등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 초기농도 1 mol L-1의 순수… | [7급 국가직 반응공학] 24년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 반응공학] 24년 1회차

등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 초기농도 1 mol L^-1의 순수한 A를 반응물로 다음 두 개의 비가역 액상 기초 반응을 경쟁적으로 진행한다. 반응기 내에서 생성물 U에 대한 D의 순간 선택도( $S_{\mathrm{D/U}}$ )는 4이고, 반응기 출구에서 A의 농도는 0.10 mol L^-1이다. 반응기 출구에서 D의 농도[mol L^-1]는? (단,  $S_{\mathrm{D/U}}=\dfrac{r_{\mathrm{D}}}{r_{\mathrm{U}}}$ ,  $r_{\mathrm{j}}$ 는 j의 생성 속도[mol L^-1 min^-1]이다)
○ 반응 1: 2A → D
○ 반응 2: A → U

0.30

0.35

0.40

0.45

해설

출구의 D 농도는  $0.40\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$ 이다.
CSTR 내부 농도가 일정하므로 순간 선택도가 그대로 전체 생성비가 된다:  $C_{\mathrm{D}}=4C_{\mathrm{U}}$ 
반응 1은 D 1몰당 A 2몰을 소모하므로 A 수지는
 $C_{\mathrm{A0}}-C_{\mathrm{A}}=2C_{\mathrm{D}}+C_{\mathrm{U}}=9C_{\mathrm{U}}=0.9$ 
 $C_{\mathrm{U}}=0.1$ ,  $C_{\mathrm{D}}=0.4$ 
0.45는 소모된 A 전량이 D로 간다고 본 값으로 U 생성을 무시한 것이다.
D 생성 속도 기준 선택도이므로 D 1몰에 A 2몰이 쓰이는 양론 계수를 반드시 반영해야 한다.

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