2021년 국가직 7급 공개경쟁채용 반응공학 가책형 기출문제

2021년 국가직 7급 공개경쟁채용 반응공학 가책형 25문항 중 15문항의 발문과 선지입니다. 시험 시간은 25분입니다. 나머지 10문항은 그림이나 지문이 있어 앱에서 볼 수 있습니다. 정답·해설은 앱에서 볼 수 있습니다.

출처: 국가공무원 채용시스템(인사혁신처)

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1~2번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
3번
등온 회분식반응기에서 A \, \, \, \, REL \rightarrow {k_{{}}} {} \, \, \, B \, \, 액상 반응을 진행한다. 실험 결과를 이용하여 적분법으로 얻은 반응차수와 반응속도상수에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, k는 반응속도상수, t는 반응시간, C_{{A}}는 A의 농도, C_{{A 0}}는 A의 초기농도이다)
1. ①0차 반응이라면, C_{{A}} \, = \, kt - C_{{\, A 0}}이다.
2. ②1차 반응이라면, \ln \frac{{C_{{A 0}}}}{{C_{{A}}}} \, \, = \, kt이다.
3. ③2차 반응이라면, \frac{{1}}{{C_{{A 0}}}} \, - \, \frac{{1}}{{C_{{A}} \,}} \, = \, kt이다.
4. ④3차 반응이라면, 2 ( \, C_{{A}}^{{\, - 2}} \, - \, C_{{A 0}}^{{\, - 2}} \, ) \, = \, kt이다.
4번
A \, \, \, \rightarrow \, \, B 액상 반응을 진행한다. 부피가 같은 연속교반탱크반응기(CSTR)와 플러그흐름반응기(PFR) 중 어느 반응기를 사용하더라도 동일한 A의 전환율을 얻게 된다면, 이 반응의 반응차수는? (단, 반응은 등온 정상상태에서 진행하고, 나머지 조건은 동일하다)
1. ①0
2. ②1
3. ③2
4. ④3
5번
등온 회분식반응기에서 A \, \, \, \, REL \rightarrow {k_{{}}} {} \, \, \, B \, \, 액상 기초반응을 진행한다. 반응물 A의 농도가 초기농도의 10%로 줄어드는 데 걸리는 시간[min]은? (단, 반응속도상수 k＝0.2min^－1, ln10＝2.3이다)
1. ①2.3
2. ②4.6
3. ③11.5
4. ④23
6번
등온 회분식반응기에서 A ⇄ R 가역 기상 기초반응을 진행한다. 반응이 평형에 도달했을 때 A \,의 전환율이 0.75이면, 이 반응의 농도평형상수(K_{{C}} \,)는? (단, 기체는 모두 이상기체이고, C_{{I \, 0}}는 I의 초기농도, C_{{A 0}}＝2molL^－1,C_{{R \, 0}}＝2molL^－1이다)
1. ①4
2. ②5
3. ③6
4. ④7
7번
A \, \, \rightarrow \, \, B 액상 반응의 반응속도식이 - r_{{A}} = \frac{{kC_{{A}}}}{{1 + KC_{{A}}}}일 때, 초기농도 10molL^－1인 순수한 반응물 A를 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 공간시간(\tau) 60min으로 운전하여 생성물 B를 얻었다(C_{{B \, \, 1}}). 동일 반응 조건에서 초기농도만 6molL^－1로 변경하여 생성물 B를 얻었다면(C_{{B \, \, 2}}), 생성물 B의 농도비(C_{{B \, \, 2}} / C_{{B \, \, 1}})는? (단, C_{{A}}는 A의 농도, k＝0.1min^－1, K＝1Lmol^－1이다)
1. ①0.75
2. ②0.8
3. ③0.9
4. ④1.0
8번
A \, \, \rightarrow \, \, B 액상 2차 반응을 연속교반탱크반응기(CSTR)와 플러그흐름반응기(PFR)에서 각각 진행한다. 동일 운전 조건에서 반응물 A를 90% 전환하기 위해 필요한 CSTR 부피와 PFR 부피의 비(V_CSTR/V_PFR)는?
1. ①2
2. ②5
3. ③10
4. ④20
9번
정상상태 단열 플러그흐름반응기(PFR)에서 순수한 A_{{}} \,를 반응물로 A \, \, \rightarrow \, \, B 발열 액상 반응을 진행한다. 반응기 입구에서 A_{{}} \,의 농도와 온도가 각각 5molL^－1, 400K일 때 반응기 출구에서 온도가 440K에 도달하였다면, 반응물 A_{{}} \,의 출구 농도[molL^－1]는? (단, 반응물 A_{{}} \,의 몰당 열용량 C_{{P}}＝0.4kcalmol^－1K^－1, 반응열 \triangle H_{{R}}＝－20kcalmol^－1이며, C_{{P}}와 \triangle H_{{R}}은 온도에 무관하며 일정한 값을 갖는다)
1. ①0.5
2. ②1
3. ③1.5
4. ④2
10번
촉매의 비활성화에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1. ①소결은 촉매가 고온에 장시간 노출되어 촉매활성 표면적이 상실됨으로써 촉매의 활성을 잃어버리는 것이다.
2. ②코크스화는 촉매 표면상에 탄소계 물질이 침적되는 현상이다.
3. ③피독은 촉매독 분자가 활성점에 비가역적으로 화학흡착하여 주반응에 이용할 수 있는 활성점의 수를 감소시킴으로써 발생한다.
4. ④코크스화는 분산된 금속 활성점의 응집을 초래한다.
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12번
A \, \, \rightarrow \, \, B 액상 기초반응을 진행한다. 여러 개의 연속교반탱크반응기(CSTR)가 직렬로 연결되어 있을 때, 하나의 플러그흐름반응기(PFR)와 직렬로 연결된 CSTR들의 최종전환율이 같아지는 조건은? (단, 총 CSTR 부피의 합과 하나의 PFR 부피는 같다)
1. ①PFR에서 반응물의 공급 유량을 느리게 한다.
2. ②PFR에서 반응물의 공급 유량을 빠르게 한다.
3. ③CSTR의 부피를 작게 하여 CSTR 개수를 무수히 많게 한다.
4. ④CSTR의 부피를 크게 하여 CSTR 개수가 한 개가 되게 한다.
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14번
등온 등압 플러그흐름반응기(PFR)에서 A \, \, \, \, REL \rightarrow {k_{{1}}} {} \, \, \, B \, \, \, REL \rightarrow {k_{{2}}} {} \, \, \, C 기상 기초반응을 진행한다. 순수한 반응물 A_{{}} \,가 198Lmin^－1의 부피유량으로 주입될 때, B의 농도가 최대가 되는 반응기 부피[L]는? (단, 기체는 모두 이상기체이고, k_{{1}}＝1min^－1, k_{{2}}＝100min^－1, ln10＝2.3이다)
1. ①2.3
2. ②4.6
3. ③6.9
4. ④9.2
15~16번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
17번
부피가 250L로 동일한 두 개의 연속교반탱크반응기(CSTR)를 직렬로 연결하였다. 순수한 반응물 A_{{}} \,를 부피유량 25Lmin^－1로 주입하여 A \, \, \, \, REL \rightarrow {k_{{}}} {} \, \, \, B \, \,인 액상 기초반응을 진행할 때, 두 번째 반응기 출구에서 A_{{}} \,의 전환율은? (단, 반응속도상수 k＝0.1min^－1이다)
1. ①0.5
2. ②0.75
3. ③0.85
4. ④0.9
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19번
다공성 구형 촉매 입자상에서 일어나는 불균일계 반응에 대한 설명으로 옳은 것은?
1. ①표면반응이 율속단계이면 촉매 입자 기공 내부에서의 반응물 농도가 촉매 입자 외부 표면에서의 반응물 농도와 유사하다.
2. ②내부확산이 율속단계이면 반응의 내부유효인자는 1에 가까워진다.
3. ③내부확산이 율속단계이면 Thiele 계수가 1보다 작아진다.
4. ④촉매 입자 직경이 작아질수록 내부유효인자는 0에 가까워진다.
20번
정상상태 단열 플러그흐름반응기(PFR)에서 순수한 반응물 A를 이용하여 A ⇄ B 가역 반응을 진행한다. 입구와 출구에서의 온도가 각각 T_{{1}}, T_{2}일 때, 입구 온도에서의 평형상수에 대한 출구 온도에서의 평형상수 비(K_{2} / K_{1})는? (단, 반응열과 반응물 A의 몰당 열용량 C_{{P}}는 온도에 무관하게 일정한 값을 가지며, R은 기체상수, X_{A}는 반응기 출구에서 A의 전환율이다)
1. ①\exp \left\{ \frac{{C_{{P}} ( T_{{2}} - T_{{1}} )}}{{RX_{{A}}}} \left( \frac{{1}}{{T_{{2}}}} - \frac{{1}}{{T_{{1}}}} \right) \right\}
2. ②\exp \left\{ \frac{{X_{{A}} C_{{P}} ( T_{{2}} - T_{{1}} )}}{{R}} \left( \frac{{1}}{{T_{{2}}}} - \frac{{1}}{{T_{{1}}}} \right) \right\}
3. ③\exp \left\{ \frac{{( T_{{2}} - T_{{1}} )}}{{RX_{{A}} C_{{P}}}} \left( \frac{{1}}{{T_{{2}}}} - \frac{{1}}{{T_{{1}}}} \right) \right\}
4. ④\exp \left\{ \frac{{X_{{A}} ( T_{{2}} - T_{{1}} )}}{{RC_{{P}}}} \left( \frac{{1}}{{T_{{2}}}} - \frac{{1}}{{T_{{1}}}} \right) \right\}
21번
부피가 1L인 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 A \, \, \, \, REL \rightarrow {k_{{1}}} {} \, \, \, B \, \, \, REL \rightarrow {k_{{2}}} {} \, \, \, C 등온 액상 반응을 진행한다. B의 농도가 최대로 되는 공급원료의 부피유량[Lmin^－1]은? (단, 공급원료 내 A, B, C의 농도는 각각 1molL^－1, 0.5molL^－1, 0molL^－1이며, k_{{1}}＝k_{{2}}＝1min^－1이다)
1. ①1
2. ②3
3. ③4
4. ④8
22번
연속교반탱크반응기(CSTR) 뒤에 플러그흐름반응기(PFR)가 직렬로 연결된 반응기에서 A \, \, \, \, REL \rightarrow {k_{{}}} {} \, \, \, B \, \, 등온 액상 기초반응을 진행한다. CSTR 부피는 PFR 부피의 2배이고 CSTR의 공간시간(\tau)은 1.0h일 때, PFR 출구에서 A의 전환율은? (단, 두 반응기에서 반응온도는 동일하고, 반응속도상수 k＝2.0h^－1이다)
1. ①1 - \frac{{e^{{- 1}}}}{{2}}
2. ②1 - \frac{{e^{{- 2}}}}{{2}}
3. ③1 - \frac{{e^{{- 1}}}}{{3}}
4. ④1 - \frac{{e^{{- 2}}}}{{3}}
23~25번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기