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650℃ 에서의 에탄의 열분해 반응은 500℃에서보다 2790배 빨라진… | [화공기사 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 18년 3회차
650℃ 에서의 에탄의 열분해 반응은 500℃에서보다 2790배 빨라진다. 이 분해 반응의 활성화 에너지는?
1
75,000cal/mol
2
34,100cal/mol
3
15,000cal/mol
4
5,600cal/mol
해설

아레니우스 식을 두 온도에 대해 정리하면 lnk2k1=EaR(1T11T2)\ln\dfrac{k_2}{k_1}=\dfrac{E_a}{R}\left(\dfrac{1}{T_1}-\dfrac{1}{T_2}\right)이다.

T1=773K,  T2=923K,  k2k1=2790T_1=773\,\mathrm{K},\;T_2=923\,\mathrm{K},\;\dfrac{k_2}{k_1}=2790을 대입하면 ln27907.93\ln 2790 \approx 7.93, 177319232.10×104\dfrac{1}{773}-\dfrac{1}{923}\approx 2.10\times10^{-4}이다.

기체상수 R=1.987cal/(molK)R=1.987\,\mathrm{cal/(mol\cdot K)}를 써서 계산하면 Ea=1.987×7.932.10×10475,000cal/molE_a = 1.987\times\dfrac{7.93}{2.10\times10^{-4}} \approx 75{,}000\,\mathrm{cal/mol}로, 활성화에너지는 약 75,000cal/mol이다.

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