7급 국가직 반응공학 2015년 기출문제

복합반응에서 $A$ 의 반응속도식이 각각 다음과 같다. $B$ 의 총괄반응속도식($r_B$)은?

$\begin{array}{r}2A\to B+D,-r_{1,A}=k_1{C}_A^2\\ A+3B\to 2D,-r_{2,A}=k_2{C}_A{C}_B\end{array}$

반응 $A+B\stackrel{k}{\to }C$ 의 반응속도가 멱수법칙모델(power-law model)을 따를 때, 다음 데이터로부터 구한 A 의 반응차수는?

A 의 농도 [mol L-1]	B 의 농도 [mol L-1]	초기반응속도 [mol L-1s-1]
2.30 × 10-4	3.10 × 10-5	5.25 × 10-4
4.60 × 10-4	6.20 × 10-5	4.20 × 10-4
9.20 × 10-4	6.20 × 10-5	1.68 × 10-3

회분식반응기에서 액상반응이 $-r_A=kC{}_A^2$ 의 속도로 진행되어 10 분 후 반응물 $A$ 의 전환율은 25 % 였다. 90 분 후 도달하는 전환율 [%] 은?

액상 비가역 1차반응 $A\stackrel{k}{\to }B(k=0.001s^{-1})$이 연속교반반응기에서 등온 조건으로 운전 중이다. 공급유량이 $v_0=0.5\mathrm{L}{\mathrm{s}}^{-1}$이고, 공급농도 $C_{A0}=1\mathrm{mol}{\mathrm{L}}^{-1}$, $C_{B0}=0\mathrm{mol}{\mathrm{L}}^{-1}$일 때, 전환율은 75 % 이다. 공급유량을 동일하게 유지한 상태에서 반응기의 부피를 절반으로 줄인다면 전환율 [%] 은?

반응속도, 온도 및 활성화에너지의 관계에 대한 설명으로 옳은 것은?

불균일 고체 촉매반응에서 기체 A 와 B 가 활성점에 경쟁 흡착하는 경우, 기체 $A$ 의 총괄흡착속도는? (단, $\theta$ 는 촉매표면 덮임율(coverage), $p$ 는 기체분압, $k_{aA}$ 는 흡착속도상수, $k_{dA}$ 는 탈착속도상수이다. 기체는 이상기체이며, 흡착과 탈착은 가역 과정이다)

열교환기가 설치된 정상상태 반응기에서 반응열이 60 kcal mol^-1 인 발열반응을 등온 조건에서 진행하기 위해서는 1 분당 72 kcal 의 열량을 제거해야 한다. 반응물 A 를 2 mol min^-1의 속도로 반응기에 공급할 경우, 전환율 [%] 은? (단, 반응기로 공급되는 반응물의 온도는 반응기 내부온도와 동일하다)

다음 기상반응이 순환비가 충분히 커서 연속교반반응기로 간주할 수 있는 충진층반응기에서 진행된다. 입구농도 2 mol L^-1 인 반응물 A 가 40 mol min^-1로 공급되는 경우, 전환율 75 % 를 얻기 위해 필요한 촉매량 [kg] 은?

$A\to 3R,-r_A=2.5C_A[\mathrm{mol}\mathrm{k}{\mathrm{g}}_{\mathrm{cat}}^{-1}{\min }^{-1}]$

액상 1차반응 $A\to R$ 에 대하여 $A$ 의 전환율 99 % 에서 조업하고 있는 연속교반반응기가 있다. 생산량을 늘리기 위해 동일 체적의 반응기를 직렬로 1개 더 연결할 경우의 생산능력을 $\alpha$라 할 때, 체적이 2배인 반응기 1개만을 사용할 경우의 생산능력은? (단, 조업 조건은 서로 동일하고, 최종 전환율은 99 % 로 유지하며, 생산능력은 공급속도에 비례한다)

다음 액상 연속반응에 대하여 반응기의 형태와 목적생성물 $R$ 의 생성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

$A\stackrel{k_1}{\to }R\stackrel{k_2}{\to }S$

공간속도 3,000 h^-1 로 운전되는 플러그흐름반응기에서 비가역 0차반응의 전환율이 40 % 였다. 동일한 반응기에서 전환율 80 % 를 얻고자 할 경우, 요구되는 공간속도 [h^-1] 는? (단, 반응물의 초기 농도는 일정하다)

정압 회분식반응기에서 기상반응 $2A+B\to R$ 이 일어나고 있다. 반응초기 반응기 부피는 $V_0$ 였으며, $A$ 와 $B$ 가 양론비로 공급되었다면, 부피변화율($\frac{V}{V_0}$)은? (단, $X_A$는 $A$의 전환율이다)

회분식반응기에서 비가역 2차반응 ($A\stackrel{k}{\to }R$) 이 일어날 경우, 특정 시간 ($t$) 에서 $A$ 의 농도 ($C_{\mathrm{A}}$) 는?

연속교반반응기에서 진행되는 액상 1차반응이 있다. 다른 조건은 동일하며, 반응온도만 올려서 반응속도를 2배로 증가시킬 경우, 처음과 동일한 전환율을 얻기 위한 반응기의 크기($V$) 는? (단, 처음 반응기의 크기는 $V_0$ 이다)

미지의 반응 $A\to R$ 의 반응차수를 구하기 위해 적분법을 사용하고자 한다. 다음 Ⓐ, Ⓑ 에 들어갈 내용으로 옳지 않은 것은? (단, $C_{A0}$는 초기 농도, $C_A$ 및 $X_A$는 각각 반응시간 $t$ 에서의 농도 및 전환율이다)

반응시간 $t$ 와 ( Ⓐ ) 값이 선형관계이면 ( Ⓑ )차 반응이다.

Ⓐ Ⓑ

반응속도가 $r$ 인 가역 발열반응이 진행되는 회분식반응기에서 반응온도 ($T$) 에 따른 전환율 ($X_{\mathrm{A}}$) 의 변화를 나타낸 그림은?

$A\stackrel{k_1}{\to }R\stackrel{k_2}{\to }S$반응에서 두 반응단계가 속도상수 $k_1$과 $k_2$에 의존할 경우 옳은 것은? (단, $k_1$과 $k_2$는 Arrhenius 법칙을 따르며, $E_1$과 $E_2$는 각각 두 단계의 활성화에너지를 나타낸다)

반응물 $A$ 와 $B$ 로부터 다음 반응을 통하여 목적생성물 $R$ 과 그 밖의 생성물 $U$, $V$ 가 생성된다. 플러그흐름반응기 (PFR) 또는 연속교반반응기 (CSTR) 를 이용한 연속흐름운전에서 $R$ 의 수율을 가장 크게 높일 수 있는 방법은?

$\begin{array}{r}A+B\to R,-r_1=k_1{C}_A{C}_B\\ A\to U,-r_2=k_2{C}_A\\ B\to V,-r_3=k_3{C}_B\end{array}$

회분식반응기에서 $A\to R$ 의 반응이 일어나며 순수한 반응물 $A$ 가 1 mol L^-1의 농도로 공급되었다. 반응 개시 1 시간 후 75 % 의 전환율을 얻었으며, 반응 개시 2 시간 후에는 반응이 종결되었다. 이 경우 반응속도식 ($-r_A$) 은?

$C_{A0}$ ＝ 10 mol m^-3 인 기상 반응물 $A$ 가 4 g 의 촉매가 들어있는연속교반반응기로 유입되어 $A\to R$ 반응이 진행된다. 다음 표는 부피유속 변화에 따른 전환율이다. 이 경우 반응속도식($-r_A^{\prime }[\mathrm{mol}{\mathrm{g}}_{\mathrm{cat}}^{-1}{\mathrm{h}}^{-1}]$)은?

$v_0\left[{\mathrm{m}}^3{\mathrm{h}}^{-1}\right]$	6	4	2.4
$X_A$	0.2	0.3	0.5