【환경화학】 2023 국가공무원 5급(기술) 제6문

2023 국가공무원 5급(기술) 제6문^]

 

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a. 반응속도론

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Q. 화학반응속도에 대한 다음 물음에 답하시오. 

 

Q1. A ⇄ B 의 1차 가역반응에서 반응속도상수, A의 초기농도([A]₀), 반응시간(t)을 이용하여 반응 중 B의 농도([B])를 구하는 식을 유도하시오. (단, k₁ = 정반응속도상수, k₂ = 역반응속도상수, B의 초기 농도([B]₀)는 0 M이다)

 

A1. 

○ 미분방정식을 이용한다.

 

 

Q2. Q1에서 구한 식을 이용하여 반응 시작 30분 후 B의 농도를 구하시오. (단, [A]₀는 0.5 M, [B]₀는 0 M, k₁ = 0.02 / min, k₂ = 0.015 / min이다)

 

A2.

○ [B] = 0.02 / (0.02 + 0.015) × 0.5 × (1 - exp(-0.035 × 30)) = 0.1857321 M

 

Q3. 1차 반응에서 반응속도상수의 온도의존성을 나타내는 Arrhenius 식을 쓰고 설명하시오. 

 

A3. 아레니우스 식(Arrhenius equation)

 

 

○ A, E_a : Arrhenius parameter 

○ A : pre-exponential factor

○ E_a : activation energy

○ exp (-Ea / RT) : energy requirement

○ σ v_rel N_A² : collision rate

○ P : steric requirement

○ k_experiment ＜ k_expected

○ 방향·배열 등을 기술하는 요인

○ 항상 1보다 작으며 10^-6 이하인 경우도 있음

 

입력: 2023.07.07 23:32