화공기사(구) 기출문제·모의고사·오답노트·자동채점

2017년05월07日 94번

[반응공학]
회분식 반응기(batch reactor)에서 비가역 1차 액상반응인 반응물 A가 40% 전환되는데 5분 걸렸다면 80% 전환되는 데는 약 몇 분이 걸리겠는가?

  • ① 7분
  • ② 10분
  • ③ 12분
  • ④ 16분
(정답률: 66%)

문제 해설

회분식 반응기에서 비가역 1차 액상반응의 반응속도식은 다음과 같다.

r = -kC_A

여기서 C_A는 반응물 A의 농도이고, k는 속도상수이다. 이 식을 적분하면 다음과 같다.

ln(C_A/C_A0) = -kt

여기서 C_A0는 반응 시작 시 A의 농도이다. 이 식을 변형하면 다음과 같다.

t = -ln(0.4)/k

여기서 t는 40% 전환에 걸리는 시간이다. 따라서 k를 구하면 다음과 같다.

k = -ln(0.4)/t

80% 전환에 걸리는 시간은 다음과 같다.

ln(C_A/C_A0) = -kt

ln(0.2) = -k(t2)

t2 = -ln(0.2)/k

여기서 k는 위에서 구한 값이다. 따라서 t2를 계산하면 약 16분이 된다.

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