등온 플러그흐름반응기(PFR)에서 A ＋ 2B → C 기상반응을 진행한… | [7급 국가직 반응공학] 23년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 반응공학] 23년 1회차

등온 플러그흐름반응기(PFR)에서 A ＋ 2B → C 기상반응을 진행한다. 반응물 A와 B는 동일한 농도로 8 atm, 1,000 K에서 반응기로 유입되며, 반응기 입구에서 전체 반응물의 부피 유량은 5.0 L min^-1이다. 제한반응물(limiting reactant)의 전환율이 80 %일 때, 반응기 출구에서 A와 C의 몰유량[mol min^-1]을 바르게 연결한 것은? (단, 기체는 모두 이상기체이고, 기체상수는 0.08 atm L mol^-1 K^-1이다)
A의 몰유량 / C의 몰유량

0.10 / 0.10

0.10 / 0.15

0.15 / 0.10

0.15 / 0.15

해설

B가 A의 2배로 소모되므로 B가 제한반응물이며, 출구 몰유량은 A  $0.15$ , C  $0.10\ \mathrm{mol\,min^{-1}}$ 이다.
입구 전체 농도:  $C_{T0} = \dfrac{P}{RT} = \dfrac{8}{(0.08)(1000)} = 0.1\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$ 
전체 몰유량:  $F_{T0} = (0.1)(5.0) = 0.5$  →  $F_{\mathrm{A0}} = F_{\mathrm{B0}} = 0.25\ \mathrm{mol\,min^{-1}}$ 
반응한 B:  $(0.25)(0.8) = 0.2$  → 반응한 A와 생성된 C:  $0.1$ 
 $F_{\mathrm{A}} = 0.25 - 0.1 = 0.15$ ,  $F_{\mathrm{C}} = 0.10\ \mathrm{mol\,min^{-1}}$ 
A를 제한반응물로 잘못 보면 B가 부족해지는 모순이 생기므로 양론비 기준으로 판단해야 한다.

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