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(A \rightleftarrows R)인 액상반응에 대한 25℃에서의… | [화공기사 필기] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 20년 1회차
(AR)(A \rightleftarrows R)인 액상반응에 대한 25℃에서의 평형상수(K298)는 300이고 반응열( △Hr)은 -18000cal/mol 일 때, 75℃에서 평형 전환율은?
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55%
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69%
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79%
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해설

van't Hoff 식으로 348 K 의 평형상수를 구하면 K ≈ 3.8 이고, 평형 전환율은 약 79% 이다.

평형상수의 온도 의존성은 lnK2K1=ΔHrR(1T21T1)\ln\dfrac{K_{2}}{K_{1}}=-\dfrac{\Delta H_r}{R}\left(\dfrac{1}{T_{2}}-\dfrac{1}{T_{1}}\right) 이고 K₁ = 300(298 K), ΔHr = −18000 cal/mol, R = 1.987 cal/mol·K, T₂ = 348 K 이다.

1/348 − 1/298 = −4.82×10⁻⁴ 이므로
ln(K₂/300) = −(−18000/1.987) × (−4.82×10⁻⁴) ≈ −4.37
K₂ = 300 × e−4.373.8

A ⇄ R 형 반응의 평형에서 K = X/(1−X) 이므로 X = K/(1+K) = 3.8/4.8 ≈ 0.79, 즉 79%다. 발열반응이라 온도를 50 K 올리는 것만으로 평형상수가 300에서 3.8로 급락해 전환율도 크게 떨어진다.

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