[9급 서울시 화학공학일반] 18년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

계단입력에 과소 감쇠 응답(Under damping response)을 보이는 2차계에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

오버슈트(overshoot)는 정상상태값을 초과하는 정도를 나타내는 양으로 감쇠계수(damping factor)만의 함수이다.

응답이 최초의 피크(peak)에 이르는 데에 소요되는 시간은 진동주기의 반에 해당한다.

오버슈트(overshoot)와 진동주기를 측정하여 2차계의 공정의 주요한 파라메타들을 추정할 수 있다.

감쇠계수(damping factor)가 1에 접근할수록 응답의 진폭은 확대된다.

정상상태의 일정한 압력에서 운전되는 등온의 단일상 흐름 반응기에서 A + B → R + S 반응이 진행된다. $C_{A0}$=100, $C_{B0}$=300인 기체공급물에 대하여 전환율 $X_A$는 0.90일 때 $X_B$, $C_A$ 및 $C_B$는?

0.3, 10, 210

0.1, 10, 210

0.3, 90, 210

0.3, 10, 10

<보기>와 같이 비가역 연속 1차반응이 회분식 반응기에서 일어날 때 R의 최대농도($C_{R,\max}$)와 최대농도가 되는 반응 시간($t_{\max}$)은? (단, $k_1=1\text{min}^{-1}$, $k_2=2\text{min}^{-1}$, $C_{A0}=3\text{mol}/l$, $C_{R0}=C_{S0}=0\text{mol}/l$ 이다.)
<보기>
$A \xrightarrow{k_1} R \xrightarrow{k_2} S$

3/$e$mol/$l$, ln2min

3/$e$mol/$l$, ln0.5min

0.75mol/$l$, ln2min

0.75mol/$l$, ln0.5min

<보기>의 기상 반응은 25℃에서의 발열반응이다. 이 반응을 800℃에서 실시할 때, 발열반응인지 여부와 반응열은? (단, 반응물의 25℃와 800℃에서의 평균비열은 $\overline{C}_{p,A}$=20J/mol·K, $\overline{C}_{p,B}$=30J/mol·K, $\overline{C}_{p,C}$=70J/mol·K로 계산한다.)
<보기>
$A + B \xrightarrow{k_1} C,\ \Delta H_{R,298K} = -15\text{kJ}$

발열반응, −500J

발열반응, −1,500J

흡열반응, 500J

흡열반응, 1,500J

물질의 기본적 성질에 대한 미분형 관계식으로 가장 옳은 것은? (단, $H$=엔탈피, $U$=내부에너지, $S$=엔트로피, $G$=깁스에너지, $A$=헬름홀츠에너지, $P$=압력, $V$=부피, $T$=절대 온도이다.)

$dU= TdS - VdP$

$dH= TdS - VdP$

$dA=- SdT - PdV$

$dG= SdT + VdP$

혼합 흐름 반응기에 반응물 $A$가 원료로 공급되고, <보기>와 같은 연속반응이 진행된다. 이때 $B$의 농도가 최대가 되는 반응기 공간시간은? (단, $k_1=2\text{min}^{-1}$, $k_2=1\text{min}^{-1}$이고, 원료 반응물의 농도는 $C_{A0}=2\text{mol}/l$이다.)
<보기>
$A \xrightarrow{k_1} B \xrightarrow{k_2} C$

2min

$\frac{1}{2}$min

$\sqrt{2}$min

$\frac{1}{\sqrt{2}}$min

<보기 1>의 압력(P)−부피(V) 상도에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기 2>에서 모두 고른 것은?
<보기 1>
<보기 2>
ㄱ. K지점이 J지점보다 온도가 높다.
ㄴ. BCD곡선에서 왼쪽 절반(B에서 C)은 기화온도에서 포화액체를 나타낸다.
ㄷ. BCD 아래쪽은 기체와 액체의 혼합영역이다.
ㄹ. 점 C에서 액상과 증기상의 성질이 같기 때문에 서로 구별할 수 없다.

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

ㄴ, ㄷ, ㄹ

A성분/B성분의 2성분계는 근사적으로 라울의 법칙을 따른다. 각 순수성분의 증기압은 75℃에서 PAsat=60kPa이고 PBsat=40kPa이다. 75℃에서 A성분 50mol%와 B성분 50mol%로 구성된 액체혼합물과 평형을 이루는 증기의 A성분 몰분율 조성은?

0.5

0.6

0.7

0.8

반응열에 대한 설명 중에서 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?
<보기>
ㄱ. 온도 $T$에서 $\Delta H_r(T)$의 값이 음이면 흡열반응임을 의미하고, 양이면 발열반응임을 의미한다.
ㄴ. A → B에 대한 $\Delta H^\circ_r$는 2A→2B에 대한 $\Delta H^\circ_r$ 값의 절반이다.
ㄷ. 표준반응열은 반응에 참여하는 각 성분의 표준생성열로부터 계산할 수 있다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

대기압이 1기압일 때, 압력이 큰 순서로 나열된 것은? (단, 다른 조건이 없으면 압력은 절대압이다.)

3×107Pa > 1bar > 2×105N/m2 > 2.7mH2O > 380mmHg

2×105N/m2 > 3×107Pa > 1bar > 12.7psi > 15inHg

3×107Pa > 2×105N/m2 > 1bar > 1.5mH2O > 12.7psi

3×107Pa > 2×105N/m2 > 1bar > 12.7psi > 380mmHg

12wt% NaHCO3 수용액 5kg을 50℃에서 20℃로 온도를 낮추어 결정화를 유도하였다. 이때 석출되는 NaHCO3의 질량은? (단, 20℃에서 NaHCO3의 포화 용해도는 9.6g NaHCO3/100gH2O으로 계산한다.)

0.4224kg

0.1776kg

0.6234kg

0.2010kg

메탄올 33mol%인 메탄올/물 혼합 용액을 연속증류하여 메탄올 99mol% 유출액과 물 97mol% 관출액으로 분리하고자 한다. 유출액 100mol/hr을 생산하기 위해 필요한 공급액의 양은?

300mol/hr

320mol/hr

340mol/hr

360mol/hr

기체 흡수탑에서 발생할 수 있는 현상 중 편류(Channeling)에 대한 설명은?

흡수탑에서 기체의 상승 속도가 높아서, 액체가 범람하는 현상

흡수탑 내에서 액체가 어느 한 곳으로 모여 흐르는 현상

흡수탑 내에서 기상의 상승속도가 증가함에 따라, 각 단의 액상체량(Hold up)이 증가해 압력손실이 급격히 증가하는 현상

액체의 용질 흡수량 증가에 따라 증류탑 내부 각 단에서 증기의 용해열에 의해 온도가 상승하는 현상

친전자성 방향족 치환반응이 가장 잘 일어나는 물질은?

[그림]

[그림]

[그림]

[그림]

<보기>는 가스 A, B, C의 세 성분으로 된 기체혼합물의 분석치이다. 이때 성분 B의 분자량은?
<보기>
A. 40mol%(분자량 40)
B. 20wt%
C. 40mol%(분자량 60)

30

40

50

60

생쥐는 20kPa(절대압력) 압력까지 생존할 수 있다. <보기 1>에서 보인 것처럼 탱크에 연결된 수은 마노미터의 읽음이 60cmHg이고 탱크외부의 기압은 100kPa이다. 옳은 것을 <보기 2>에서 모두 고른 것은? (단, 80cmHg=100kPa로 계산한다.)
<보기 1>
<보기 2>
ㄱ. 탱크 내 압력이 대기압보다 낮다.
ㄴ. 생쥐가 생존할 수 있다.
ㄷ. 탱크 내 절대 압력이 60cmHg이다.
ㄹ. 마노미터의 수은을 물로 교체하여도 마노미터 읽음이 60cm로 변화 없다.

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄷ, ㄹ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

외측이 반경 $r_1$, 내측이 반경 $r_2$인 쇠구슬이 있다. 구의 안쪽과 표면의 온도를 각각 $T_1$℃, $T_2$℃라고 할 때 이 구슬에서의 열손실[kcal/h] 계산식은? (단, 구벽의 재질은 일정하며 열전도도는 $k_{av}$[kcal/m·h·℃]로 일정하다.)

$4\pi k_{av}(T_1 - T_2)/(r_1 - r_2)$

$4\pi k_{av}\ln(T_1/T_2)/\ln(r_1/r_2)$

$4\pi k_{av}(T_1 - T_2)/\ln(r_1/r_2)$

$4\pi k_{av}(T_1 - T_2)/(1/r_1 - 1/r_2)$

800kg/h의 유속으로 각각 50wt% 벤젠과 자일렌의 혼합 용액이 유입되어 벤젠은 상층에서 300kg/h, 자일렌은 하층에서 350kg/h로 분리되고 있다. 이때 상층에 섞여있는 자일렌($q_1$)과 하층에 섞여있는 벤젠($q_2$)의 유속은?

60kg/h　90kg/h

90kg/h　60kg/h

50kg/h　100kg/h

100kg/h　50kg/h

비중이 0.8인 액체가 나타내는 압력이 2.4kgf/cm2일 때, 이 액체의 높이는?

10m

20m

30m

40m

DNA(Deoxyribonucleic acid)에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?
<보기>
ㄱ. 단백질 합성에 참여한다.
ㄴ. 유전정보를 저장 및 보존한다.
ㄷ. DNA 복제는 핵산조각인 프라이머를 필요로 한다.
ㄹ. 많은 DNA들이 단일가닥이다.

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄷ, ㄹ

ㄴ, ㄷ, ㄹ