계산기 사용가능 여부 가능
반응공학 1 2
반응공학
2011년도 5급(기술) 공무원 공채 제2차시험
응시번호 : 성명 :
제 1 문. 다음과 같이 액상에서 진행되는 가역 일차반응이 있다.
순수한 반응물 A가 350 K의 온도로 공급되는 단열 반응기(adiabatic reactor) 에서 이 반응이 진행되는 경우, 반응온도 470 K에서 평형전화율을 구하시오.
(10점) Standard enthalpy of formation of A, HAo＝ － 40,000 cal/mol
Standard enthalpy of formation of B, HBo＝ － 60,000 cal/mol Specific heats of A and B, CpA＝ CpB＝ 50 cal/(mol K) Equilibrium constant, Ke＝ 100,000 at 298 K
제 2 문. 직렬로 연결된 2개의 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 액상 2차반응(2A → R)이 일어난다. 각 반응기를 다른 온도에서 운전하여 두 반응기에서 반응속도를 같게 유지하려고 한다. 다음의 자료를 이용하여 물음에 답하시오. (총 15점)
첫 번째 반응기에 공급 몰유량 FA0＝ 0.03 mol/sec, 농도 CA0＝ 1.0 × 103mol/m3 두 번째 반응기의 온도 T ＝ 120 oC, 전화율 XA＝ 0.9 첫 번째 반응기의 반응속도상수 k1＝ 1.5 × 10-6m3/mol․sec 두 번째 반응기의 부피는 첫 번째 반응기 부피의 2배이다.
1) 첫 번째 반응기 부피를 구하시오. (7점)
2) 활성화에너지가 84 kJ/mol이라면 첫 번째 반응기의 운전온도는 몇 oC인가?
(8점)
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반응공학 2 2
제 3 문. 촉매반응
→
에서 반응속도가 촉매의 세공 내부 확산에 의하여 속도결정 (율속)되는 경우 총괄반응속도가 속도상수
, A성분의 유효확산계수
에 대하여 ∝
와 같은 비례식이 성립한다고 할 때, 다음의 물음에 답하시오.(단,
와
의 온도의존성은
로 나타낼 수 있으며, 여기서 표면반응의 활성화 에너지
는
에 대하여 충분히크다고 가정한다
≫
(총 10점)1) 위 반응에서 실험에 의해 구해지는 겉보기 활성화 에너지
의 값이 실제 반응의 활성화 에너지
값과 어떤 차이가 있는지 설명하시오. (5점)2) 위 반응에서 400 K에서의 반응속도가 300 K의 2배였다. 이 반응의 실제 활성화 에너지
를 구하시오. (5점)제 4 문. Silane(SiH4)가스를 열분해하여 실리콘(Si)을 화학증착 시키는 반응 메커니즘은 다음과 같다.
SiH4(g)
SiH2(g) ＋ H2(g) (a) 평형상수 K1
SiH2(g) ＋ S
SiH2(g) － S(흡착) (b) 평형상수 K2
SiH2－ S
Si(s) ＋ H2(g) ＋ S(표면반응) (c) 여기서
S
는 흡착점을 표시한다.다음 물음에 답하시오. (총 15점)
1) 표면반응 (c)가 속도결정(율속) 단계일 경우 실리콘의 증착속도를 Silane과 수소의 분압
의 식으로 표시하시오. (10점)2) 에서 Silane의 농도가 매우 높을 경우와 Silane의 농도가 매우 낮을 경우 Silane의 반응차수를 구하시오. (5점)
