2021년05월15日 81번
[반응공학] 부피가 2L인 액상혼합반응기로 농도가 0.1mol/L인 반응물이 1L/min 속도로 공급된다. 공급한 반응물의 출구농도가 0.01 mol/L일 때, 반응물 기준 반응속도(mol/L·min)는?
- ① 0.045
- ② 0.062
- ③ 0.082
- ④ 0.100
(정답률: 50%)
문제 해설
연도별
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진행 상황
0 오답
0 정답
반응식이 A → B로 간단하게 주어졌을 때, 반응물 A의 소모율은 반응속도와 비례한다. 따라서, 반응물 A의 소모율은 다음과 같다.
반응물 A의 소모율 = 반응속도 × A의 몰수
반응물 A의 몰수는 0.1mol이고, 출구농도가 0.01 mol/L이므로, 반응이 일어난 시간 동안 A의 몰수는 0.1mol - 0.01mol = 0.09mol이다.
따라서, 반응물 A의 소모율은 다음과 같다.
반응물 A의 소모율 = 반응속도 × 0.09mol
반응물 A의 소모율은 1분 동안 0.1mol의 반응물이 공급되었으므로, 1분 동안 반응물 A의 몰수는 0.1mol - 0.09mol = 0.01mol이다.
따라서, 반응속도는 다음과 같다.
반응속도 = 반응물 A의 소모율 / 반응물 A의 몰수
반응속도 = (0.09mol / 1min) / 0.01mol
반응속도 = 0.09 / 0.01
반응속도 = 9
따라서, 반응속도는 9mol/L·min이다.
하지만, 문제에서는 반응물 기준 반응속도를 구하는 것이므로, 반응물 A의 몰수를 공급된 반응물의 몰수로 나누어줘야 한다.
반응속도 = 9mol/L·min × (0.1mol / 1L)
반응속도 = 0.9mol/min
따라서, 반응물 기준 반응속도는 0.9mol/min이다.
마지막으로, 문제에서 답을 구하라고 한 것은 반응물 기준 반응속도(mol/L·min)이므로, 0.9mol/min을 반응기 부피인 2L로 나누어줘야 한다.
반응물 기준 반응속도 = 0.9mol/min / 2L
반응물 기준 반응속도 = 0.45mol/L·min
따라서, 보기에서 정답이 "0.045"인 이유는 반올림한 값이기 때문이다.