7급 국가직 반응공학 2018년 기출문제

반응속도식이 $-r_A=k{C}_A^2{C}_B{C}_C^3$일 때, 옳지 않은 것은? (단, $C_I$는 $I$의 농도이다)

등온 회분식 반응기에서 $A\to 2R$인 액상 반응이 진행된다. 반응이 $A$에 대해 2차일 때, 반응 개시 후 전환율 50 %에 도달하는 데 걸리는 시간($t_{50}$)에 대한 전환율 75 %에 도달하는 데 걸리는 시간($t_{75}$)의 비$\left(\frac{t_{75}}{t_{50}}\right)$는?

직렬로 연결된 두 개의 혼합흐름 반응기에서 다음과 같은 액상 반응이 진행된다. 첫 번째 반응기로 공급되는 $A$의 농도가 2.0 mol L^-1일 때 첫 번째 반응기 출구와 두 번째 반응기 출구에서 $A$의 농도가 각각 0.5 mol L^-1와 0.2 mol L^-1로 측정되었다. 반응기 입구에서 부피 유속이 10 L min^-1일 때, 두 반응기 부피의 합[L]은? (단, $C_A$는 $A$의 농도이다)

$A\to R,-r_A=\frac{C_A}{1+C_A}$[mol L^-1 min^-1]

반응물 $A$에 대해 다음의 플러그흐름 반응기 물질수지식을 유도하기 위한 가정으로 옳지 않은 것은? (단, $F_A$는 $A$의 몰유량, $V$는 반응기 부피, $r_A$는 $A$에 대한 반응속도이다)

$\frac{d{F}_A}{dV}=r_A$

등온 회분식 반응기에서 $2A\to B$인 액상 기초반응을 수행하여 $A$의 초기농도가 1 mol L^-1일 때 10분 후 50 %의 전환율을 얻었다. 이 반응을 동일 온도의 혼합흐름 반응기에서 수행하여 동일한 전환율을 얻고자 할 때, 필요한 혼합흐름 반응기의 부피[L]는? (단, 혼합흐름 반응기로 $A$가 1 mol L^-1의 농도와 10 mol min^-1의 몰유량으로 공급된다)

다음과 같은 $A$에 대한 0차 기상 반응이 부피 2 L인 플러그흐름 반응기에서 등온 정압 조건하에 진행된다. 순수한 $A$가 공급되며 반응기 입구에서 $A$의 농도는 100.0 mol L^-1이고 반응기 출구에서 $A$의 농도는 25.0 mol L^-1이다. 반응기 입구에서 $A$의 몰유량[mol min^-1]은?

$A\to B+C+D$, $-r_A=5$[mol L^-1 min^-1]

자동촉매반응(autocatalytic reaction) $A+R\to R+R$의 시간($t$)에 따른 전환율($X_A$) 그래프는? (단, 반응 초기에는 $A$와 미량의 $R$이 존재한다)

직렬로 연결된 두 개의 혼합흐름 반응기에서 $A\to B$인 1차 등온 액상 반응이 진행된다. 최종 전환율이 0.75일 때, 두 반응기 부피의 합이 최소가 되는 첫 번째 반응기 출구 전환율은?

등온 정압 조건의 혼합흐름 반응기에서 $A\to 2R$인 기상 기초반응이 진행된다. 비활성 물질이 반응물 $A$와 함께 공급되며 반응기 입구에서 $A$의 몰분율은 0.8, 반응속도상수 $k$는 0.1 min^-1일 때, 전환율 50 %를 얻기 위한 공간시간[min]은?

혼합흐름 반응기에서 다음과 같은 액상 반응들이 경쟁적으로 진행된다. $A$의 전환율이 80 %일 때, 반응기 출구에서 $S$의 농도[mol L^-1]는? (단, $C_I$는 $I$의 농도, 반응기로는 $A$와 $B$만 공급되고, 반응기 입구에서 $A$와 $B$의 농도는 10 mol L^-1으로 동일하며, $k_1=k_2$이다)

$A+B⟶R,\frac{d{C}_R}{dt}=k_1{C}_A^2{C}_B$

$A+B⟶S,\frac{d{C}_S}{dt}=k_2{C}_A^{}{C}_B^2$

등온 회분식 반응기에서 그림 (가)와 같이 두 개의 액상 기초반응이 경쟁적으로 진행된다. 시간($t$)에 따른 반응물 $A$의 농도 변화를 그림 (나)와 같이 그래프로 나타낼 때, 그래프에서 직선의 기울기는? (단, $C_{A0}$는 $A$의 초기농도이며, $C_A$는 시간 $t$에서 $A$의 농도이다)

연속식 반응기에서 순수한 $A$로부터 $A\stackrel{k_1}{\to }B$인 1차 액상 반응을

이용하여 $B$를 생산하고자 한다. 이때 $B\stackrel{k_2}{\to }C$인 1차 액상 반응도

부반응으로 함께 진행된다. 플러그흐름 반응기와 혼합흐름 반응기에서 $B$의 생산을 최대로 하기 위한 공간시간[min]은? (단, $k_1$은 0.4 min^-1, $k_2$는 0.1 min^-1이며, ln 2 ＝ 0.69로 가정한다)

플러그흐름 반응기 혼합흐름 반응기

(가)와 (나)는 각각 효소(enzyme)가 포함된 화학반응식과 반응속도식이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, $E$는 효소, $S$는 기질(반응물), $ES$는 효소－기질 복합체, $P$는 생성물, $[I]$는 $I$의 농도를 나타낸다)

(가) $E+S\stackrel{k_1}{\underset{k_2}{\rightleftharpoons }}ES\stackrel{k_3}{\to }E+P$

(나) $-r_S=\frac{V_{max}[S]}{K_M+[S]}$

촉매반응의 일반적인 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

혼합흐름 반응기에서 $A\to B$인 2차 액상반응을 수행하여 공급하는 $A$의 농도가 2 mol L^-1일 때 50 %의 전환율을 얻었다. 공간시간과 반응속도상수는 변화시키지 않고 공급하는 $A$의 농도를 20 mol L^-1로 높였을 때, 출구에서 전환율[%]은?

일정 부피 회분식 반응기에서 기체 반응물 $A$가 $-r_A=k{C}_A^2$의 반응속도로 일정 온도에서 분해된다. 온도 $T$ [K]에서 $A$의 기체압력 $p_A^{}$[atm]는 시간 $t$[h]에 따라 다음의 관계식을 따를 때, 이 반응에 대한 반응속도상수 $k$ [L mol^-1 h^-1]는? (단, $C_A$는 $A$의 농도, $R$ [atm L mol^-1 K^-1]은 기체상수이며, 반응물 $A$는 이상기체로 가정한다)

$p_A=\frac{1}{3t+1}$

정상상태 비등온 플러그흐름 반응기에서 진행되는 단열 가역반응에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

정상상태 혼합흐름 반응기에서 $A\to B$인 액상 발열반응이 상변이 없이 진행된다. 온도 300 K의 순수한 $A$가 반응기로 공급되며 반응기의 온도는 460 K으로 일정하게 유지된다. 전환율 60 %를 얻기 위해, 공급되는 $A$의 단위몰당 반응기에서 제거해야 하는 열[cal mol^-1]은? (단, 교반기에 의해 반응기에 가해진 일은 무시할 수 있고 $A$와 $B$의 열용량은 10 cal mol^-1 K^-1으로 동일하며, 300 K에서 반응열 $\Delta H_r$은 －8,000 cal mol^-1이다)

혼합흐름 반응기에서 순수한 $A$로부터 $A\stackrel{k_1}{\to }B$와 $A\stackrel{k_2}{\to }C$인

두 개의 1차 액상 반응이 경쟁적으로 진행될 경우 옳은 것은? (단, $C_{A0}$는 반응기 입구에서 $A$의 농도, $C_I$는 반응기 출구에서 $I$의 농도, $\tau$는 공간시간, $S_I$는 반응물 $A$가 반응하는 속도에 대한 $I$가 생성되는 속도의 비를 나타낸다)

고체 촉매를 이용한 반응기 설계에서 고정층(fixed bed) 반응기와 비교할 때 유동층(fluidized bed) 반응기의 장점에 해당하지 않는 것은?