해설 보기
정답실제 반응속도를 기공 확산이 없다고 가정한 반응속도로 나눈 값
핵심 개념
유효 인자(effectiveness factor)의 정의
불균일계 촉매 반응에서 유효 인자 η는 촉매 입자 내부의 기공 확산 저항을 고려한 실제 관측 반응속도를, 기공 확산 저항이 전혀 없다고 가정했을 때(입자 전체가 표면 조건에 노출된 이상적 경우)의 반응속도로 나눈 값입니다. 즉 η = (실제 관측 반응속도)/(내부 확산 저항이 없을 때의 반응속도)로 정의되며, 항상 0과 1 사이(강한 발열 반응 등 특수한 경우 제외)의 값을 가집니다. η가 1에 가까울수록 확산 저항이 작아 촉매 표면 전체가 유효하게 이용됨을 의미하고, Thiele 계수가 커지면 η는 작아집니다.
선지별 해설
①외부 유체 경막 확산 속도를 기공 내 확산 속도로 나눈 값은 유효 인자의 정의가 아닙니다. 유효 인자는 확산 속도들의 비가 아니라 반응속도의 비로 정의됩니다.
②유효 인자는 내부 기공 확산 저항이 반영된 실제 반응속도를, 확산 저항이 없어 입자 전체가 표면 농도에 노출되었다고 가정한 이상적 반응속도로 나눈 값으로, 정의 그대로입니다.
③촉매 입자 부피를 기공 표면적으로 나눈 값은 특성 길이 등 기하학적 척도일 뿐 유효 인자와 무관합니다.
④유효 인자는 반응속도끼리의 비이며, 반응속도를 확산 속도로 나눈 값이 아닙니다. 차원상으로도 무차원이 되지 않습니다.
해설 보기
정답X_e = K/(1+K) = 19/20 = 0.95, 즉 95%
핵심 개념
가역 반응의 평형전환율
등온 회분식반응기에서 A⇌B 액상 가역 반응의 평형은 농도평형상수 K로 결정됩니다. 순수한 A만 존재하는 초기 조건에서 전환율을 X라 하면 평형에서 C_A = C_A0(1-X), C_B = C_A0·X 이므로, K = C_B/C_A = X/(1-X)가 됩니다. 이 식을 전환율에 대해 풀면 평형전환율 X_e = K/(1+K)로 정리되며, K가 클수록 평형이 생성물 쪽으로 치우쳐 전환율이 1에 가까워집니다.
선지별 해설