L^-1이면, 4분이 지난 후 반응물 A의 농도[mol L^-1]는? (단, e^-1.2 ＝ 0.3으로 가정한다)

부피유량이 일정한 관형 흐름 반응기에서 이성질화 반응이 액상 비가역 1차 반응으로 수행된다. 반응물의 유출 농도가 유입 농도의 10 %가 되는 반응기 부피를 V₁이라고 할 때, 반응물의 유출 농도가 유입 농도의 1 %가 되는 반응기 부피는?

반응엔탈피 변화 ΔH_R ＝ －20 kcal mol^-1인 비가역 1차 반응 $\mathrm{A}\stackrel{k}{\to }\mathrm{B}$이 10 L의 연속 교반 반응기(CSTR)에서 일어난다. 등온 조건을 유지하면서 90 % 전환율을 얻기 위해 반응기로부터 제거하여야 할 단위시간당 열량[kcal min^-1]은? (단, 반응속도상수 k는 15 min^-1, A의 초기 농도는 1 mol L^-1이다)

액상 비가역 1차 반응 $A\stackrel{k}{\to }B$ 이 30,000 L 부피의 등온 관형 흐름 반응기(PFR)에서 수행되고 있다. 반응속도상수 k가 0.3 min^-1이고 A의 유입농도가 1 mol L^-1일 때, 전환율 95 %를 얻기 위한 A의 몰유속[mol min^-1]은? (단, ln 20 ＝ 3으로 가정한다)

반응속도상수(k)의 온도(T) 의존성에 관한 아레니우스(Arrhenius) 법칙에 대한 설명으로 옳은 것은?

액상 회분식 반응기에서 다음과 같이 반응물 A로부터 B와 C가 순차적으로 생성된다. 이때, 중간 생성물 B의 농도가 최대가 되는 반응시간을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, 초기에 반응기에는 A만 존재한다)

$\mathrm{A}(l)\to \mathrm{B}(l)\to \mathrm{C}(l)$, $-r_A=k_A{C}_A$, $r_C=k_B{C}_B$

정용 회분식 반응기에서 반감기(half life)를 $t_{1/2}$라 할 때, n차 반응속도 $-r_A=k{C}_A^n$ 에서 $\ln t_{1/2}$(y축) 대 $\ln C_{A0}$(x축)을 그린 직선의 기울기는? (단, $C_{A0}$는 A의 초기 농도, $n\ne 1$이다)

연속 교반 반응기(CSTR)와 관형 흐름 반응기(PFR)가 차례로 연결된 반응기 시스템에 8 mol L^-1의 초기 농도를 가지는 액상 반응물 A를 공급한다. 연속 교반 반응기 출구에서 A의 농도는 2 mol L^-1이고 관형 흐름 반응기 출구에서 A의 농도는 0.2 mol L^-1일 때, 관형 흐름 반응기의 부피는 연속 교반 반응기 부피의 몇 배인가? (단, 반응은 반응물 A에 대하여 2차 반응이다)

비가역 1차 반응 $\mathrm{A}(l)\to \mathrm{B}(l)$을 직렬로 연결된 두 개의 연속 교반 반응기에서 수행하고자 한다. 반응물 A만을 몰유량 $F_{A0}$로 첫 번째 반응기에 주입한다. 첫 번째 반응기에서 배출되는 A의 몰유량이 0.7 $F_{A0}$이고, 두 번째 반응기에서 배출되는 A의 몰유량이 0.3 $F_{A0}$가 되도록 설계할 때, 두 반응기 부피의 합을 음영으로 옳게 표시한 것은? (단, $-r_A$는 A의 반응속도, $X_A$는 A의 전환율이다)

회분식 반응기에서 다음과 같은 액상 복합 반응이 일어난다. 초기 농도 $C_{A0}$ ＝ 2.0 mol L^-1, $C_{B0}$ ＝ 4.0 mol L^-1, $C_{R0}$ ＝ $C_{S0}$ ＝ 0으로 반응이 진행되어, 성분 A와 R의 농도가 각각 $C_A$ ＝ 0.3 mol L^-1와 $C_R$ ＝ 1.5 mol L^-1가 될 때, 성분 B와 S의 농도는?

○ A ＋ B → R

○ A ＋ R → S

$C_B$ [mol L^-1] $C_S$ [mol L^-1]

하나의 반응계에서 다음과 같은 반응들이 각각 주어진 반응속도로 진행된다. 물질 B의 선택도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

○ $\mathrm{A}\to \mathrm{B}$, $-r_{A1}=k_{1A}{C}_A^2$

○ $\mathrm{A}\to \mathrm{X}$, $-r_{A2}=k_{2A}{C}_A$

○ $\mathrm{A}+\mathrm{X}\to \mathrm{Y}$, $-r_{A3}=k_{3A}{C}_A{C}_X$

부피가 20 m³인 연속 교반 반응기(CSTR)에서 정용계 1차 반응 A → R이 50 %의 전환율로 일어나고 있다. 체류시간분포를 측정한 결과, 10 m³이 무반응 영역(dead zone)으로 반응에 관여하지 않고 있었다. 혼합을 개선하여 완전혼합상태에서 반응기를 운전할 경우의 전환율[%]은?

불균일계 촉매가 충전된 반응기에서 기상 반응이 일어나고 있다. 외부확산에 의하여 반응속도가 제한될 경우 나타나는 현상으로 옳은 것은?

미카엘리스－멘텐(Michaelis-Menten) 속도식을 따르는 효소 반응을 등온 회분식 반응기에서 수행하고자 한다. 반응 초기 기질의 농도는 $C_{A0}$이며 미카엘리스(Michaelis) 상수와 최대 반응속도를 각각 $K_M$과 $V_{\max }$라 할 때, 반응시간(t)을 전환율(X)의 함수로 나타낸 식으로 옳은 것은?