모두CBT

다음의 액상반응에서 R이 요구하는 물질 일 때에 대한 설명으로 가장 거… | [화공기사 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 18년 3회차

다음의 액상반응에서 R이 요구하는 물질 일 때에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

A+B→R,rR=k1CACB\mathrm{A}+\mathrm{B}\rightarrow\mathrm{R},\quad r_R=k_1C_AC_B

R+B→S,rS=k2CRCB\mathrm{R}+\mathrm{B}\rightarrow\mathrm{S},\quad r_S=k_2C_RC_B

1
A 에 B를 조금씩 넣는다.
2
B 에 A를 조금씩 넣는다.
3
A 와 B를 빨리 혼합한다.
4
A의 농도가 균일하면 B의 농도는 관계없다.
해설

B 를 담아 둔 쪽에 A 를 조금씩 넣는 방식은 R 을 얻는 데 가장 불리하므로 옳지 않은 설명이다.

이 계는 A+B→R\mathrm{A}+\mathrm{B}\rightarrow\mathrm{R}, R+B→S\mathrm{R}+\mathrm{B}\rightarrow\mathrm{S} 로 B 가 두 단계 모두에 들어간다. 두 속도식을 나누면 dCRdCA=−1+k2k1CRCA\dfrac{dC_R}{dC_A}=-1+\dfrac{k_2}{k_1}\dfrac{C_R}{C_A} 가 되어 CB 가 소거된다. 즉 생성물 분포는 B 의 농도 수준과 무관하고, A 와 R 이 B 를 놓고 경쟁하는 비 CR/CAC_R/C_A 로만 정해진다.

그래서 A 의 농도가 어디서나 균일하도록 접촉시키는 것이 유리하다. A 쪽에 B 를 조금씩 넣거나 A 와 B 를 한꺼번에 빠르게 섞으면 A 가 고르게 남아 있어 CR/CAC_R/C_A 가 작게 유지되고, 그러면 위 식의 우변이 음수라 R 이 계속 쌓인다. A 농도만 균일하면 B 농도는 문제되지 않는다.

반대로 B 가 담긴 쪽에 A 를 방울씩 떨어뜨리면 들어가는 족족 A 가 소모돼 CA 는 거의 0 인데 이미 만들어진 R 은 잔뜩 쌓여 있는 상태가 된다. CR/CAC_R/C_A 가 커져 위 식의 우변이 양수로 바뀌면 R 이 오히려 S 로 깎여 나가므로 수율이 가장 나빠진다.

내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.