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1[화공기사 필기] 17년 1회차
고체 촉매에 의한 기상 반응 A+B=R에 있어서 성분 A와 B가 같은 양이 존재할 때 성분 A의 흡착 과정이 율속인 경우의 초기 반응 속도와 전압의 관계는? (단, a,b는 정수이고, p는 전압이다.)
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해설

A의 흡착이 율속이면 초기 반응속도는 분모가 전압의 1차식γ0=pa+bp\gamma_0=\dfrac{p}{a+bp} 형태가 된다.

흡착 율속이면 속도식은 A의 흡착단계 γ0=kpACv\gamma_0=k\,p_AC_v 로 쓰이고, 빈자리 농도는 다른 성분의 흡착 때문에 Cv=Ct1+KBpB+KRpRC_v=\dfrac{C_t}{1+K_Bp_B+K_Rp_R} 이다. 초기에는 생성물이 없으므로 pR=0p_R=0 이다.

A와 B가 같은 양이므로 pA=pB=p2p_A=p_B=\dfrac{p}{2} 를 넣으면 γ0=kCt(p/2)1+KB(p/2)=kCtp2+KBp\gamma_0=\dfrac{kC_t(p/2)}{1+K_B(p/2)}=\dfrac{kC_tp}{2+K_Bp} 가 되어, 정수 a·b로 묶으면 γ0=pa+bp\gamma_0=\dfrac{p}{a+bp} 꼴이다.

분자·분모가 함께 제곱이 된 형태는 두 자리를 쓰는 표면반응이 율속일 때 나오는 모양이고, 분자만 p2이거나 분모만 제곱인 형태는 어느 율속단계에서도 유도되지 않는다.

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