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1[화공기사 필기] 16년 3회차

다음 반응에서 R이 요구하는 물질일 때 어떻게 반응시켜야 하는가?
 $\mathrm{A + B \rightarrow R},\ \text{desired},\ r_1 = k_1 C_A C_B^2$ 
 $\mathrm{R + B \rightarrow S},\ \text{undesired},\ r_2 = k_2 C_R C_B$

A 에 B 를 한 방울씩 넣는다.

B 에 A 를 한 방울씩 넣는다.

A 와 B 를 동시에 넣는다.

A 와 B를 넣는 순서는 무관하다.

해설

순간 선택도가 r₁/r₂ = (k₁/k₂)(C_A/C_R)·C_B 이므로, A와 B를 처음부터 함께 넣어 두 농도를 모두 높게 유지해야 R가 많이 남는다.

원하는 반응은 B에 대해 2차(C_B²), 원치 않는 반응은 B에 대해 1차(C_B)다. 따라서 C_B가 높을수록 R 쪽이 유리하므로, B를 한 방울씩 떨어뜨려 C_B를 낮게 유지하는 방식은 오히려 S를 키운다.

반대로 B가 가득한 용기에 A를 한 방울씩 넣으면 C_A는 거의 0인데 과잉의 B가 계속 남아 있어, 갓 생성된 R가 곧바로 공격받아 S까지 끝까지 진행해 버린다.

결국 C_B가 높으면서 C_A도 높아 A가 R와의 B 쟁탈에서 앞서는 조건, 즉 두 물질을 동시에 넣는 회분식·관형 접촉이 최선이다. 넣는 순서가 무관하다는 판단은 선택도가 두 농도에 함께 의존한다는 사실과 어긋난다.

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