2024년 국가직 7급 공개경쟁채용 반응공학 나책형 기출문제

2024년 국가직 7급 공개경쟁채용 반응공학 나책형 25문항 중 19문항의 발문과 선지입니다. 시험 시간은 25분입니다. 나머지 6문항은 그림이나 지문이 있어 앱에서 볼 수 있습니다. 정답·해설은 앱에서 볼 수 있습니다.

출처: 국가공무원 채용시스템(인사혁신처)

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1번
불균일계 촉매 반응의 해석에 사용되는 유효 인자(effectiveness factor)의 정의는?
1. ①촉매 표면의 유체 경막을 통한 확산 속도를 촉매 기공 내에서의 확산 속도로 나눈 값
2. ②실제 반응속도를 촉매 기공을 통한 확산이 없는 경우를 가정한 반응속도로 나눈 값
3. ③촉매 입자의 부피를 확산이 일어나는 입자 내 기공의 표면적으로 나눈 값
4. ④실제 반응속도를 촉매 기공 내에서의 확산 속도로 나눈 값
2번
등온 회분식반응기에서 A⇄B 가역 액상 반응을 진행할 때, 반응의 농도평형상수는 19이다. 진행 초기에 순수한 A만 반응기 내에 존재하였다면, A의 평형전환율[%]은?
1. ①65
2. ②75
3. ③85
4. ④95
3번
등온 회분식반응기에서 순수한 A를 반응물로 A→B 비가역 액상 2차 반응을 진행한다. 초기 반응물 A의 50%가 소모될 때까지 4분이 소요되었다. 동일 조건에서 초기 반응물 A의 80%가 소모되는 데 걸리는 시간[min]은?
1. ①12
2. ②16
3. ③20
4. ④24
4번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
5번
등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 순수한 A를 반응물로 AREL \rightarrow {k_{{1}}} {}RREL \rightarrow {k_{{2}}} {}S 연속반응을 진행한다. 각 단계의 반응이 모두 비가역 액상 1차 반응일 때, R의 농도를 최대로 얻기 위한 공간시간은? (단, {k_{{1}} \ne k_{{2}}}이다)
1. ①\frac{{1}}{{\sqrt{{k_{{1}} k_{{2}}}}}}
2. ②\sqrt{{k_{{1}} k_{{2}}}}
3. ③\frac{{\ln ( \frac{{k_{{2}}}}{{k_{{1}}}} )}}{{k_{{2}} - \, k_{{1}}}}
4. ④\frac{{k_{{2}} - \, k_{{1}}}}{{\ln ( \frac{{k_{{2}}}}{{k_{{1}}}} )}}
6번
등온 정압 회분식반응기에서 A＋2B→3C＋4D 비가역 기상 기초 반응을 진행한다. 초기 반응물은 2molL^-1의 A, 4molL^-1의 B, 4molL^-1의 비활성 기체만으로 구성된다. A의 전환율이 25%일 때, C의 농도[molL^-1]는? (단, 모든 기체는 이상기체로 가정한다)
1. ①1.00
2. ②1.25
3. ③1.50
4. ④1.75
7번
부피 10L의 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 순수한 A를 반응물로 A→B 비가역 액상 1차 반응을 진행한다. 유입되는 반응물 A의 초기농도는 1molL^-1이고 온도가 400K일 때, 반응기가 400K에서 등온을 유지하면서 A의 전환율 90%를 얻기 위해 필요한 열 제거 속도[kcalmin^-1]는? (단, 400K에서 반응열(DELTAH_{R})은 －20kcalmol^-1이고 반응속도상수는 0.05min^-1이며, 축일은 무시한다)
1. ①1
2. ②5
3. ③10
4. ④50
8~9번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
10번
등온 관형 충전층반응기(PBR)에서 기상 반응을 진행한다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1. ①고정층 PBR은 연속흐름반응기이다.
2. ②관의 길이가 일정할 때, 관의 직경이 증가할수록 반응 온도를 일정하게 유지하기 어려울 수 있다.
3. ③관의 직경이 일정할 때, 관의 길이가 증가할수록 출구에서의 압력은 감소할 수 있다.
4. ④에르군(Ergun) 식에 의하면, 공탑속도가 감소할수록 출구에서의 압력은 감소한다.
11번
촉매에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1. ①불균일계 촉매 반응에는 2개 이상의 상(phase)이 수반된다.
2. ②촉매의 표면에서 일어나는 물리흡착은 발열반응이다.
3. ③촉매는 선택도와 수율 모두에 영향을 미칠 수 있다.
4. ④촉매는 반응속도와 열역학적 평형 모두에 영향을 미칠 수 있다.
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13번
등온 플러그흐름반응기(PFR)에서 순수한 A를 반응물로 A→B 비가역 액상 2차 반응을 진행한다. 반응물 A의 초기농도가 1molL^-1일 때, A의 전환율 90%를 얻기 위해 필요한 공간시간은 90분이다. 반응물 A의 초기농도만 2molL^-1로 높였을 때, 동일한 전환율을 얻기 위해 필요한 공간시간[min]은? (단, 반응속도상수는 변함없다)
1. ①30
2. ②45
3. ③60
4. ④90
14번
동일 부피의 등온 연속교반탱크반응기(CSTR) 3개를 직렬로 연결하여 전체 반응기를 구성한다. 구성된 반응기에서 순수한 A를 반응물로 A→B 비가역 액상 1차 반응을 진행하며, 공급되는 반응물의 부피유량은 2Lmin^-1이다. 마지막 반응기 출구에서 A의 농도가 첫 번째 반응기에 유입되는 A의 초기농도의 \frac{{1}}{{8}}이 되는 데 필요한 각 반응기의 부피[L]는? (단, 반응속도상수는 0.5min^-1로 모든 반응기에서 동일하다)
1. ①2
2. ②4
3. ③6
4. ④8
15번
등온 회분식반응기에서 순수한 A를 반응물로 A→B 비가역 액상 1차 반응을 진행하여, 반응 12분 후 A의 전환율 70%를 얻었다. 초기농도 4molL^-1의 순수한 A를 10molmin^-1의 몰유량으로 등온 플러그흐름반응기(PFR)에 공급하여 같은 반응을 진행할 때, 동일한 전환율을 얻기 위해 필요한 PFR의 부피[L]는? (단, 반응속도상수는 변함없다)
1. ①10
2. ②20
3. ③30
4. ④40
16번
등온 회분식반응기에서 순수한 A를 반응물로 A→B 비가역 액상 3차 반응을 진행한다. 반응물 A의 초기농도를 C_{{\mathrm{A} 0}}, 반감기를 t_{{1 / 2}}이라고 할 때, \ln \, t_{{1 / 2}} \,을 \ln \, C_{{\mathrm{A} 0}}에 대하여 그린 직선의 기울기는? (단, 반응속도상수는 모든 조건에서 동일하다)
1. ①－3
2. ②－2
3. ③2
4. ④3
17번
플러그흐름반응기(PFR)에서 A＋B→C 비가역 액상 반응을 진행한다. 반응물 A와 B는 동일한 몰유량 및 200K의 일정한 온도로 반응기 입구에서 유입되며, 반응기는 단열로 운전된다. 반응열(DELTAH_{R})이 －2,000calmol^-1로 일정하고 반응기 출구에서 A의 전환율이 80%일 때, 반응기 출구에서의 온도[K]는? (단, A, B, C의 정압비열[calmol^-1K^-1]은 각각 5, 15, 20이며, 반응은 상변화를 수반하지 않는다)
1. ①280
2. ②310
3. ③340
4. ④370
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19번
동일 부피의 연속교반탱크반응기(CSTR) 2개를 직렬로 연결하여 전체 반응기를 구성한다. 구성된 반응기에서 순수한 A를 반응물로 A→B 비가역 등온 액상 반응을 진행하며, 두 반응기의 운전조건을 다르게 하여 첫 번째 반응기와 두 번째 반응기에서의 반응속도를 동일하게 유지한다. 두 번째 반응기 출구에서 A의 최종전환율이 80%일 때, 첫 번째 반응기 출구에서 A의 전환율[%]은?
1. ①20
2. ②30
3. ③40
4. ④60
20번
효소(E)와 기질(S)이 결합하여 중간체(EㆍS)를 형성하는 반응 메커니즘에 대한 해석을 위해, 중간체의 유사 정상상태 가정에 따른 미카엘리스－멘텐(Michaelis-Menten) 식을 이용한다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, K_{{M}} \,은 미카엘리스 상수, V_{{\max}}는 최대 반응속도, - r_{{\mathrm{S}}}는 반응속도, [S]는 기질의 농도이다)
1. ①K_{{M}} \,은 기질과 효소의 상호작용을 나타내는 척도이다.
2. ②[S]< < K_{{M}}일 때, 미카엘리스－멘텐 식은 - r_{{\mathrm{S}}} \approx \frac{{V_{{\max}} [ \mathrm{S} ]}}{{K_{{M}}}}로 근사된다.
3. ③[S]＝K_{M}일 때, 반응속도는 최대가 된다.
4. ④V_{{\max}}는 전체 효소 농도에 영향을 받지만, K_{{M}} \,은 영향을 받지 않는다.
21번
부피 10L의 등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 순수한 A를 반응물로 A→B 비가역 액상 기초 반응을 진행하여, A의 전환율 50%를 얻었다. 이 반응기의 입구에 공급되는 반응물의 흐름을 반으로 나누어, 각각 부피 2.5L와 7.5L의 등온 CSTR에 반응물로 주입하여 같은 반응을 진행한다. 반응 후 두 반응기 출구에서의 흐름을 다시 하나로 합칠 때, 최종적으로 얻을 수 있는 A의 전환율은? (단, 반응속도상수는 모든 반응기에서 동일하다)
1. ①\frac{{2}}{{15}}
2. ②\frac{{4}}{{15}}
3. ③\frac{{7}}{{15}}
4. ④\frac{{8}}{{15}}
22번
일정 부피의 등온 회분식반응기에서 초기농도 10molL^-1의 순수한 A를 반응물로 A→2B 비가역 기상 기초 반응을 진행하여, 반응 2시간 후 A의 전환율 90%를 얻었다. 초기농도가 동일한 순수한 A를 10molh^-1의 몰유량으로 플러그흐름반응기(PFR)에 공급하여, 등온 및 정압 조건에서 같은 반응을 진행한다. A의 전환율 90%를 얻기 위해 필요한 PFR의 부피[L]는? (단, ln10＝2이며, 반응속도상수는 모든 조건에서 동일하다)
1. ①3.1
2. ②6.2
3. ③31
4. ④62
23번
온도 T_{{0}}에서의 반응속도상수 k_{{0}}와 활성화 에너지 E_{{a}}를 알고 있을 때, 아레니우스(Arrhenius) 식을 적용하여 임의의 다른 온도 T \,에서의 반응속도상수를 나타낸 것으로 옳은 것은? (단, R \,은 기체상수이다)
1. ①k_{{0}} \, \, \exp [ \frac{{- R}}{{E_{{a}}}} ( \frac{{1}}{{T_{{0}}}} \, - \, \frac{{1}}{{T \, \,}} ) ]
2. ②k_{{0}} \, \, \exp [ \frac{{- E_{{a}}}}{{R}} ( \frac{{1}}{{T_{{0}}}} \, - \, \frac{{1}}{{T \, \,}} ) ]
3. ③k_{{0}} \, \, \exp [ \frac{{E_{{a}}}}{{R}} ( \frac{{1}}{{T_{{0}}}} \, - \, \frac{{1}}{{T \, \,}} ) ]
4. ④k_{{0}} \, \, \exp [ \frac{{R}}{{E_{{a}}}} ( \frac{{1}}{{T_{{0}}}} \, - \, \frac{{1}}{{T \, \,}} ) ]
24번
등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 초기농도 10molL^-1의 순수한 A를 반응물로 A→B 비가역 액상 1차 반응을 진행한다. A의 전환율이 70%일 때, 반응기 출구에서 B를 63molmin^-1의 몰유량으로 생산하기 위해 필요한 반응기의 부피[L]는? (단, 반응속도상수는 0.3min^-1이다)
1. ①35
2. ②70
3. ③350
4. ④700
25번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기