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회분식 반응기에서 A 의 분해 반응을 50℃ 등온하에서 진행시켜 얻는 … | [화공기사 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 18년 3회차

회분식 반응기에서 A 의 분해 반응을 50℃ 등온하에서 진행시켜 얻는 CA 와 반응시간 t 간의 그래프로부터 각 농도에서의 곡선에 대한 접선의 기울기를 다음과 같이 얻었다. 이 반응의 반응 속도식은?

CA(mol/L)접선의 기울기(mol/L·min)
1.0-0.50
2.0-2.00
3.0-4.50
4.0-8.00
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해설

반응속도식은 dCAdt=0.5CA2-\dfrac{dC_A}{dt}=0.5C_A^2 이다.

표의 접선 기울기는 dCAdt\dfrac{dC_A}{dt} 이므로 반응속도 rA-r_ACAC_A=1.0에서 0.50, 2.0에서 2.00, 3.0에서 4.50, 4.0에서 8.00 mol/L·min 이다.

이 값들을 CA2C_A^2 으로 나누면 0.50/1, 2.00/4, 4.50/9, 8.00/16 이 모두 0.5 로 네 점에서 일정하다. 농도가 2배가 될 때 속도가 4배가 되므로 A 에 대해 2차이고 속도상수는 0.5 L/mol·min 이다.

1차로 보면 rA/CA-r_A/C_A 가 0.50, 1.00, 1.50, 2.00 으로 계속 변해 상수가 되지 않는다. 2차라도 계수를 2.0 이나 8.0 으로 두면 CAC_A=1.0 에서 속도가 각각 2.00, 8.00 이 되어 표의 0.50 과 어긋난다.

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