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1[7급 국가직 반응공학] 23년 1회차
등온 회분식반응기에서 5 mol L-1의 순수한 A를 반응물로 A→k1B→k2C\mathrm{A} \xrightarrow{k_1} \mathrm{B} \xrightarrow{k_2} \mathrm{C} 액상반응을 진행한다. 반응 시작 2시간 후 B의 농도[mol L-1]는? (단, k1=0.1k_1 = 0.1 h-1, k2=0.05k_2 = 0.05 mol L-1 h-1, e−0.2=0.8e^{-0.2} = 0.8이다)
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해설

k2k_2의 단위로 보아 B→C는 0차 반응이며, 2시간 후 B의 농도는 0.9 mol L−10.9\ \mathrm{mol\,L^{-1}}이다.

A→B는 1차: CA=5e−(0.1)(2)=5(0.8)=4C_{\mathrm{A}} = 5e^{-(0.1)(2)} = 5(0.8) = 4 → 생성된 B: 5−4=1 mol L−15 - 4 = 1\ \mathrm{mol\,L^{-1}}

B→C는 0차: 소모된 B는 k2t=(0.05)(2)=0.1 mol L−1k_2t = (0.05)(2) = 0.1\ \mathrm{mol\,L^{-1}}
CB=1−0.1=0.9 mol L−1C_{\mathrm{B}} = 1 - 0.1 = 0.9\ \mathrm{mol\,L^{-1}}

반응 초기부터 B의 생성속도(k1CAk_1C_{\mathrm{A}})가 0차 소모속도보다 커서 B가 고갈되지 않으므로 이 계산이 성립한다.

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