A의 3가지 병렬반응이 아래와 같을 때, S의 수율(S/A)을 최대로 … | [화공기사 필기] 20년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 20년 3회차

A의 3가지 병렬반응이 아래와 같을 때, S의 수율(S/A)을 최대로 하기 위한 조치로 옳은 것은? (단, 각각의 반응속도상수는 동일하다.)
 $A \xrightarrow{2\text{차}} R$ 
 $A \xrightarrow{3\text{차}} S$ 
 $A \xrightarrow{1\text{차}} T$

혼합흐름반응기를 쓰고 전화율을 낮게 한다.

혼합흐름반응기를 쓰고 전화율을 높게 한다.

플러그흐름반응기를 쓰고 전화율을 낮게 한다.

플러그흐름반응기를 쓰고 전화율을 높게 한다.

해설

플러그흐름반응기를 쓰고 전화율을 낮게 유지해야 S의 수율이 최대가 된다.
세 반응의 속도상수가 같으므로 S의 순간수율은  $\varphi_S=\dfrac{kC_A^{3}}{kC_A+kC_A^{2}+kC_A^{3}}=\dfrac{C_A^{2}}{1+C_A+C_A^{2}}$  이고, 이 값은 C_A 가 클수록 커진다. 목적물 S가 반응차수 3차로 가장 높기 때문이다.
따라서 반응 내내 A의 농도를 높게 유지하는 조작이 유리하다. 혼합흐름반응기는 들어온 원료가 곧바로 출구 농도로 희석되어 전 부피가 낮은 C_A 에서 돌아가지만, 플러그흐름반응기는 입구부터 높은 C_A 구간을 그대로 지난다. 전화율까지 낮게 잡으면 반응기 끝단의 C_A 도 높게 유지되어 1차 반응인 T 쪽으로 새는 비중이 줄어든다.

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