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반응 A+3B→C가 기초반응(elementary reaction)이라고… | [9급 국가직 화학공학일반] 19년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 국가직 화학공학일반] 19년 1회차
반응 A+3B→C가 기초반응(elementary reaction)이라고 할 때, A의 반응속도는 다음과 같이 표시된다. 농도의 단위가 mol·L-1일 때, 반응속도상수 k의 단위는? (단, f(CA, CB)은 A와 B의 농도의 함수이다)
−rA=k⋅f(CA,CB)-r_A = k \cdot f(C_A, C_B)
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해설

기초반응이므로 속도식은 −rA=kCACB3-r_A = k C_A C_B^{3}인 총괄 4차 반응이며, k의 단위는 L3\mathrm{L}^{3}·mol−3l^{-3}·s−1s^{-1}, 즉 분자가 L3\mathrm{L}^{3}이고 분모가 mol3l^{3}·s인 단위이다.

기초반응은 반응차수가 화학양론계수와 같으므로 A에 대해 1차, B에 대해 3차이다.
−rA=kCACB3-r_A = k C_A C_B^{3}

단위 맞추기: [k]=[−rA][CA][CB]3=mol L−1 s−1(mol L−1)4=L3 mol−3 s−1[k] = \dfrac{[-r_A]}{[C_A][C_B]^{3}} = \dfrac{\mathrm{mol\,L^{-1}\,s^{-1}}}{(\mathrm{mol\,L^{-1}})^{4}} = \mathrm{L^{3}\,mol^{-3}\,s^{-1}}

  • mol/(L·s)는 반응속도 자체의 단위이며 0차 반응의 k 단위이다.
  • L2\mathrm{L}^{2}/(mol2l^{2}·s)는 3차 반응의 k 단위이다.
  • mol3l^{3}/(L3\mathrm{L}^{3}·s)는 분자·분모가 뒤바뀐 것으로, 농도의 3제곱 단위이지 속도상수의 단위가 아니다.

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