9급 지방직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2017-06-17)

9급 지방직 공무원 공업화학 2017-06-17 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 공업화학
(2017-06-17 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 다음 알킬화(alkylation) 반응에서 사용되는 촉매는?

  1. LiAlH4
  2. AlCl3
  3. KMnO4
  4. K2Cr2O7
(정답률: 92%)
  • 제시된 반응은 벤젠 고리에 알킬기를 도입하는 프리델-크래프츠(Friedel-Crafts) 알킬화 반응입니다. 이 반응에서는 루이스 산으로 작용하여 반응을 촉진하는 $AlCl_{3}$ 또는 $FeCl_{3}$와 같은 촉매가 사용됩니다.
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2. 유기화합물 A와 Grignard 시약을 반응시켜 3차 알코올을 얻었다. 이때 유기화합물 A에 해당하는 것은?

  1. 포름알데하이드(formaldehyde)
  2. 아세트알데하이드(acetaldehyde)
  3. 아세트산(acetic acid)
  4. 아세톤(acetone)
(정답률: 88%)
  • Grignard 시약은 케톤과 반응하여 3차 알코올을 생성하는 특성이 있습니다. 아세톤은 대표적인 케톤 화합물이므로 정답입니다.
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3. 데옥시리보핵산(DNA)은 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C) 및 티민(T)이 결합된 뉴클레오티드(nucleotide)로 구성되며 이중나선구조를 갖는다. 두 가닥에 있는 염기들은 A와 T, G와 C의 쌍으로 이루어져 있다. 이때 염기쌍을 이루는 결합은?

  1. 이온결합
  2. 배위결합
  3. 공유결합
  4. 수소결합
(정답률: 98%)
  • DNA의 이중나선 구조에서 상보적인 염기쌍(A-T, G-C) 사이에는 전기음성도가 큰 원자(N, O)와 결합된 수소 원자 사이의 정전기적 인력인 수소결합이 형성됩니다.
    A와 T 사이에는 2개의 수소결합이, G와 C 사이에는 3개의 수소결합이 형성되어 구조적 안정성을 유지합니다.
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4. 비스페놀 A(bisphenol A)와 에피클로로히드린(epichlorohydrin)의 반응에 의해 얻어지는 합성수지는?

  1. 폴리우레탄(polyurethane)
  2. 에폭시수지(epoxy resin)
  3. 아미노수지(amino resin)
  4. 폴리카보네이트(polycarbonate)
(정답률: 83%)
  • 비스페놀 A와 에피클로로히드린의 반응을 통해 생성되는 대표적인 합성수지는 에폭시수지(epoxy resin)입니다.

    오답 노트
    폴리우레탄: 디이소시안산에스테르와 글리콜의 반응
    아미노수지: 아미노기 화합물과 포름알데히드의 반응
    폴리카보네이트: 비스페놀 A와 포스겐의 반응
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5. 반도체공정 기술에서 박막형성 공정으로 옳지 않은 것은?

  1. 스퍼터링(sputtering)
  2. 화학기상증착(CVD)
  3. 식각(etching)
  4. 도금(plating)
(정답률: 85%)
  • 박막형성 공정은 웨이퍼 표면에 얇은 막을 입히는 증착 공정을 의미합니다. 스퍼터링, 화학기상증착(CVD), 도금은 모두 물질을 쌓아 올리는 증착 방식이지만, 식각(etching)은 불필요한 부분을 깎아내는 제거 공정이므로 박막형성 공정이 아닙니다.
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6. 방향족 화합물들의 친전자성 치환반응에서 반응성이 낮은 것부터 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. 브로모벤젠 < 벤즈알데하이드 < 아닐린 < 벤젠
  2. 벤즈알데하이드 < 아닐린 < 브로모벤젠 < 벤젠
  3. 벤즈알데하이드 < 브로모벤젠 < 벤젠 < 아닐린
  4. 아닐린 < 벤즈알데하이드 < 벤젠 < 브로모벤젠
(정답률: 70%)
  • 방향족 화합물의 친전자성 치환반응 속도는 벤젠 고리에 결합된 치환기의 전자 제공 능력에 따라 결정됩니다. 전자 제공기가 결합하면 반응성이 증가(활성화)하고, 전자 흡성기가 결합하면 반응성이 감소(비활성화)합니다.
    벤즈알데하이드는 강한 전자 흡성기로 인해 반응성이 가장 낮으며, 브로모벤젠은 약한 비활성화기, 벤젠은 기준, 아닐린은 강한 전자 제공기($-NH_2$)를 가져 반응성이 가장 높습니다.
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7. 다음 흡착에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 76%)
  • 흡착의 특성에 대한 설명입니다.
    ㄱ. 흡착은 물리적 인력에 의한 물리흡착과 화학 결합에 의한 화학흡착으로 구분됩니다. (옳음)
    ㄴ. 물리흡착은 다분자층 흡착이 가능하고, 화학흡착은 단분자층 흡착만 가능합니다. (틀림)
    ㄷ. 화학흡착은 화학 결합을 형성해야 하므로 물리흡착보다 활성화 에너지가 큽니다. (옳음)
    ㄹ. 상온에서 물리흡착은 활성화 에너지가 거의 없어 화학흡착보다 속도가 빠릅니다. (틀림)
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8. 바이오 반응기에 사용되는 고정화 효소의 제법에 해당하지 않는 것은?

  1. 흡착(adsorption)법
  2. 공유결합(covalent bond)법
  3. 포괄(entrapping)법
  4. 전해투석(electrodialysis)법
(정답률: 74%)
  • 고정화 효소는 효소를 지지체에 고정하여 재사용하는 기술로, 흡착법, 공유결합법, 포괄법 등이 사용됩니다.

    오답 노트
    전해투석(electrodialysis)법: 전기를 이용하여 이온을 분리하는 막 분리 공정으로 효소 고정화와는 무관합니다.
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9. 압출(extrusion)로 성형할 수 없는 것은?

  1. 폴리염화비닐(polyvinyl chloride)
  2. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)
  3. 폴리프로필렌(polypropylene)
  4. 페놀수지(phenol resin)
(정답률: 83%)
  • 압출 성형은 열가소성 수지를 가열하여 밀어내는 방식입니다. 페놀수지는 한 번 경화되면 다시 녹지 않는 열경화성 수지이므로 압출 성형이 불가능합니다.
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10. 실리콘 오일(silicone oil)의 분자구조로 옳은 것은?

(정답률: 80%)
  • 실리콘 오일은 실리콘(Si)과 산소(O)가 교대로 반복되는 실록산 결합($-Si-O-Si-$)을 기본 골격으로 하며, 실리콘에 메틸기($-CH_{3}$)가 결합된 고분자 구조를 가집니다. 따라서 가 옳은 구조입니다.
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11. 원유의 열분해(thermal cracking)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 탄소양이온 메커니즘으로 진행된다.
  2. 분해에 의해 다량의 에틸렌(ethylene)이 생성된다.
  3. 열분해법은 비스브레이킹법(visbreaking process)과 코킹법(coking process)이 있다.
  4. 코크스(coke)와 타르(tar)의 석출이 많다.
(정답률: 75%)
  • 원유의 열분해(thermal cracking)는 고온에서 결합이 끊어지는 자유 라디칼(free radical) 메커니즘으로 진행됩니다.

    오답 노트
    탄소양이온 메커니즘: 이는 열분해가 아닌 촉매 분해(catalytic cracking)의 특징입니다.
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12. 다음 반응의 주생성물은?

(정답률: 74%)
  • 알켄의 친전자성 첨가 반응은 마르코브니코프(Markovnikov) 규칙을 따릅니다. 수소 원자($H$)는 수소가 더 많이 결합되어 있는 탄소에 결합하고, 염소 원자($Cl$)는 치환기가 더 많아 더 안정적인 2차 또는 3차 탄소 양이온이 형성되는 쪽에 결합하여 주생성물이 결정됩니다.
    따라서 $\text{HCl}$ 반응 시 염소($Cl$)가 더 치환기가 많은 중심 탄소에 결합한 가 주생성물이 됩니다.
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13. 유지의 화학적 특성에서 불포화도를 측정하는 유지의 시험법은?

  1. 산가(acid value)
  2. 비누화가(saponification value)
  3. 요오드가(iodine value)
  4. 수산기가(hydroxyl value)
(정답률: 87%)
  • 유지의 불포화도는 지방산 사슬에 포함된 탄소-탄소 이중 결합의 수에 비례하며, 이를 측정하기 위해 요오드와 반응시키는 요오드가(iodine value) 시험법을 사용합니다.
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14. 다음 비료에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 77%)
  • 비료의 기본 성분과 특성에 대한 설명입니다.
    질소(N), 인(P), 칼륨(K)은 식물 성장에 필수적인 비료의 3요소이며, 용성인비는 염기성 비료로서 산성 토양을 중화시키는 데 적합합니다.

    오답 노트
    배합비료: 3요소를 모두 포함할 수도 있으나, 필요에 따라 특정 성분만 조합하여 제조하므로 반드시 모두 혼합해야 성립되는 것은 아닙니다.
    하버-보슈법: 질소($N_{2}$)와 수소($H_{2}$)를 반응시켜 암모니아를 생산하는 공법입니다.
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15. 대부분 질소유도체인 아민염 및 암모늄계 화합물이고, 세제 용도보다는 섬유처리제, 분산제, 부유선광제, 살균소독제 등의 용도로 활용되는 계면활성제는?

  1. 음이온성 계면활성제
  2. 양이온성 계면활성제
  3. 비이온성 계면활성제
  4. 양쪽성 계면활성제
(정답률: 81%)
  • 질소 유도체인 아민염 및 암모늄계 화합물로 구성되며, 세정력보다는 섬유처리제, 분산제, 살균소독제 등으로 주로 활용되는 특성을 가진 계면활성제는 양이온성 계면활성제입니다.
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16. 그래핀(graphene)의 제조법으로 옳지 않은 것은?

  1. 스카치테이프법
  2. 흑연의 산화－환원 반응을 이용한 합성법
  3. 화학기상증착(CVD) 성장법
  4. 공비증류법
(정답률: 86%)
  • 그래핀은 스카치테이프법(기계적 박리법), 흑연의 산화-환원 반응을 이용한 합성법, 화학기상증착(CVD) 성장법 등을 통해 제조할 수 있습니다. 반면, 공비증류법은 끓는점이 다른 액체 혼합물을 분리하는 화학 공정으로 그래핀 제조와는 무관합니다.
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17. 화학반응에서 촉매의 기능에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  3. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 87%)
  • 촉매는 반응 경로를 변경하여 활성화 에너지를 조절함으로써 반응 속도에 영향을 주는 물질입니다.
    ㄱ. 촉매는 활성화 에너지를 낮추거나 높여 반응 경로를 변화시킵니다.
    ㄴ. 활성화 에너지의 변화는 곧 반응 속도의 변화로 이어집니다.
    ㄹ. 촉매는 정반응과 역반응 속도를 동일하게 변화시키므로 화학 평형의 위치 자체를 이동시키지는 못합니다.

    오답 노트
    ㄷ. 촉매는 반응 경로만 바꿀 뿐, 반응물과 생성물의 양적 관계인 양론식은 변화시키지 않습니다.
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18. 석탄의 건류에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 건류에 의하여 수소, 일산화탄소, 메탄 등의 가스, 액상의 타르(tar), 고형의 코크스(coke)가 얻어진다.
  2. 역청탄과 같은 점결탄의 건류에 의해 얻어지는 다공성 코크스(coke)는 제철환원용으로 사용된다.
  3. 건류로 생성되는 타르(tar)를 증류하여 얻어지는 주요 성분에는 나프탈렌(naphthalene), 안트라센(anthracene) 등이 있다.
  4. 건류는 공기를 지속적으로 불어넣어 주며 고온으로 석탄을 가열시키는 공정이다.
(정답률: 86%)
  • 건류(destructive distillation)는 공기를 차단한 상태에서 고온으로 가열하여 열분해시키는 공정입니다. 따라서 공기를 지속적으로 불어넣어 가열한다는 설명은 잘못된 것입니다.
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19. 다음은 고분자를 합성할 때 유리전이온도(glass transition temperature, Tg)에 미치는 인자에 대한 설명이다. 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 86%)
  • 유리전이온도($T_{g}$)는 고분자 사슬의 유연성과 관련이 있습니다.
    ㄴ. 측쇄(side chain)가 많아지면 사슬 간의 거리가 멀어져 유연성이 증가하고 $T_{g}$가 증가하는 경향이 있습니다.
    ㄷ. 사슬 길이(chain length)가 짧아질수록 말단기의 비율이 높아져 자유 부피가 증가하므로 $T_{g}$는 감소합니다.

    오답 노트
    ㄱ. 가교제에 의해 가교되면 사슬의 움직임이 제한되어 $T_{g}$는 증가합니다.
    ㄹ. 가소제를 가하거나 자유 부피가 증가하면 사슬의 유동성이 좋아져 $T_{g}$는 감소합니다.
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20. 최근 목질계 바이오매스(biomass)의 효율적 이용을 위해 리그닌(lignin)의 활용에 대한 관심이 급증하고 있다. 리그닌에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 리그닌은 목질계 단백질로, 세포와 세포를 결합시키는 역할을 한다.
  2. 리그닌은 목재 내에 대략 20～30%의 중량으로 존재한다.
  3. 리그닌은 펄프의 백색도를 떨어뜨려 펄프의 품질을 저하시킨다.
  4. 리그닌은 크라프트 펄핑공정(kraft pulping)에서 증해폐액인 흑액의 형태로 분리된다.
(정답률: 81%)
  • 리그닌은 단백질이 아니라 페놀성 고리를 포함하는 복잡한 구조의 고분자 탄수화물(다당류) 계열의 비정질 고분자입니다. 따라서 리그닌을 목질계 단백질이라고 설명한 내용은 옳지 않습니다.
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