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등온 회분식반응기에서 A → B 액상 반응을 진행하여 반응차수와 반응속… | [7급 국가직 반응공학] 23년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 반응공학] 23년 1회차
등온 회분식반응기에서 A → B 액상 반응을 진행하여 반응차수와 반응속도상수를 결정하려고 한다. A의 반감기는 A의 초기농도에 반비례하며, A의 초기농도가 10 mol L-1일 때 반감기가 10분이다. 이 반응의 반응차수와 반응속도상수를 바르게 연결한 것은?
반응차수 / 반응속도상수
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1 / 0.01 min-1
2
1 / 0.1 min-1
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2 / 0.01 L mol-1 min-1
4
2 / 0.1 L mol-1 min-1
해설

반감기가 초기농도에 반비례하는 것은 2차 반응의 특징이며, 속도상수는 0.01 L mol−1 min−10.01\ \mathrm{L\,mol^{-1}\,min^{-1}}이다.

n차 반응의 반감기는 t1/2∝CA01−nt_{1/2} \propto C_{\mathrm{A0}}^{1-n}이므로 반비례이면 n=2n = 2이다.
2차 반감기: t1/2=1kCA0t_{1/2} = \dfrac{1}{kC_{\mathrm{A0}}} → k=1(10)(10)=0.01 L mol−1 min−1k = \dfrac{1}{(10)(10)} = 0.01\ \mathrm{L\,mol^{-1}\,min^{-1}}

  • 1차·0.01 조합: 1차 반응은 반감기가 초기농도와 무관하므로 조건과 맞지 않는다.
  • 1차·0.1 조합: 같은 이유로 차수부터 맞지 않는다.
  • 2차·0.1 조합: 차수는 맞지만 초기농도를 곱하지 않고 반감기의 역수만 취한 값이다.

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