7급 국가직 반응공학 2017년 기출문제

혼합흐름 반응기에서 A → R인 비가역 1차 반응이 진행된다. 전환율 80 %를 얻기 위해 필요한 공간시간은? (단, k는 반응속도상수이다)

회분식 반응기에서 2A → 2R인 기초반응이 진행된다. 반응 개시 5분 후에 50 %의 A가 소모되었다면, 전환율 80 %가 되는 데 걸리는 시간[min]은?

공간시간과 공간속도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

다음의 액상 기초반응이 회분식 반응기에서 진행된다. 반응물 A와 B의 초기농도가 10 mol L^-1와 2 mol L^-1이고 제한반응물(limiting reactant)의 전환율이 100 %일 때, 제한반응물과 제한반응물이 아닌 반응물의 최종농도[mol L^-1]를 바르게 나열한 것은?

$3A+B\to 3C+D$

제한반응물 제한반응물이 아닌 반응물의 최종농도

다음과 같은 가역 액상 기초반응에서 농도가 각각 3 mol L^-1인 반응물 A와 B만 초기에 존재한다. 평형상태에서 A의 전환율이 50 %일 때, 이 반응의 평형상수[L mol^-1]는?

$A+B\underset{k_2}{\overset{k_1}{\rightleftarrows }}C$

발열 가역반응에서 반응온도의 조작에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1,000개의 박테리아가 존재하는 생선 통조림을 150 °C에서 10분간 열처리하면 100개의 박테리아만 남는다. 1차 반응의 회분식 공정으로 가정할 때, 150 °C로 생선 통조림 안에 있는 1백억 개의 박테리아를 1개로 줄이기 위해 필요한 열처리시간[min]은?

혼합흐름 반응기에서 다음과 같은 비가역 액상 1차 반응이 연속적으로 진행된다. R의 최대 수율을 얻기 위해 필요한 반응기의 부피[L]와 R의 최대 수율이 얻어질 때 A의 농도[mol L^-1]를 바르게 나열한 것은? (단, A의 초기농도와 부피유속은 각각 6 mol L^-1와 4 L min^-1이다)

$A\stackrel{k_1}{\to }R\stackrel{k_2}{\to }S$, $k_1=1.0{\min }^{-1}$, $k_2=0.25{\min }^{-1}$

반응기의 부피 A의 농도

혼합흐름 반응기에서 반응물 A에 대해 다음 두 반응이 경쟁적으로 진행된다. A의 초기농도가 2 mol L^-1일 때, 전환율 50 %를 얻기 위해 필요한 공간시간[min]과 그때 R의 총괄수율(overall fractional yield)을 바르게 나열한 것은?

$\begin{array}{rlrlr}A& & \stackrel{k_1}{\to }& & R(\text{원하는}\text{반응}),-r_{A_1}[\mathrm{mol}{\mathrm{L}}^{-1}{\min }^{-1}]=0.08{\mathrm{C}}_{\mathrm{A}}\\ \mathrm{A}& & \stackrel{{\mathrm{k}}_2}{\to }& & \mathrm{S}(\text{원하지}\text{않는}\text{반응}),-{\mathrm{r}}_{{\mathrm{A}}_2}[\mathrm{mol}{\mathrm{L}}^{-1}{\min }^{-1}]=0.12{\mathrm{C}}_{\mathrm{A}}^2\end{array}$

공간시간 총괄수율

이상흐름 반응기에서 체류시간분포에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, ${\tau }_s$는 혼합흐름 반응기의 체류시간, ${\tau }_p$는 플러그흐름 반응기의 체류시간, 시간 $t=0$일 때 추적자 농도는 $C_0$이다)

기체 상태에서 일산화이질소(N₂O)는 다음의 두 단계를 거쳐 분해된다. 전체반응의 속도식이 $-r_{N_{2}O}=k\left[N_{2}O\right]$일 때, 1단계와 2단계 반응의 상대적 속도에 대한 설명으로 옳은 것은?

○ 1단계 : $N_{2}O\stackrel{k_1}{\to }{N}_2+O_{}$

○ 2단계 : $N_{2}O+O\stackrel{k_2}{\to }{N}_2+O_2$

반응물 A와 B로부터 다음 기초반응을 통하여 원하는 생성물 R과 부생성물 S가 생성된다. S에 대한 R의 상대적인 수율을 높이기 위한 반응물의 농도 조건은? (단, $C_A^{}$와 $C_B^{}$는 각각 반응물 A와 B의 농도이다)

$A+B\stackrel{k_1}{\to }R$

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

플러그흐름 반응기에서 비가역 액상 반응이 $-r_A=k{C}_A^2$의 속도로 진행되고 있다. 반응기로 유입되는 반응물 A의 초기농도가 $C_{A0}$이고 A의 전환율이 $X_A$일 때, 반응기에서의 공간시간은? (단, $k$는 반응속도상수, $C_A^{}$는 A의 농도이다)

다음의 반응 속도식을 갖는 비가역 액상 반응을 직렬로 연결된 두 개의 반응기에서 수행하고자 한다. 혼합흐름 반응기와 플러그흐름 반응기의 다양한 조합으로 이 반응을 진행시킬 때, 동일한 조건 하에서 부피가 최소로 되는 최적의 반응기 배열은? (단, 반응물 A의 초기농도는 2 mol L^-1, 반응 후 A의 최종농도는 0.5 mol L^-1이다)

$-r_A[\mathrm{mol}{\mathrm{L}}^{-1}{\min }^{-1}]=\frac{1}{{\mathrm{C}}_{\mathrm{A}}^2-2{\mathrm{C}}_{\mathrm{A}}+2}$

첫 번째 반응기 두 번째 반응기

등온 혼합흐름 반응기에서 1차 기초반응이 진행된다. 반응물의 전환율이 60 %일 때, Damköhler 수는?

효소반응에 관한 다음의 Michaelis-Menten 속도식에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, $-r_S$는 반응속도, $v_{\max }$는 최대반응속도, $K_m$은 Michaelis-Menten 상수, [S]는 기질의 농도이다)

$-r_S=\frac{v_{\max }[S]}{K_m+[S]}$

A → R의 비가역 액상 반응이 $-r_A\left[\mathrm{mol}{\mathrm{L}}^{-1}{\min }^{-1}\right]=3{\mathrm{C}}_{\mathrm{A}}$의 속도로 진행된다. 반응기를 나가는 흐름의 $\frac{1}{2}$을 반응기로 재순환시킬 때, 전환율 40 %를 얻기 위해 필요한 공간시간[min]은? (단, 반응물 A의 초기농도는 5 mol L^-1이다)

정상상태의 단열 혼합흐름 반응기에서 $A\to B$인 액상 반응이 상변이 없이 진행된다. 온도 20 °C의 순수 반응물 A가 10 mol L^-1로 공급된다면, 반응기 온도가 60 °C로 유지될 때의 전환율[%]은? (단, 반응열은 $-\Delta H_R=20$ kcal mol^-1, 반응기 부피당 열용량은 $\rho C_p=1$ kcal L^-1 K^-1이다)

촉매반응 시스템에서 반응물이 촉매 내부로의 확산 제한을 받으면서 1차 반응으로 일어나는 경우, Thiele 계수에 영향을 주는 요소가 아닌 것은?

다음의 액상 반응이 플러그흐름 반응기에서 진행된다. 초기농도가 5 mol L^-1인 반응물 A를 10 mol min^-1의 속도로 반응기에 공급할 경우, 전환율 80 %를 얻기 위해 필요한 반응기 부피[L]는? (단, ln 5 ＝ 1.6으로 가정한다)

$A\to P,-r_A\left[\mathrm{mol}{\mathrm{L}}^{-1}{\min }^{-1}\right]=\frac{2{\mathrm{C}}_{\mathrm{A}}}{{\left(1+{\mathrm{C}}_{\mathrm{A}}\right)}^2}$