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1[화공기사 필기] 17년 3회차
액상 가역 1차 반응 A⇄R을 등온하에서 반응시켜 평형전화율 XAe은 80%로 유지하고 싶다. 반응온도를 얼마로 해야 하는가? (단, 반응열은 온도에 관계없이 -10000cal/molㆍ25℃에서의 평형상수는 300, CRo=0이다.)
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75℃
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127℃
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185℃
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212℃
해설

액상 가역 1차 반응 A⇄R에서 평형상수K=XAe1XAeK = \dfrac{X_{Ae}}{1-X_{Ae}}로 주어지며, 목표 전화율 80%에서 K2=0.80.2=4K_2 = \dfrac{0.8}{0.2} = 4이다.

반응열이 일정하므로 반트호프 식을 적용한다.
lnK2K1=ΔHR(1T11T2)\ln\dfrac{K_2}{K_1} = \dfrac{\Delta H}{R}\left(\dfrac{1}{T_1}-\dfrac{1}{T_2}\right)

ln4300=100001.987(12981T2)\ln\dfrac{4}{300} = \dfrac{-10000}{1.987}\left(\dfrac{1}{298}-\dfrac{1}{T_2}\right)를 풀면 T2400K=127CT_2 \approx 400\,\mathrm{K} = 127^\circ\mathrm{C}로 계산되어, 이 반응온도에서 평형전화율 80%가 얻어진다.

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