다음과 같은 평행반응이 진행되고 있을 때 원하는 생성물이 S라면 반응물… | [화공기사 필기] 19년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 19년 3회차

다음과 같은 평행반응이 진행되고 있을 때 원하는 생성물이 S라면 반응물의 농도는 어떻게 조절해 주어야 하는가?
 $\mathrm{A} + \mathrm{B} \xrightarrow{k_1} \mathrm{R} \qquad \dfrac{dC_R}{dt} = k_1 C_A^{0.5} C_B^{1.8}$ 
 $\mathrm{A} + \mathrm{B} \xrightarrow{k_2} \mathrm{S} \qquad \dfrac{dC_S}{dt} = k_2 C_A C_B^{0.3}$

C_A를 높게, C_B를 낮게

C_A를 낮게, C_B를 높게

C_A와 C_B를 높게

C_A와 C_B를 낮게

해설

S 쪽 선택도를 키우려면 C_A는 높게, C_B는 낮게 유지해야 한다.
두 속도식을 나누어 선택도를 만든다.
 $\dfrac{dC_S}{dC_R} = \dfrac{k_2 C_A C_B^{0.3}}{k_1 C_A^{0.5} C_B^{1.8}} = \dfrac{k_2}{k_1}\,C_A^{0.5} C_B^{-1.5}$ 
이 식에서 C_A의 지수는 +0.5로 양수라 A 농도가 클수록 S가 유리하고, C_B의 지수는 −1.5로 음수라 B 농도가 작을수록 S가 유리하다.
실제 조작으로는 A를 한꺼번에 넣어 반응기 안 농도를 높게 두고, B는 조금씩 나누어 흘려 넣어 순간 농도를 낮게 유지하면 된다.

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