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1[7급 국가직 반응공학] 25년 1회차

다음은 A의 분해 메커니즘이다. Bㆍ과 Dㆍ에 유사 정상상태 가정을 적용하여 유도된 C의 생성속도식은? (단,  $C_{\mathrm{A}}$ ,  $C_{\mathrm{D_2}}$ 는 각각 A, D₂의 농도이고,  $k_1$ ,  $k_3$ 은 각각 A와 Dㆍ의 소멸반응에 대한 반응속도상수이며, 각 단계의 반응은 기초반응이다) $\mathrm{A}\xrightarrow{k_1}2\mathrm{B}\cdot$ 
 $\mathrm{A}+\mathrm{B}\cdot\xrightarrow{k_2}\mathrm{C}+\mathrm{D}\cdot$ 
 $2\mathrm{D}\cdot\xrightarrow{k_3}\mathrm{D_2}$

 $2k_1C_{\mathrm{A}}$

 $2k_1C_{\mathrm{D_2}}$

 $2k_1C_{\mathrm{A}}C_{\mathrm{D_2}}$

 $2k_1(C_{\mathrm{A}}+C_{\mathrm{D_2}})$

해설

C의 생성속도식은  $r_{\mathrm{C}}=2k_1C_{\mathrm{A}}$  이다.
B· 유사 정상상태:  $2k_1C_{\mathrm{A}}-k_2C_{\mathrm{A}}C_{\mathrm{B\cdot}}=0$ , 따라서  $k_2C_{\mathrm{A}}C_{\mathrm{B\cdot}}=2k_1C_{\mathrm{A}}$ 
C는 둘째 단계에서만 생성되므로  $r_{\mathrm{C}}=k_2C_{\mathrm{A}}C_{\mathrm{B\cdot}}=2k_1C_{\mathrm{A}}$  이다. D· 의 정상상태식은 종결 단계 균형만 정할 뿐 생성물 농도  $C_{\mathrm{D_2}}$  는 속도식에 들어가지 않는다.
 $2k_1C_{\mathrm{D_2}}$  는 반응물 A의 농도 의존성이 사라져 틀리다.
 $2k_1C_{\mathrm{A}}C_{\mathrm{D_2}}$  는 종결 생성물 농도가 곱해질 근거가 없다.
 $2k_1(C_{\mathrm{A}}+C_{\mathrm{D_2}})$  같은 합 형태는 어느 단계의 균형에서도 나오지 않는다.

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