A와 B를 공급물로 하는 아래 반응에서 R이 목적생성물일 때, 목적생성… | [화공기사 필기] 20년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 20년 2회차

A와 B를 공급물로 하는 아래 반응에서 R이 목적생성물일 때, 목적생성물의 선택도를 높일 수 방법은?
 $\mathrm{A}+\mathrm{B}\rightarrow \mathrm{R}\,(\text{desired}),\quad r_{1}=k_{1}C_{A}C_{B}^{2}$ 
 $\mathrm{R}+\mathrm{B}\rightarrow \mathrm{S}\,(\text{unwanted}),\quad r_{2}=k_{2}C_{R}C_{B}$

A에 B를 한 방울씩 넣는다.

B에 A를 한 방울씩 넣는다.

A와 B를 동시에 넣는다.

A와 B의 농도를 낮게 유지한다.

해설

목적반응은 B에 대해 2차, 부반응은 B에 대해 1차이므로 A와 B의 농도를 모두 높게 유지해야 하고, 그러려면 A와 B를 처음부터 동시에 넣어야 한다.
선택도는 두 속도식의 비로 판단한다.
 $\dfrac{r_{1}}{r_{2}}=\dfrac{k_{1}C_{A}C_{B}^{2}}{k_{2}C_{R}C_{B}}=\dfrac{k_{1}}{k_{2}}\cdot\dfrac{C_{A}C_{B}}{C_{R}}$ 
이 비는 C_A와 C_B가 클수록 커진다. 즉 두 반응물 모두 고농도로 유지하는 회분식·고농도 운전이 R에 유리하다.
한쪽에 다른 쪽을 한 방울씩 떨어뜨리면 떨어뜨리는 성분의 농도가 늘 낮게 유지되어 분자의 C_AC_B가 작아지고 선택도가 떨어진다.
A와 B의 농도를 모두 낮게 유지하면 선택도가 나빠질 뿐 아니라 전체 반응속도까지 느려진다.

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