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1차 직렬반응이 \mathrm{A} \xrightarrow{k_1} \… | [화공기사 필기] 19년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 19년 3회차
1차 직렬반응이 Ak1Rk2S, k1=200s1, k2=10s1\mathrm{A} \xrightarrow{k_1} \mathrm{R} \xrightarrow{k_2} \mathrm{S},\ k_1 = 200\,\mathrm{s}^{-1},\ k_2 = 10\,\mathrm{s}^{-1} 일 경우 AkS\mathrm{A} \xrightarrow{k} \mathrm{S} 볼 수 있다. 이 때 k의 값은?
1
11.00 s-1
2
9.52 s-1
3
0.11 s-1
4
0.09 s-1
해설

두 단계를 한 단계로 묶은 겉보기 속도상수는 약 9.52 s-1이다.

직렬로 이어진 두 1차 단계를 A→S 한 단계로 볼 때는 각 단계의 저항, 즉 속도상수의 역수가 더해진다.
1k=1k1+1k2\dfrac{1}{k} = \dfrac{1}{k_1} + \dfrac{1}{k_2}

주어진 k1=200 s1k_1 = 200\ \mathrm{s}^{-1}, k2=10 s1k_2 = 10\ \mathrm{s}^{-1} 을 대입하면
1k=1200+110=0.005+0.1=0.105\dfrac{1}{k} = \dfrac{1}{200} + \dfrac{1}{10} = 0.005 + 0.1 = 0.105
k=10.105=9.52 s1k = \dfrac{1}{0.105} = 9.52\ \mathrm{s}^{-1}

계산 중간에 나오는 0.105는 k 가 아니라 1/k 이므로 마지막에 반드시 역수를 취해야 한다. 이 값을 그대로 답으로 옮기면 0.11 s-1 이 되어 크기가 100배 가까이 어긋난다.

결과가 느린 단계인 10 s-1보다 조금 작다는 점도 검산이 된다. 전체 반응은 가장 느린 단계보다 빠를 수 없기 때문이다.

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