7급 국가직 반응공학 2025년 기출문제

반응 및 반응속도상수에 대한 설명으로 옳은 것은?

등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 비가역 액상 기초반응 A → B가 진행될 때, 반응물 A의 전환율에 대한 식은? (단, $k$는 반응속도상수, $\tau$는 공간시간이다)

등온 촉매충전층반응기(PBR)에서 비가역 기상 기초반응 A → B를 진행할 때, A의 전환율 0.25를 달성하기 위하여 필요한 촉매의 최소량[kg]은? (단, 반응기로 공급되는 A의 부피유량은 0.001 m³ min^-1, 반응속도상수는 1 L kg^-1 min^-1이고, A와 B는 이상기체이며, 압력강하는 무시한다)

등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 비가역 액상 0차 반응 A → B를 진행할 때, A의 전환율은 0.4이다. 이 반응을 동일한 부피의 플러그흐름반응기(PFR)로 진행할 때, A의 전환율은? (단, A의 공급 몰유량과 반응 온도는 동일하다)

두 이상기체 A, B에 대하여 가역 기초반응 A ⇄ B를 진행할 때, 온도 400 K에서 평형상수가 2라면, 600 K에서 평형상수는? (단, 기체상수는 8 J mol^-1 K^-1, 표준반응엔탈피는 19,200 J mol^-1이며, 온도에 상관없이 일정하다)

등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 순수한 A를 반응물로 비가역 액상 기초반응 A → B를 진행할 때, A의 전환율이 0.5이다. A의 전환율을 높이기 위해, 두 번째 CSTR을 직렬로 연결하여 동일한 온도와 부피유량으로 같은 반응을 진행할 때, A의 총괄 전환율은 0.8이다. 두 번째 반응기 부피는 첫 번째 반응기 부피의 몇 배인가?

순수한 반응물 A로 B를 생성하는 비가역 반응이 등온 정용 회분식반응기에서 일어난다. A의 소멸반응에 대한 반응속도상수는 0.2 dm⁶ mol^-2 min^-1이고 A의 초기농도는 2 mol dm^-3일 때, 900초가 지난 후 A의 농도[mol dm^-3]는?

A → B 반응에서 반응물 A의 초기농도와 부피유량이 각각 2 mol L^-1, 20 L min^-1일 때, A의 전환율 0.8을 달성하는 데 필요한 연속교반탱크반응기(CSTR)의 부피[L]는? (단, 속도식은 $-r_{\mathrm{A}}$ ＝ $\frac{0.5C_{\mathrm{A}}}{0.6+C_{\mathrm{A}}}$ [mol L^-1 min^-1]이고, $C_{\mathrm{A}}$는 A의 농도[mol L^-1]이다)

그림은 등온 비가역 액상 반응 A → B에 대한 레벤스필(Levenspiel) 도표이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, $F_{A0}$는 A의 공급 몰유량, $-r_{\mathrm{A}}$는 A의 소멸속도, $X_{\mathrm{A}}$는 A의 전환율이다)

등온 비가역 액상 2차 반응 A → B를 진행한다. 전환율 0.6을 달성하는 데 필요한 플러그흐름반응기(PFR) 부피($V_{\mathrm{P}}$)와 연속교반탱크반응기(CSTR) 부피($V_{\mathrm{C}}$)의 비$\left(\frac{V_{\mathrm{C}}}{V_{\mathrm{P}}}\right)$는? (단, A의 공급 몰유량, A의 초기 농도, 반응 온도는 동일하다)

소결(sintering)에 의한 촉매 비활성화에 해당하는 것은?

다음은 A의 분해 메커니즘이다. Bㆍ과 Dㆍ에 유사 정상상태 가정을 적용하여 유도된 C의 생성속도식은? (단, $C_{\mathrm{A}}$, $C_{{\mathrm{D}}_2}$는 각각 A, D₂의 농도이고, $k_1$, $k_3$은 각각 A와 Dㆍ의 소멸반응에 대한 반응속도상수이며, 각 단계의 반응은 기초반응이다)

$\mathrm{A}\stackrel{k_1}{\to }2B\cdot$

$\mathrm{A}+\mathrm{B}\cdot \stackrel{k_2}{\to }\mathrm{C}+\mathrm{D}\cdot$

$2D\cdot \stackrel{k_3}{\to }{\mathrm{D}}_2$

가역 기초반응 A $\underset{k_{-1}}{\overset{k_1}{\rightleftarrows }}$ B와 비가역 기초반응 A $\stackrel{k_2}{\to }$ C가 동시에 진행될 때, A의 소멸속도식은?

정용 회분식반응기에서 0.875 mol dm^-3의 순수한 A를 반응물로 등온 가역 액상 기초반응 A ⇄ 2B를 진행한다. 평형상수가 0.4일 때, A의 평형전환율은? (단, A와 B의 활동도계수는 1이다)

등온 반응기에서 순수한 A를 반응물로 비가역 액상 병렬반응 A → D와 A → U를 동시에 진행한다. 순간 선택도($S{}_{D/U}$)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, $S{}_{D/U}$ ＝ D의 생성속도U의 생성속도이고, 반응속도상수는 아레니우스(Arrhenius) 식을 따른다)

등온 플러그흐름반응기(PFR)에서 비가역 액상 2차 반응 2A → B를 진행하여 A의 전환율 0.2를 얻었다. 동일한 반응조건에서 반응기의 길이만 2배로 증가시켰을 때, A의 전환율은?

정용 회분식반응기에서 등온 비가역 액상 기초반응 2A → B ＋ C를 진행할 때, 반응 1시간 후 전환율 0.5에 도달한다. 반응 3시간 후 전환율은?

정반응이 발열 반응인 가역 액상 1차 반응 A ⇄ B를 진행할 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

정상상태 단열 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 반응물 A 80 %, 비활성 물질 I 20 %를 원료로 공급하여 상변화 없는 비가역 액상 발열 기초반응 A → B를 진행한다. 반응기 입구와 출구의 온도가 각각 600 K, 700 K이고 출구에서 A의 전환율이 0.5일 때, 이 반응의 반응열[cal mol^-1]은? (단, A, B, I의 열용량은 각각 20 cal mol^-1 K^-1, 20 cal mol^-1 K^-1, 40 cal mol^-1 K^-1이고, 열용량과 반응열은 온도에 상관없이 일정하며, 교반기에 의한 일은 무시한다)

정용 회분식반응기에서 순수한 A를 반응물로 등온 연속반응 A $\stackrel{k_1}{\to }$ R $\stackrel{k_2}{\to }$ S를 진행한다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 각 단계의 반응은 모두 비가역 액상 1차 반응이고, $C_{\mathrm{j}}$는 j의 농도, $C_{A0}$는 A의 초기농도, $t$는 반응시간, $k_1$, $k_2$는 반응속도상수이다)

다음은 두 반응에 대한 아레니우스(Arrhenius) 식의 도표이다. 반응 1과 반응 2에 대한 직선의 기울기가 각각 －10,000 K, －4,000 K이고, y절편은 일치한다. 이때, 온도 1,000 K에서 반응 1의 반응속도상수($k_1$)에 대한 200 K에서 반응 2의 반응속도상수($k_2$)의 비$\left(\frac{k_2}{k_1}\right)$는? (단, $k_i$는 반응 $i$의 반응속도상수이다)

등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 비가역 액상 기초반응 2A → B ＋ C를 진행할 때, 반응물 $\mathrm{A}$의 전환율은 0.5이다. 이 반응을 그림과 같이 동일한 부피의 CSTR 3개를 병렬로 연결하여 수행할 때, 반응물 A의 전환율은? (단, $v_0$는 반응기로 공급되는 A의 부피유량, $C_{A0}$는 A의 초기농도, $V$는 반응기 부피이며, 반응속도상수는 모든 반응기에서 동일하다)

플러그흐름반응기(PFR)에서 반응물 A 80 %, 비활성 물질 I 20 %를 원료로 공급하여 A → 2B 반응을 진행할 때, 반응기 출구에서 전환율은 0.5이며, 출구 압력은 입구 압력의 4배, 출구 온도는 입구 온도의 2배이다. 반응기 출구 부피유량은 입구 부피유량의 몇 배인가? (단, A, B, I는 이상기체이다)

다음은 촉매를 이용하여 에틸렌으로부터 에테인을 생성하는 수소화반응의 속도식($-r_{\mathrm{E}}^{\prime }$)이다. 이 반응의 반응 메커니즘과 속도제한단계를 바르게 연결한 것은? (단, $k$ ＝ 속도상수, $P_{\mathrm{E}}$ ＝ 에틸렌 압력, $P_{{\mathrm{H}}_2}$ ＝ 수소 압력, $K_{\mathrm{E}}$ ＝ 에틸렌 흡착평형상수이다)

$-r_{\mathrm{E}}^{\prime }=\frac{k{P}_{\mathrm{E}}{P}_{{\mathrm{H}}_2}}{1+K_{\mathrm{E}}{P}_{\mathrm{E}}}$

반응 메커니즘 속도제한단계

불균일계 촉매에서 일어나는 등온 비가역 1차 반응 A → B의 유효인자($\eta$)와 Thiele 계수($\varphi$)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?