2025년 국가직 7급 공개경쟁채용 반응공학 가책형 기출문제

2025년 국가직 7급 공개경쟁채용 반응공학 가책형 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)

1. 1번
   반응 및 반응속도상수에 대한 설명으로 옳은 것은?
   1. ①0차 반응의 반응속도는 반응물의 초기농도에 영향을 받지 않는다.
   2. ②1차 반응의 반응속도상수 단위는 molm^-3s^-1이다.
   3. ③촉매는 화학반응의 활성화에너지와 반응열을 모두 변화시킨다.
   4. ④반응속도상수는 화학반응의 종류에 상관없이 온도에 의해서만 결정된다.
2. 2번
   등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 비가역 액상 기초반응 A→B가 진행될 때, 반응물 A의 전환율에 대한 식은? (단, k는 반응속도상수, \tau는 공간시간이다)
   1. ①\frac{{1}}{{1 + k \tau}}
   2. ②\frac{{k \tau}}{{1 + k \tau}}
   3. ③1 - {\mathrm{e}}^{{- k \tau}}
   4. ④k \tau
3. 3번
   등온 촉매충전층반응기(PBR)에서 비가역 기상 기초반응 A→B를 진행할 때, A의 전환율 0.25를 달성하기 위하여 필요한 촉매의 최소량[kg]은? (단, 반응기로 공급되는 A의 부피유량은 0.001m³min^-1, 반응속도상수는 1Lkg^-1min^-1이고, A와 B는 이상기체이며, 압력강하는 무시한다)
   1. ①\ln \, \frac{{5}}{{4}}
   2. ②\ln \, \frac{{4}}{{3}}
   3. ③\ln \, {3}
   4. ④2 \, \ln \, {2}
4. 4번
   등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 비가역 액상 0차 반응 A→B를 진행할 때, A의 전환율은 0.4이다. 이 반응을 동일한 부피의 플러그흐름반응기(PFR)로 진행할 때, A의 전환율은? (단, A의 공급 몰유량과 반응 온도는 동일하다)
   1. ①0.2
   2. ②0.4
   3. ③0.6
   4. ④0.8
5. 5번
   두 이상기체 A, B에 대하여 가역 기초반응 A⇄B를 진행할 때, 온도 400K에서 평형상수가 2라면, 600K에서 평형상수는? (단, 기체상수는 8Jmol^-1K^-1, 표준반응엔탈피는 19,200Jmol^-1이며, 온도에 상관없이 일정하다)
   1. ①{\mathrm{e}}^{2}
   2. ②2 {\mathrm{e}}^{2}
   3. ③\frac{{{\mathrm{e}}^{{4}}}}{{2}}
   4. ④{{\mathrm{e}}^{{4}}}
6. 6번
   등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 순수한 A를 반응물로 비가역 액상 기초반응 A→B를 진행할 때, A의 전환율이 0.5이다. A의 전환율을 높이기 위해, 두 번째 CSTR을 직렬로 연결하여 동일한 온도와 부피유량으로 같은 반응을 진행할 때, A의 총괄 전환율은 0.8이다. 두 번째 반응기 부피는 첫 번째 반응기 부피의 몇 배인가?
   1. ①0.5
   2. ②1
   3. ③1.5
   4. ④2
7. 7번
   순수한 반응물 A로 B를 생성하는 비가역 반응이 등온 정용 회분식반응기에서 일어난다. A의 소멸반응에 대한 반응속도상수는 0.2dm⁶mol^-2min^-1이고 A의 초기농도는 2moldm^-3일 때, 900초가 지난 후 A의 농도[moldm^-3]는?
   1. ①\frac{2}{{\mathrm{e}^{3}}}
   2. ②\frac{2}{{\mathrm{e}}}
   3. ③\frac{2}{7}
   4. ④\frac{2}{5}
8. 8번
   A→B 반응에서 반응물 A의 초기농도와 부피유량이 각각 2molL^-1, 20Lmin^-1일 때, A의 전환율 0.8을 달성하는 데 필요한 연속교반탱크반응기(CSTR)의 부피[L]는? (단, 속도식은 - r_{{\mathrm{A}}}＝\frac{{0.5 C_{{\mathrm{A}}}}}{{0.6 + C_{{\mathrm{A}}}}}[molL^-1min^-1]이고, C_{{\mathrm{A}}}는 A의 농도[molL^-1]이다)
   1. ①160
   2. ②180
   3. ③200
   4. ④220
9. 9번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
10. 10번
    등온 비가역 액상 2차 반응 A→B를 진행한다. 전환율 0.6을 달성하는 데 필요한 플러그흐름반응기(PFR) 부피(V_{{\mathrm{P}}})와 연속교반탱크반응기(CSTR) 부피(V_{{\mathrm{C}}})의 비\left( \frac{{V_{{\mathrm{C}}}}}{{V_{{\mathrm{P}}}}} \right)는? (단, A의 공급 몰유량, A의 초기 농도, 반응 온도는 동일하다)
    1. ①1.5
    2. ②2
    3. ③2.5
    4. ④3
11. 11번
    소결(sintering)에 의한 촉매 비활성화에 해당하는 것은?
    1. ①반응 생성물의 침적에 의한 촉매 활성 표면적 상실
    2. ②원료에 함유된 불순물의 비가역 흡착에 의한 촉매 활성점 상실
    3. ③활성 성분과 반응물 간의 결합에 의한 촉매 활성점 상실
    4. ④촉매 결정의 응집에 의한 촉매 활성 표면적 상실
12. 12번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
13. 13번
    가역 기초반응 AREL \rightleftharpoons {k_{{1}}} {k_{{- 1}}}B와 비가역 기초반응 AREL \rightarrow {k_{{2}}} {}C가 동시에 진행될 때, A의 소멸속도식은?
    1. ①k_{{1}} C_{{\mathrm{A}}} - k_{{- 1}} C_{{\mathrm{B}}} + k_{{2}} C_{{\mathrm{A}}}
    2. ②k_{{1}} C_{{\mathrm{A}}} - k_{{- 1}} C_{{\mathrm{B}}} + k_{{2}} C_{{\mathrm{C}}}
    3. ③( k_{{1}} - k_{{- 1}} + k_{{2}} ) C_{{\mathrm{A}}}
    4. ④( k_{{1}} + k_{{2}} ) C_{{\mathrm{A}}} - k_{{- 1}} C_{{\mathrm{B}}} - k_{{2}} C_{{\mathrm{C}}}
14. 14번
    정용 회분식반응기에서 0.875moldm^-3의 순수한 A를 반응물로 등온 가역 액상 기초반응 A⇄2B를 진행한다. 평형상수가 0.4일 때, A의 평형전환율은? (단, A와 B의 활동도계수는 1이다)
    1. ①\frac{1}{7}
    2. ②\frac{1}{5}
    3. ③\frac{2}{7}
    4. ④\frac{2}{5}
15. 15번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
16. 16번
    등온 플러그흐름반응기(PFR)에서 비가역 액상 2차 반응 2A→B를 진행하여 A의 전환율 0.2를 얻었다. 동일한 반응조건에서 반응기의 길이만 2배로 증가시켰을 때, A의 전환율은?
    1. ①\frac{{1}}{{3}}
    2. ②\frac{{1}}{{2}}
    3. ③\frac{{2}}{{3}}
    4. ④\frac{{3}}{{4}}
17. 17번
    정용 회분식반응기에서 등온 비가역 액상 기초반응 2A→B＋C를 진행할 때, 반응 1시간 후 전환율 0.5에 도달한다. 반응 3시간 후 전환율은?
    1. ①0.6
    2. ②0.65
    3. ③0.7
    4. ④0.75
18. 18번
    정반응이 발열 반응인 가역 액상 1차 반응 A⇄B를 진행할 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것은?
    1. ①평형전환율은 온도 증가에 따라 최대 1까지 증가한다.
    2. ②단열 조건에서 동일한 전환율을 달성하기 위한 연속교반탱크반응기(CSTR) 부피는 플러그흐름반응기(PFR) 부피보다 항상 크거나 같다.
    3. ③단열 조건에서 도달할 수 있는 가장 높은 전환율은 단열평형온도에서의 평형전환율과 같다.
    4. ④반응이 평형전환율에 도달하면, 반응물의 단위 시간당 농도변화는 최대가 된다.
19. 19번
    정상상태 단열 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 반응물 A 80%, 비활성 물질 I 20%를 원료로 공급하여 상변화 없는 비가역 액상 발열 기초반응 A→B를 진행한다. 반응기 입구와 출구의 온도가 각각 600K, 700K이고 출구에서 A의 전환율이 0.5일 때, 이 반응의 반응열[calmol^-1]은? (단, A, B, I의 열용량은 각각 20calmol^-1K^-1, 20calmol^-1K^-1, 40calmol^-1K^-1이고, 열용량과 반응열은 온도에 상관없이 일정하며, 교반기에 의한 일은 무시한다)
    1. ①－2,000
    2. ②－3,000
    3. ③－4,000
    4. ④－6,000
20. 20번
    정용 회분식반응기에서 순수한 A를 반응물로 등온 연속반응 AREL \rightarrow {k_{{1}}} {}RREL \rightarrow {k_{{2}}}S를 진행한다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 각 단계의 반응은 모두 비가역 액상 1차 반응이고, C_{{\, \mathrm{j}}}는 j의 농도, C_{{\, \mathrm{A} 0}}는 A의 초기농도, t는 반응시간, k_{1}, k_{2}는 반응속도상수이다)
    1. ①C_{{\mathrm{A}}} = C_{{\mathrm{A} 0}} {\mathrm{e}}^{{- k_{{1}} t}}이다.
    2. ②C_{{\mathrm{A} 0}} \ge C_{{\mathrm{R}}} + C_{{\mathrm{S}}}이다.
    3. ③k_{{1}} > > k_{{2}}일 때, S의 농도는 C_{{\mathrm{A} 0}} ( 1 - {\mathrm{e}}^{{- k_{{1}} t}} )이다.
    4. ④k_{{2}} > > k_{{1}}일 때, R의 최대 농도는 \frac{{k_{{1}} C_{{\mathrm{A} 0}}}}{{k_{{2}}}}이다.
21. 21~22번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
22. 23번
    플러그흐름반응기(PFR)에서 반응물 A 80%, 비활성 물질 I 20%를 원료로 공급하여 A→2B 반응을 진행할 때, 반응기 출구에서 전환율은 0.5이며, 출구 압력은 입구 압력의 4배, 출구 온도는 입구 온도의 2배이다. 반응기 출구 부피유량은 입구 부피유량의 몇 배인가? (단, A, B, I는 이상기체이다)
    1. ①0.5
    2. ②0.7
    3. ③0.75
    4. ④1
23. 24번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
24. 25번
    불균일계 촉매에서 일어나는 등온 비가역 1차 반응 A→B의 유효인자(\eta)와 Thiele 계수(\phi)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
    1. ①Thiele 계수가 0.4 보다 작으면, 표면반응이 반응속도를 지배한다.
    2. ②단일 원통형 기공에서 \eta = \frac{{tanh \, \, \phi}}{{\phi}}가 성립한다.
    3. ③Thiele 계수가 4보다 크면, 유효인자는 1에 접근한다.
    4. ④촉매 기공 내부의 확산 저항이 클수록 유효인자는 작아진다.