9급 지방직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2012-05-12)

9급 지방직 공무원 공업화학 2012-05-12 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 공업화학
(2012-05-12 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 단량체 A와 B가 다음과 같이 형성된 공중합체는?

  1. 교대(alternating) 공중합체
  2. 무질서(random) 공중합체
  3. 블록(block) 공중합체
  4. 접목(graft) 공중합체
(정답률: 100%)
  • $$\text{-(AAAAAAAAABBBBBBBBB)-}$$ 와 같이 동일한 단량체들이 길게 연속적으로 연결되어 덩어리(블록)를 형성하며 배열된 구조는 블록(block) 공중합체입니다.
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2. 중과인산석회 제조 과정에서 다음의 반응을 통하여 인산(H3PO4) 1,176g을 얻고자 한다. [mP4O10＋n H2O→xH3PO4] 전환율 100%를 가정할 때, 위 화학반응식의 양론계수 m, n은? (단, 원자량은 P＝31, O＝16, H＝1이다)

  1. m＝6, n＝24
  2. m＝3, n＝18
  3. m＝3, n＝12
  4. m＝2, n＝8
(정답률: 86%)
  • 화학 반응식의 계수를 맞추기 위해 반응물과 생성물의 원자 수를 보존하는 질량 보존의 법칙을 적용합니다. 인(P)과 수소(H), 산소(O)의 개수가 양변에서 동일해야 합니다.
    ① [기본 공식]
    $m P_{4}O_{10} + n H_{2}O \rightarrow x H_{3}PO_{4}$
    ② [숫자 대입]
    P의 계수: $4m = x$
    H의 계수: $2n = 3x$
    O의 계수: $10m + n = 4x$
    $m=3$ 대입 시 $x=12$, $2n=36 \rightarrow n=18$
    ③ [최종 결과]
    $m = 3, n = 18$
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3. 전극표면에서 전자가 반응물 또는 생성물로 참여하는 화학반응의 특징이 아닌 것은?

  1. 전극의 전위는 전극 내 전자의 에너지를 말한다.
  2. 전기화학반응은 전극의 표면에서만 가능하다.
  3. 전기화학반응의 반응속도는 전극전위에 의해 조절된다.
  4. 전위와 전류를 동시에 조절할 수 있다.
(정답률: 95%)
  • 전기화학 반응에서 전위(Potential)와 전류(Current)는 서로 밀접하게 연관되어 있어, 하나를 독립적으로 조절하면 다른 하나는 그 결과로 결정됩니다. 따라서 전위와 전류를 동시에 독립적으로 조절하는 것은 불가능합니다.
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4. 지구 온난화에 가장 큰 영향을 미치고 있는 물질은?

  1. 이산화탄소
  2. 사염화탄소
  3. 질소산화물
  4. 메탄가스
(정답률: 96%)
  • 이산화탄소는 화석 연료의 연소 등으로 인해 배출량이 가장 많으며, 지구 온난화를 유발하는 온실가스 중 가장 지배적인 영향을 미치는 물질입니다.
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5. 중질유를 경질유로 바꾸는 방법으로 옳은 것은?

  1. 알킬화
  2. 수소화 분해
  3. 개질
  4. 이성화
(정답률: 72%)
  • 수소화 분해(Hydrocracking)는 고분자량의 중질유를 수소와 함께 촉매 반응시켜 저분자량의 경질유(가솔린, 제트유 등)로 분해하는 공정입니다.
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6. 알켄의 자유 라디칼 첨가반응을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

  1. 일반적으로 자유 라디칼 첨가반응은 과산화물 존재 하에 수행하는 것이 바람직하다.
  2. 자유 라디칼 첨가반응은 친전자 첨가반응과는 완전히 다른 반응메커니즘으로 진행된다.
  3. 비대칭 알켄에 대한 HBr의 첨가반응 시 Markovnikov화합물이 생성된다.
  4. 개시, 전파, 종결의 3단계 연쇄반응으로 진행된다.
(정답률: 58%)
  • 과산화물이 존재하는 조건에서 알켄에 HBr이 첨가되는 자유 라디칼 첨가반응은 일반적인 친전자 첨가반응과 반대로 Anti-Markovnikov 생성물이 주 생성물로 만들어집니다.

    오답 노트
    개시, 전파, 종결 단계: 라디칼 반응의 전형적인 3단계 메커니즘입니다.
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7. 프로필렌을 원료로 하여 공업적으로 직접 생산하지 않는 화합물은?

  1. 페놀
  2. 프로필렌 옥사이드
  3. 아크롤레인
  4. 크로톤 알데히드
(정답률: 56%)
  • 프로필렌은 산화 반응을 통해 프로필렌 옥사이드, 아크롤레인, 페놀 등을 공업적으로 생산하는 주요 원료로 사용되지만, 크로톤 알데히드는 프로필렌의 직접적인 공업적 생산 화합물에 해당하지 않습니다.
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8. 효소의 효율적인 사용을 위한 고정화방법 중 담체를 사용하는 방법이 아닌 것은?

  1. 공유결합법
  2. 물리적 흡착법
  3. 이온결합법
  4. 가교법
(정답률: 64%)
  • 효소 고정화 방법 중 담체를 사용하는 방법은 효소를 특정 지지체에 결합시키는 방식입니다. 가교법은 담체 없이 효소 분자들끼리 서로 화학적으로 연결하여 응집시키는 방법이므로 담체를 사용하지 않습니다.
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9. 1H NMR 분광학을 이용하여 알데히드와 케톤을 구별하는 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 케톤은 300 ppm에서 피크가 한 개 있다.
  2. 케톤은 3～4 ppm에서 피크들이 있다.
  3. 알데히드는 9～10 ppm에서 수소 피크가 있다.
  4. 알데히드는 2,710～2,800 cm-1에서 C-H 피크가 있다.
(정답률: 48%)
  • $^{1}H$ NMR 분광학에서 알데히드의 포밀 수소($-CHO$)는 매우 강한 디쉴딩 효과를 받아 $9\sim10$ ppm 영역에서 특징적인 피크가 나타나므로 케톤과 쉽게 구별됩니다.

    오답 노트
    2,710$\sim$2,800 $cm^{-1}$ 피크: NMR가 아닌 IR 분광법의 특징입니다.
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10. 유지의 특성을 나타내는 요오드가를 바르게 설명한 것은?

  1. 유지 1 g에 들어 있는 유리산을 중화시키는데 필요한 KOH의 mg 수
  2. 유지 1 g을 완전히 비누화하는데 필요한 KOH의 mg 수
  3. 유지에 흡수되는 로단의 양을 요오드로 환산하여 시료에 대한 백분율로 나타낸 것
  4. 유지에 흡수되는 할로겐의 양을 요오드로 환산하여 시료에 대한 백분율로 나타낸 것
(정답률: 73%)
  • 요오드가란 유지의 불포화도(이중결합의 수)를 측정하는 지표로, 유지에 흡수되는 할로겐(요오드 등)의 양을 요오드로 환산하여 시료에 대한 백분율로 나타낸 값입니다.

    오답 노트
    유리산을 중화시키는 KOH 양: 산가
    비누화에 필요한 KOH 양: 비누화가
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11. 다음의 화합물 중에서 무기질비료의 주성분으로 사용하기 적합한 것으로만 묶인 것은?

  1. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㅂ
  2. ㄱ, ㄷ, ㅁ, ㅂ
  3. ㄴ, ㄷ, ㄹ, ㅁ
  4. ㄴ, ㄷ, ㄹ, ㅂ
(정답률: 84%)
  • 무기질비료는 식물 성장에 필수적인 질소(N), 인(P), 칼륨(K) 성분을 포함해야 합니다.
    ㄴ. $KCl$ (칼륨 비료), ㄷ. $(NH_{4})_{2}SO_{4}$ (질소 비료), ㄹ. $Ca(H_{2}PO_{4})_{2}$ (인산 비료), ㅁ. $CO(NH_{2})_{2}$ (질소 비료)가 이에 해당합니다.

    오답 노트
    ㄱ. $MgCO_{3}$: 비료 주성분 아님
    ㅂ. $HCl$: 강산으로 식물에 해로움
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12. 부타디엔으로부터 합성될 수 있으며 합성고무의 원료로 사용되는 물질은?

  1. 클로로프렌
  2. 에틸렌 글리콜
  3. 에틸렌 카보네이트
  4. 아크릴 아미드
(정답률: 82%)
  • 부타디엔($C_{4}H_{6}$)에 염소($Cl_{2}$)를 반응시켜 합성하는 클로로프렌은 네오프렌과 같은 합성고무를 제조하는 핵심 원료로 사용됩니다.
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13. 지방산에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 포화지방산의 녹는점은 탄소수가 증가할수록 높아진다.
  2. 불포화지방산은 불포화도가 크면 클수록 녹는점은 높아진다.
  3. 탄소의 사슬 속에 1개 이상의 2중 결합이 있는 것을 불포화지방산이라고 한다.
  4. 불포화지방산은 같은 탄소수의 포화지방산에 비해 녹는점이 낮다.
(정답률: 75%)
  • 불포화지방산은 탄소 사슬 내에 이중 결합이 존재하여 구조적으로 꺾임이 발생하며, 이로 인해 분자 간 인력이 약해져 녹는점이 낮아집니다. 따라서 불포화도가 커질수록(이중 결합이 많아질수록) 녹는점은 더욱 낮아집니다.
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14. 보메도(°Be')가 나타내는 물질의 성질은?

  1. 비중
  2. 비열
  3. 증기압
  4. 끓는점
(정답률: 96%)
  • 보메도($^\circ\text{Be}$)는 액체의 비중을 나타내는 척도로, 주로 당도나 화학 용액의 농도를 측정할 때 사용되는 비중 단위입니다.
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15. 음이온 중합이 가장 쉬운 물질은?

  1. CH2＝CHCN
  2. CH2＝CH2
  3. CH2＝CHCH3
  4. CH2＝C(CH3)2
(정답률: 78%)
  • 음이온 중합이 일어나려면 단량체의 전자 흡인기(Electron Withdrawing Group)가 강해 생성된 음이온을 안정화시켜야 합니다. $\text{CH}_2=\text{CHCN}$의 경우 강한 전자 흡인기인 $-\text{CN}$기가 있어 음이온 중합이 가장 쉽습니다.
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16. 열경화성 플라스틱을 성형하는 고분자 가공방법으로 옳은 것은?

  1. 압출성형
  2. 압축성형
  3. 취입성형
  4. 단조
(정답률: 67%)
  • 열경화성 플라스틱은 가열 시 화학적 가교 반응이 일어나 굳어지므로, 금형에 재료를 넣고 열과 압력을 가해 성형하는 압축성형이 가장 적합합니다.

    오답 노트
    압출성형, 취입성형: 주로 열가소성 플라스틱에 사용되는 가공법입니다.
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17. 감압증류에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 원유 성분 중 고비점 유분을 분해하지 않고 회수하기 위한 방법이다.
  2. 윤활기유를 얻기 위한 방법이다.
  3. 감압증류탑은 상압증류탑에 비해 트레이 간격이 작다.
  4. 감압증류하면 유분의 비점은 낮아진다.
(정답률: 80%)
  • 감압증류는 압력을 낮추어 비점을 떨어뜨림으로써 고비점 유분을 열분해 없이 회수하는 공정입니다. 압력이 낮아지면 증기의 부피가 급격히 증가하므로, 이를 수용하기 위해 감압증류탑은 상압증류탑보다 트레이 간격을 더 넓게 설계해야 합니다.
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18. 바나디아(V2O5) 촉매를 사용하여 황함유 광물로부터 황산을 제조하는 접촉식 공정을 순서대로 나열한 것은?

  1. ㄱ→ㄹ→ㄷ→ㄴ→ㅁ
  2. ㄹ→ㅁ→ㄴ→ㄷ→ㄱ
  3. ㅁ→ㄱ→ㄹ→ㄷ→ㄴ
  4. ㅁ→ㄹ→ㄴ→ㄱ→ㄷ
(정답률: 79%)
  • 접촉식 황산 제조 공정은 원료를 태워 이산화황을 만들고 이를 정제한 뒤 삼산화황으로 산화시켜 흡수하는 순서로 진행됩니다.
    배소로(ㅁ)에서 황 광물을 연소시켜 $SO_{2}$를 생성하고, 세척탑(ㄹ)과 건조탑(ㄴ)에서 불순물 제거 및 수분을 제거합니다. 이후 촉매전환기(ㄱ)에서 $V_{2}O_{5}$ 촉매를 이용해 $SO_{3}$로 전환하며, 마지막으로 흡수탑(ㄷ)에서 황산을 제조합니다.
    따라서 올바른 순서는 ㅁ→ㄹ→ㄴ→ㄱ→ㄷ 입니다.
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19. 포름알데히드의 용도로 적절한 것은?

  1. 메탄올 합성
  2. 에피클로로히드린 원료
  3. 요소수지 원료
  4. 프레온 원료
(정답률: 75%)
  • 포름알데히드는 요소(Urea)와 반응하여 고분자 화합물인 요소수지(Urea-formaldehyde resin)를 만드는 핵심 원료로 사용됩니다.
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20. 단백질을 분리하는데 사용되는 이차원 전기영동법에서 단백질 분리에 영향을 미치는 두 가지 핵심요소는?

  1. 분자량과 단백질 밀도
  2. 분자량과 등전점
  3. 등전점과 단백질 양
  4. 분자량과 단백질 양
(정답률: 58%)
  • 이차원 전기영동법(2D-PAGE)은 첫 번째 차원에서 단백질의 전하 특성인 등전점(pI)에 따라 분리하고, 두 번째 차원에서 분자량(Molecular Weight)에 따라 분리하는 고해상도 분석법입니다.
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