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400K에서 이상기체반응에 대한 속도가 -\dfrac{dP_A}{dt}… | [화공기사 필기] 15년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 15년 3회차
400K에서 이상기체반응에 대한 속도가 −dPAdt-\dfrac{dP_A}{dt}=3.66PA2 atm/h이다. 이 반응의 속도식이 다음과 같을 때, 반응속도상수의 값은 얼마인가?
−rA=kCA2 mol/L⋅h-r_A = kC_A^{2}\ \mathrm{mol/L\cdot h}
1
120Lㆍmol-1ㆍh-1
2
120molㆍL-1ㆍh-1
3
3.66h-1ㆍmolㆍL-1
4
3.66h-1ㆍmolㆍL
해설

반응속도상수는 약 120 L·mol-1·h-1이다.

압력 기준 속도식 −dPAdt=3.66PA2-\dfrac{dP_A}{dt}=3.66P_A^{2}에 이상기체 관계 PA=CARTP_A=C_A RT를 대입하면 −RTdCAdt=3.66 (CART)2-RT\dfrac{dC_A}{dt}=3.66\,(C_A RT)^{2}가 된다.

양변을 RT로 나누면 −dCAdt=3.66RT CA2-\dfrac{dC_A}{dt}=3.66RT\,C_A^{2}이므로, 농도 기준 속도식 −rA=kCA2-r_A=kC_A^{2}와 비교하면 k=3.66RTk=3.66RT이다.

수치를 넣으면 k=3.66×0.082×400≈120k=3.66\times0.082\times400\approx120이고, 2차 반응의 속도상수 차원이 (농도)-1(시간)-1이므로 단위는 L·mol-1·h-1가 된다.

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