A+B→R 인 비가역 기상 반응에 대해 다음과 같은 실험 데이터를 얻었… | [화공기사 필기] 16년 3회차 기출문제 상세 페이지
1[화공기사 필기] 16년 3회차
A+B→R 인 비가역 기상 반응에 대해 다음과 같은 실험 데이터를 얻었다. 반응 속도식으로 옳은 것은?(단, t1/2은 B의 반감기이고 PA 및 PB 는 각각 A 및 B의 초기 압력이다.)
| 실험번호 | 1 | 2 | 3 | 4 |
|---|---|---|---|---|
| PA mmHg | 500 | 125 | 250 | 250 |
| PB mmHg | 10 | 15 | 10 | 20 |
| t1/2 min | 80 | 213 | 160 | 80 |
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해설
반응속도식은 r = −dPB/dt = kpPAPB2, 즉 A에 대해 1차·B에 대해 2차다.
표에서 A의 초기압력이 B보다 훨씬 크므로 A는 과잉이고 반응 중 PA가 거의 일정하다고 볼 수 있다. 이때 B의 반감기는 형태가 된다.
PB가 10으로 같고 PA만 500 → 250으로 절반이 된 두 실험에서 반감기가 80 → 160 min으로 두 배가 되므로 A에 대해 1차(a = 1)다.
PA가 250으로 같고 PB만 10 → 20으로 두 배가 된 두 실험에서 반감기가 160 → 80 min으로 절반이 되므로 1 − b = −1, 즉 B에 대해 2차(b = 2)다.검산하면 t1/2·PA·PB 값이 일정해야 한다. 80×500×10 = 4×105이고, PA = 125·PB = 15인 실험에서 4×105/(125×15) ≒ 213 min으로 표의 값과 정확히 맞는다.
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