화공양론 졸업고사 예상문제 (2023년 2학기)

1. 호수의 표면에서 30.0 m 깊은 곳의 압력은 얼마인가? 단, 대기압(호수 표면에서의 압력)은 10.4 mH₂O이고, 물의 밀도는 1000.0 kg/m³, g=9.807 m/s²이다. mH₂O의 단위로 답하라.

2. 에탄(C₂H₆)이 50%의 과잉 공기에 의해 연소된다. 에탄의 전환율은 90% 이며, 연소된 에탄 중 25%는 CO가 생성되는 반응으로 되고, 그 나머지는 CO₂가 생성되는 반응이 일어난다. 연도가스의 건기준 몰 조성을 구하고, 또 건조 연도가스에 대한 수분의 비를 계산하라.

3. 촉매반응기 내에서 프로판이 탈수소화되어 프로필렌을 생성한다.

C₃H₈ → C₃H₆ + H₂

이 공정은 프로판의 총괄 전화율이 95%가 되도록 설계되었으며, 반응생성물은 두 흐름으로 분리되는데, 즉 하나는 반응기에서 나오는 프로판의 0.555%와 H₂ 및 C₃H₆를 포함하는 생성물 흐름이며, 또 하나는 그 나머지 미반응 프로판과 생성물 흐름 중에 함유된 프로필렌의 5%를 포함하고 있는 재순환 흐름으로 나누어진다. 이때, 생성물의 조성, (환류된 몰 수)/(순공급물의 몰 수)의 비, 그리고 1회 반응 전환율을 계산하라.

4. 연속식 반응기에서 정상상태로 다음 반응들이 일어난다.

C₂H₆ → C₂H₄ + H₂

C₂H₆ + H₂ → 2CH₄

공급물의 85.0 mol%는 에탄(C₂H₆)이고, 나머지는 불활성물질(I)이다. 에탄의 전화율은 0.501이고, 에틸렌 수율이 0.471일 때, 생성물 가스의 몰 조성과, 생성된 메탄에 대한 에틸렌의 선택도를 계산하라.