2019년 국가직 7급 공개경쟁채용 반응공학 가책형 기출문제

2019년 국가직 7급 공개경쟁채용 반응공학 가책형 20문항 중 13문항의 발문과 선지입니다. 시험 시간은 20분입니다. 나머지 7문항은 그림이나 지문이 있어 앱에서 볼 수 있습니다. 정답·해설은 앱에서 볼 수 있습니다.

출처: 국가공무원 채용시스템(인사혁신처)

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1번
등온 혼합흐름 반응기에서 A \, - > \, B \,인 비가역 2차 액상 반응을 진행하여 전환율 80%를 얻었다. 이 반응을 같은 부피의 플러그흐름 반응기에서 조업한다면 전환율은? (단, 다른 조건은 변함없다)
1. ①\frac{{4}}{{5}}
2. ②\frac{{8}}{{9}}
3. ③\frac{{14}}{{15}}
4. ④\frac{{20}}{{21}}
2번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
3번
등온 혼합흐름 반응기에서 A \, - > \, B \,인 비가역 1차 액상 반응이 진행된다. 이 반응의 반응속도상수가 1min^－1, A의 초기농도가 1mol L^－1, A의 초기 몰유속이 100mol min^－1일 때, A의 전환율 80%를 얻기 위한 반응기의 부피[L]는?
1. ①100
2. ②200
3. ③300
4. ④400
4번
등온 회분식 반응기에서 A \, - > \, B \,인 비가역 2차 액상 반응을 진행하여 반응 개시 후 전환율 20%에 도달하는 데 10min이 걸렸다. 전환율 50%에 도달하는 데 걸리는 시간[min]은? (단, 다른 조건은 변함없다)
1. ①20
2. ②30
3. ③40
4. ④50
5번
반응물 A의 초기농도(C_{A} 0)를 바꾸며 농도가 초기농도의 반이 되는 시간(t_{1} / 2)을 측정하는 반감기 방법을 이용하여 실험한 결과, C_{{A 0}}에 대해 t_{{1 / 2}}이 변하지 않았다. 이 반응에 대해 A의 농도(C_{{A}})와 시간(t_{{}}) 사이의 선형관계를 얻을 수 있는 것은?
1. ①C_{A} 대 t
2. ②\ln C_{A} 대 t
3. ③\frac{1}{C}_{A} 대 t
4. ④\frac{{1}}{{C_{{A}}}}^{2} 대 t
6번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
7번
등온 혼합흐름 반응기에서 A \, - > \, P인 비가역 1차 반응이 진행된다. 반응물 A만을 반응기에 주입할 때, 부피가 V인 혼합흐름 반응기를 이용하여 얻을 수 있는 전환율이 80%이었다. 이를 대체하여 부피가 \frac{{V}}{{2}}인 혼합흐름 반응기 두개를 직렬로 연결한다면, 최종적으로 얻을 수 있는 전환율은? (단, 반응속도 상수와 부피유속은 동일하다)
1. ①\frac{{3}}{{4}}
2. ②\frac{{8}}{{9}}
3. ③\frac{{15}}{{16}}
4. ④\frac{{24}}{{25}}
8~9번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
10번
A \, - > \, R의 1차 기상 촉매반응이 진행된다. 촉매를 매우 미세하게 분쇄하여 촉매 내부에서 물질의 확산저항을 제거하였을 때, 촉매 단위 질량당 반응속도가 어떤 일정 A의 농도에서 2.0×10^－4mols^－1g^－1이었다. 이 촉매를 직경 0.5cm 구형으로 크게 성형한 촉매입자를 이용하여 동일 조건에서 반응 실험을 한 결과, 동일 A의 농도에서 반응속도가 1.5×10^－5mols^－1g^－1이었다. 이 성형 촉매 입자의 내부유효인자(internal effectiveness factor)는?
1. ①0.075
2. ②0.10
3. ③0.125
4. ④0.15
11번
플러그흐름 반응기에서 2 A \, - > \, 5 R인 균일계 기상반응이 진행된다. 반응초기에 50%의 불활성기체와 50%의 반응물 A가 공급된다고 할 때, 부피변화분율 \varepsilon_{A}는?
1. ①0.5
2. ②0.75
3. ③1.0
4. ④1.25
12번
불균일 반응(heterogeneous reaction)의 예로 옳지 않은 것은?
1. ①공기 중에서 탄소입자의 연소
2. ②호기성 발효(aerobic fermentation)
3. ③에틸아세테이트의 가수분해 반응
4. ④물에 빠진 못이 녹스는 현상
13번
온도가 T_{{1}}에서 T_{{2}}로 증가하였을 때, 반응속도상수가 2배 증가하였다. 이 반응에 대한 활성화 에너지(E)와 반응온도의 관계식은? (단, 반응속도상수는 Arrhenius 관계식을 따르며, R은 기체상수, T_{{1}}과 T_{{2}}에서 빈도인자(frequency factor)는 동일한 값을 갖는다)
1. ①\frac{{E}}{{R}} = \frac{{2 ( T_{{2}} - T_{{1}} ) T_{{2}}}}{{T_{{1}}}}
2. ②\frac{{E}}{{R}} = \frac{{T_{{1}} T_{{2}}}}{{T_{{2}} - T_{{1}}}} \ln 2
3. ③\frac{{E}}{{R}} = \frac{{( T_{{2}} - T_{{1}} ) T_{{2}}}}{{T_{{1}}}} \ln 2
4. ④\frac{{E}}{{R}} = \frac{{2 T_{{1}} T_{{2}}}}{{T_{{2}} - T_{{1}}}}
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15번
초기 부피가 V_{0}인 등온 정압 회분식 반응기에서 반응물 A의 초기농도를 C_{A} 0로 균일계 0차 반응을 진행하여 최종적으로 부피가 V로 되었을 때의 반응시간은? (단, \varepsilon_{A}는 부피변화분율, k는 반응속도 상수, DeltaV = V - V_{0}이다)
1. ①C_{A} \frac{0}{{k \varepsilon_{A}}} \ln V overV_{0}
2. ②- \frac{{1}}{{k}} \left( 1 - \frac{DeltaV}{{\varepsilon_{{A}} V_{{0}}}} \right)
3. ③1 overk \frac{{( 1 + \varepsilon_{A} ) DeltaV}}{{V_{0} \varepsilon_{A} - DeltaV}}
4. ④\frac{\varepsilon_{A}}{k} \ln \left( 1 - \frac{DeltaV}{{V_{0} \varepsilon_{A}}} \right)
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17번
일정한 온도에서 기상반응이 일어나는 충전층 반응기(packed-bed reactor)에서 촉매 입자 크기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1. ①에르군(Ergun) 식은 다공성 입자가 충전된 층에서의 압력강하를 계산하는 식이다.
2. ②촉매 입자의 직경이 작아지면 반응물과 생성물의 촉매 내부 확산저항이 작아진다.
3. ③유동층에 비하여 고정층에서는 매우 작은 입자의 촉매 사용이 가능하다.
4. ④촉매 입자의 직경이 커지면 반응기 내의 압력강하가 작아진다.
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19번
플러그흐름 반응기에서 수용액 반응물 A의 분해 반응을 수행한 결과, 1차 반응속도로 분해되며 그 농도가 반으로 감소하는 데 공간시간이 7min이었다. 동일한 반응을 A의 부피유속 2Lmin^－1로 공급하며, 각각의 부피가 20L인 두 개의 직렬로 연결된 연속혼합흐름 반응기에서 수행했을 때, 최종적으로 얻을 수 있는 전환율은? (단, ln2＝0.7이며, 반응온도는 동일하다)
1. ①0.50
2. ②0.58
3. ③0.67
4. ④0.75
20번
플러그흐름 반응기로부터 생성물 흐름을 분리하여 그중의 일부를 반응기 입구로 재순환시키는 재순환 반응기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1. ①순환비는 반응계를 떠나는 유체의 부피를 반응기 입구로 되돌아가는 유체의 부피로 나눈 값이다.
2. ②일반적으로 반응속도가 양의 차수일 때 재순환 반응기가 플러그흐름 반응기보다 낮은 전환율을 나타낸다.
3. ③순환비를 높일수록 혼합흐름 반응기의 특성을 나타낸다.
4. ④재순환 반응기에서 자동촉매반응(autocatalytic reaction)이 일어날 때 일정한 전환율을 얻으면서 반응기의 부피를 최소로 하는 최적의 순환비는 반드시 존재한다.