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

9급 지방직 공무원 공업화학
(2017-06-17 기출문제)

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1. 다음 알킬화(alkylation) 반응에서 사용되는 촉매는?

  1. LiAlH4
  2. AlCl3
  3. KMnO4
  4. K2Cr2O7
(정답률: 79%)
  • 알킬화 반응에서는 알킬기(-CH3, -C2H5 등)를 탄화수소 분자에 결합시키는 반응입니다. 이 반응에서는 전자 수가 적은 탄화수소 분자와 전자 수가 많은 알킬기가 결합해야 하므로, 촉매가 필요합니다. 이 중에서도 AlCl3는 전자 수가 적은 탄화수소 분자와 결합하여 중간체를 생성하는 데 있어서 탁월한 역할을 하기 때문에 알킬화 반응에서 가장 많이 사용되는 촉매 중 하나입니다.
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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: 73%)
  • Grignard 시약은 메틸마그네슘 염기(MgXCH3)와 같은 유기마그네슘 화합물로, 카르보닐 화합물과 반응하여 3차 알코올을 생성한다. 따라서 유기화합물 A는 카르보닐 화합물이어야 한다. 포름알데하이드와 아세트알데하이드는 1차 알코올을 생성하고, 아세트산은 카르복실산을 생성하므로 가능한 유일한 선택지는 아세톤이다. 아세톤은 카르보닐 화합물 중 2차 케톤에 해당한다.
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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: 95%)
  • DNA 염기쌍을 이루는 결합은 수소결합입니다. 이는 아데닌과 티민, 구아닌과 시토신이 서로 수소결합을 형성하기 때문입니다. 수소결합은 수소 원자가 전자를 공유하여 다른 원자와 결합하는 결합으로, 비교적 약한 결합입니다. 이러한 수소결합이 DNA의 이중나선구조를 유지하는 중요한 역할을 합니다.
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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: 77%)
  • 비스페놀 A와 에피클로로히드린의 반응에 의해 생성되는 화합물은 에폭시기를 가지고 있습니다. 이러한 에폭시기를 가진 화합물들은 에폭시수지라고 불리며, 이러한 에폭시수지는 강도가 높고 내구성이 좋아서 다양한 분야에서 사용됩니다. 따라서, 비스페놀 A와 에피클로로히드린의 반응에 의해 생성되는 합성수지는 에폭시수지입니다.
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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: 80%)
  • 식각은 박막을 제거하는 공정으로, 박막을 형성하는 공정이 아닙니다. 따라서 박막형성 공정으로 옳지 않은 것입니다.
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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: 50%)
  • 정답은 "벤즈알데하이드 < 브로모벤젠 < 벤젠 < 아닐린" 입니다.

    방향족 화합물들의 친전자성 치환반응에서는 전자밀도가 높은 화합물일수록 반응성이 높습니다. 이유는 친전자성 치환반응에서는 친전자와 반응하는 것이기 때문입니다.

    벤즈알데하이드는 알데하이드 기능기와 방향족 화합물의 특성을 모두 가지고 있어서 전자밀도가 높습니다. 따라서 반응성이 가장 높습니다.

    브로모벤젠은 브롬원자가 방향족 고리에 결합되어 있어서 전자밀도가 낮습니다. 따라서 반응성이 낮습니다.

    벤젠은 전자밀도가 높은 화합물입니다. 따라서 반응성이 브로모벤젠보다 높지만 벤즈알데하이드보다는 낮습니다.

    아닐린은 아미노기를 가지고 있어서 전자밀도가 높습니다. 따라서 반응성이 벤젠보다 높지만 벤즈알데하이드나 브로모벤젠보다는 낮습니다.
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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: 69%)
  • 주어진 그림에서는 물질 A과 B가 흡착 작용을 하고 있다. 이때, A과 B의 분자 크기가 서로 다르기 때문에 A은 더 작은 공간에 흡착되고, B는 더 큰 공간에 흡착된다. 따라서, A과 B는 서로 다른 흡착 작용을 보이고, 이를 나타내는 것이 "ㄱ, ㄷ" 이다.
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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: 57%)
  • 전해투석(electrodialysis)법은 고정화 효소를 사용하는 방법이 아니라, 전기적인 방법을 사용하여 이온을 분리하는 기술입니다. 따라서 바이오 반응기에서 사용되는 고정화 효소의 제법에 해당하지 않습니다.
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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: 77%)
  • 페놀수지는 열에 대한 안정성이 낮아 압출 과정에서 분해될 가능성이 높기 때문에 압출(extrusion)로 성형할 수 없습니다.
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10. 실리콘 오일(silicone oil)의 분자구조로 옳은 것은?

(정답률: 77%)
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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: 60%)
  • "탄소양이온 메커니즘으로 진행된다."가 옳지 않은 것은, 실제로는 라디칼 메커니즘으로 진행된다는 것입니다. 열분해는 고분자 화합물인 원유를 고온과 고압에서 분해하여 작은 분자로 만드는 과정입니다. 이 과정에서 다량의 에틸렌이 생성되며, 비스브레이킹법과 코킹법이 있습니다. 또한, 코크스와 타르의 석출이 많이 일어납니다.
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12. 다음 반응의 주생성물은?

(정답률: 53%)
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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: 75%)
  • 요오드가는 유지 내의 불포화 지방산의 양을 측정하는 시험법입니다. 요오드가는 유지 내의 불포화 지방산이 요오드와 반응하여 결합하는 양을 측정합니다. 따라서 요오드가가 높을수록 유지 내의 불포화 지방산 함량이 높다는 것을 나타냅니다.
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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: 75%)
  • - ㄱ: 질산염(Nitrate)은 식물의 생장과 엽록소 합성에 중요한 역할을 합니다.
    - ㄴ: 인산염(Phosphate)은 식물의 근로체 발달과 꽃, 열매의 형성에 중요한 역할을 합니다.

    따라서, 질산염과 인산염이 모두 포함된 비료가 가장 적합합니다.
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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: 74%)
  • 질소유도체인 아민염 및 암모늄계 화합물은 양전하를 띄고 있으며, 이러한 성질로 인해 양이온성 계면활성제로 분류됩니다. 이러한 성질은 섬유처리제, 분산제, 부유선광제, 살균소독제 등의 용도에서 유용하게 활용됩니다.
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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: 77%)
  • 그래핀은 공비증류법으로 제조할 수 없습니다. 공비증류법은 고순도의 물질을 제조하는 방법으로, 그래핀과 같은 2차원 물질은 제조하기 어렵습니다. 그래핀은 스카치테이프법, 흑연의 산화-환원 반응을 이용한 합성법, 화학기상증착(CVD) 성장법 등 다양한 방법으로 제조됩니다.
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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: 80%)
  • 촉매는 화학반응속의 활성화 에너지를 낮춰 반응속도를 높이는 역할을 합니다. 이를 통해 반응에 필요한 에너지를 줄이고, 반응속도를 높여 반응이 빠르게 일어나도록 합니다. 따라서, 촉매가 없으면 반응속도가 느리고, 반응에 필요한 에너지가 많이 필요하게 됩니다. 이에 따라, 촉매의 기능으로 인해 화학반응이 빠르고 효율적으로 일어나게 됩니다.

    ㄱ. 촉매는 화학반응속의 활성화 에너지를 낮춰 반응속도를 높이는 역할을 합니다.
    ㄴ. 촉매는 반응에 필요한 에너지를 줄여 화학반응이 빠르게 일어나도록 합니다.
    ㄹ. 촉매는 반응속도를 높여 화학반응이 빠르게 일어나도록 합니다.
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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: 79%)
  • 석탄의 건류에 대한 설명으로 옳지 않은 것은 "건류는 공기를 지속적으로 불어넣어 주며 고온으로 석탄을 가열시키는 공정이다." 입니다. 이는 옳은 설명입니다. 건류는 석탄을 가열시켜 가스, 타르, 코크스 등을 분리하는 공정으로, 이를 위해 공기를 지속적으로 불어넣어 주는 것이 특징입니다.
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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: 89%)
  • - 물성 변화를 일으키는 인자: Tg는 고분자의 물성 변화를 일으키는 온도로, 이는 고분자의 분자 운동이 어느 정도로 일어나느냐에 따라 결정된다. 따라서 분자량이 증가하면 분자 간 상호작용이 강해져 Tg가 증가하고, 반대로 분자량이 감소하면 Tg가 낮아진다. 따라서 "ㄴ"은 옳다.
    - 결정도를 높이는 인자: 결정도란 고분자의 분자가 서로 정렬되어 결정체를 이루는 정도를 말한다. 결정도가 높을수록 고분자의 물성이 안정적이고 강력해진다. 따라서 결정도를 높이는 인자인 결정화제를 첨가하면 Tg가 증가하고, 반대로 결정화제를 첨가하지 않으면 Tg가 낮아진다. 따라서 "ㄷ"도 옳다.
    - "ㄱ, ㄹ"은 Tg와는 관련이 없는 인자들이다.
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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: 85%)
  • "리그닌은 목질계 단백질로, 세포와 세포를 결합시키는 역할을 한다." 이 설명은 옳지 않습니다. 리그닌은 목질계의 주요 성분 중 하나로, 나무의 구조를 유지하는 역할을 합니다. 세포와 세포를 결합시키는 역할은 리그닌이 아닌, 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 등의 다른 성분이 담당합니다.
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