\mathrm{A}(g)+\mathrm{B}(g)\rightarrow\… | [7급 국가직 반응공학] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 반응공학] 22년 1회차

 $\mathrm{A}(g)+\mathrm{B}(g)\rightarrow\mathrm{C}(g)$  기상 반응이 고체 촉매상에서 다음의 흡착 및 표면반응 과정을 거쳐 진행된다.흡착:  $\mathrm{A}(g)+\mathrm{S}\rightleftarrows\mathrm{A\cdot S}$ 
표면반응:  $\mathrm{A\cdot S}+\mathrm{B}(g)\xrightarrow{k_s}\mathrm{C}(g)+\mathrm{S}$ 
정상상태에서 표면반응이 속도제한단계일 때, 총괄반응속도식으로 옳은 것은? (단, S는 촉매 표면 활성점 위에 반응물이 흡착되지 않은 빈자리(vacant site), A ∙ S는 S에 흡착된 A,  $C_t$ 는 촉매 표면 활성점의 전체 농도,  $P_j$ 는  $j$  기체의 분압,  $K_a$ 는 흡착평형상수,  $k_s$ 는 표면반응속도상수이다)

 $k_sK_aP_{\mathrm{A}}P_{\mathrm{B}}C_t$

 $\frac{k_sK_aP_{\mathrm{A}}C_t}{1+K_aP_{\mathrm{A}}}$

 $\frac{k_sK_aP_{\mathrm{B}}C_t}{1+K_aP_{\mathrm{A}}}$

 $\frac{k_sK_aP_{\mathrm{A}}P_{\mathrm{B}}C_t}{1+K_aP_{\mathrm{A}}}$

해설

표면반응이 율속이면 총괄반응속도는  $\dfrac{k_sK_aP_{\mathrm{A}}P_{\mathrm{B}}C_t}{1+K_aP_{\mathrm{A}}}$ 이다.
흡착 평형:  $C_{\mathrm{A\cdot S}}=K_aP_{\mathrm{A}}C_v$  ( $C_v$ 는 빈자리 농도)
활성점 수지:  $C_t=C_v+C_{\mathrm{A\cdot S}}=C_v(1+K_aP_{\mathrm{A}})$ 
속도:  $r=k_sC_{\mathrm{A\cdot S}}P_{\mathrm{B}}=\dfrac{k_sK_aP_{\mathrm{A}}P_{\mathrm{B}}C_t}{1+K_aP_{\mathrm{A}}}$ 
분모가 없는 식은 흡착으로 빈자리가 줄어드는 활성점 수지를 무시했다.
분자에  $P_{\mathrm{B}}$ 가 없는 식은 기상 B와의 표면반응을 반영하지 않았다.
분자에  $P_{\mathrm{A}}$ 가 없는 식은 흡착된 A의 농도를 반영하지 않았다.

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