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1[화공기사 필기] 21년 2회차
다음 그림은 기초적 가역 반응에 대한 농도 시간 그래프이다. 그래프의 의미를 가장 잘 나타낸 것은? (단, 반응방향 위 숫자는 상대적 반응속도 비율을 의미한다.)
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해설
S가 유도기를 두고 뒤늦게 나타나고 A도 S도 끝까지 0이나 1로 가지 않으므로, 정·역 속도가 모두 같은 가역 직렬반응 A ⇌ R ⇌ S를 나타낸 그래프다.
A는 1에서 단조 감소하고 R은 시작하자마자 기울기를 가지고 올라가지만, S는 초기 기울기가 0인 S자 곡선으로 지연 상승한다. 이는 S가 A에서 직접 생기지 않고 먼저 만들어진 R을 거쳐 생성된다는 직렬 반응의 대표적 특징이다.
또 오른쪽으로 갈수록 A는 내려오고 S는 올라와 세 성분이 0도 1도 아닌 공통 수준으로 접근한다(오른쪽 끝의 수평 점선이 그 평형 수준을 가리킨다). 정·역 상대속도가 전부 1로 같으면 최종 평형에서 세 성분 농도가 균등해져 각각 1/3이 되는데, 그래프는 아직 그 평형에 닿기 전 구간을 보여 준다.
- 마지막 단계가 비가역(R→S)이면 결국 S가 1까지 올라가고 A와 R은 0으로 떨어져야 하므로, A가 상당한 값에 머문 채 완만해지는 모습과 맞지 않는다.
- A→R, A→S로 갈라지는 병렬반응이면서 두 경로의 상대속도가 1:1이면 R과 S 곡선이 완전히 겹쳐 처음부터 같이 올라가야 하는데, 그래프의 S는 유도기를 두고 지연된다.
- 병렬이면서 S쪽 상대속도가 10배면 오히려 S가 R보다 먼저·많이 생겨야 하므로 곡선의 상하 관계가 반대가 된다.
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