9급 지방직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2017-12-16)

9급 지방직 공무원 공업화학 2017-12-16 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 공업화학
(2017-12-16 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 석탄화도가 가장 높은 것은?

  1. 아탄
  2. 갈탄
  3. 무연탄
  4. 역청탄
(정답률: 98%)
  • 석탄은 식물이 매몰되어 탄화되는 과정에서 탄소 함량이 높아지며 석탄화도가 증가합니다. 석탄화도 순서는 아탄 $\rightarrow$ 갈탄 $\rightarrow$ 역청탄 $\rightarrow$ 무연탄 순으로 높아지므로, 무연탄이 가장 높은 석탄화도를 가집니다.
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2. 다음 반응에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 산화철 촉매를 사용하면 반응 속도가 빨라진다.
  2. 평형 혼합물에서 암모니아를 제거하면 평형은 오른쪽으로 이동한다.
  3. 압력이 높을수록 암모니아의 생성에 유리하다.
  4. 온도가 낮을수록 평형은 왼쪽으로 이동한다.
(정답률: 93%)
  • 제시된 반응식 $N_{2}(g) + 3H_{2}(g) \rightleftharpoons 2NH_{3}(g) + \text{열}$은 발열 반응입니다. 르샤틀리에 원리에 따라 온도를 낮추면 열을 발생시키는 정반응 방향으로 평형이 이동하여 암모니아 생성이 증가합니다. 따라서 온도가 낮을수록 평형은 오른쪽으로 이동합니다.
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3. 이온형 계면활성제가 아닌 것은?

  1. 황산염형 계면활성제
  2. 폴리에틸렌글리콜형 계면활성제
  3. 암모늄염형 계면활성제
  4. 카복실산염형 계면활성제
(정답률: 98%)
  • 폴리에틸렌글리콜형 계면활성제는 분자 내에 전하를 띠는 이온기가 없는 비이온성 계면활성제입니다.

    오답 노트
    황산염형, 암모늄염형, 카복실산염형: 모두 전하를 띠는 이온성 계면활성제임
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4. 산 무수물(acid anhydride)과 알코올(alcohol)을 반응시켰을 때의 생성물은?

  1. 에터(ether)와 에스터(ester)
  2. 에스터(ester)와 카복실산(carboxylic acid)
  3. 알코올(alcohol)과 에터(ether)
  4. 알코올(alcohol)과 카복실산(carboxylic acid)
(정답률: 93%)
  • 산 무수물과 알코올이 반응하면 에스터 결합이 형성되면서 에스터(ester)가 생성되고, 동시에 부산물로 카복실산(carboxylic acid)이 만들어집니다.
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5. 산도(acidity)가 높은 것부터 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. 염산 > 페놀 > 아세트산 > 에탄올
  2. 염산 > 아세트산 > 페놀 > 에탄올
  3. 염산 > 아세트산 > 에탄올 > 페놀
  4. 염산 > 에탄올 > 아세트산 > 페놀
(정답률: 81%)
  • 산도는 수소 이온 농도($pH$)에 의해 결정되며, 강산에서 약산 순으로 나열하면 강산인 염산, 유기산인 아세트산, 약산성인 페놀, 거의 중성에 가까운 에탄올 순입니다.
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6. 아세트산(acetic acid)과 에탄올(ethanol)의 반응을 통해 에스터(ester)를 생성시키고자 한다. 이 때, 주어진 반응 시간 동안 에스터의 수율(yield)을 높이기 위한 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 생성되는 물을 계(system) 밖으로 제거한다.
  2. 에탄올을 과량 사용한다.
  3. 수산화 소듐(NaOH)을 소량 첨가한다.
  4. 황산(H2SO4)을 촉매로 사용한다.
(정답률: 91%)
  • 에스터화 반응은 가역 반응이므로 르샤틀리에 원리에 따라 생성물인 물을 제거하거나 반응물인 에탄올을 과량 투입하면 평형이 오른쪽으로 이동하여 수율이 높아집니다. 또한, 강산인 황산($\text{H}_2\text{SO}_4$)은 촉매로 사용됩니다.

    오답 노트
    수산화 소듐($\text{NaOH}$): 염기성 조건에서는 에스터의 가수분해(비누화 반응)가 일어나 오히려 수율이 감소합니다.
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7. 카이랄 중심(chiral center)이 R 배열을 갖는 화합물은?

(정답률: 78%)
  • 알켄의 친전기성 첨가 반응으로, 마르코브니코프(Markovnikov) 규칙에 따라 수소($H$)는 수소가 더 많은 탄소에, 브롬($Br$)은 치환기가 더 많은(더 안정적인 탄소 양이온을 형성하는) 탄소에 결합합니다. 반응에서 $Br$이 3차 탄소 위치에 결합한 가 주생성물이 됩니다.
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8. 유지의 수소 첨가에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 수소 첨가 후에 유지의 요오드가(iodine value)는 증가한다.
  2. 불포화 유지에 존재하는 이중 결합을 단일 결합으로 변화시킨다.
  3. 액상인 유지가 굳어지는 경화가 발생하며 이를 경화유라고 한다.
  4. 백금, 니켈 등의 촉매를 사용할 수 있다.
(정답률: 91%)
  • 유지의 수소 첨가는 불포화 지방산의 이중 결합에 수소를 첨가하여 단일 결합으로 만드는 반응입니다. 요오드가(iodine value)는 유지 내의 불포화도(이중 결합의 수)를 나타내는 척도이므로, 수소 첨가 후에는 이중 결합이 감소하여 요오드가가 감소하게 됩니다.
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9. 자유 라디칼 중합의 종류가 아닌 것은?

  1. 용액 중합(solution polymerization)
  2. 현탁 중합(suspension polymerization)
  3. 유화 중합(emulsion polymerization)
  4. 리빙 중합(living polymerization)
(정답률: 96%)
  • 자유 라디칼 중합은 중합 방식에 따라 용액 중합, 현탁 중합, 유화 중합, 벌크 중합 등으로 나뉩니다. 리빙 중합(living polymerization)은 사슬 끝의 활성점이 유지되어 정밀한 분자량 조절이 가능한 특수 중합으로, 일반적인 자유 라디칼 중합과는 메커니즘이 다릅니다.
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10. 전도성 고분자에 해당하지 않는 것은?

  1. 폴리디아세틸렌(polydiacetylene)
  2. 폴리아닐린(polyaniline)
  3. 폴리파라페닐렌(poly-para-phenylene)
  4. 폴리이미드(polyimide)
(정답률: 87%)
  • 폴리이미드는 내열성과 절연성이 뛰어난 고분자 소재이며, 전도성 고분자의 특징인 주쇄의 공액 이중 결합 구조를 가지고 있지 않습니다.
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11. 고분자에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 폴리스타이렌(polystyrene)은 스타이렌(styrene)의 축합 중합을 통해 합성할 수 있다.
  2. 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride)는 비닐클로라이드(vinyl chloride)의 자유 라디칼 중합을 통해 합성할 수 있다.
  3. 나일론 6(nylon 6)은 ε－카프로락탐(ε-caprolactam)의 개환 중합에 의해 합성할 수 있다.
  4. 폴리우레탄(polyurethane)은 주로 섬유, 접착제, 고무, 발포제 등의 생산에 사용된다.
(정답률: 79%)
  • 폴리스타이렌은 스타이렌 단량체가 첨가 중합(Addition polymerization)을 통해 결합하여 생성되는 고분자입니다.

    오답 노트
    축합 중합: 작은 분자가 빠져나오며 결합하는 반응으로 폴리스타이렌의 합성 방식이 아님
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12. 효소에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 아미노산 간 펩타이드 결합으로 이루어진 단백질이 주성분이다.
  2. 특정 기질에만 결합하여 작용하는 기질 특이성이 있다.
  3. 효소에 결합하여 활성을 나타내도록 하는 금속 이온을 조효소라고 한다.
  4. 효소의 작용은 온도와 pH의 영향을 받는다.
(정답률: 92%)
  • 효소의 활성을 돕는 비단백질 성분 중 금속 이온은 '금속 활성제'라고 하며, 조효소는 비타민과 같이 유기 분자로 이루어진 보조 인자를 의미합니다.
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13. 단일 비료 중 인산 비료에서 인 함량을 나타낼 때, 그 기준으로 사용하는 것은?

  1. PO3
  2. P2O3
  3. P2O5
  4. PO4
(정답률: 97%)
  • 인산 비료의 유효 성분 함량은 관습적으로 오산화이인($$P_{2}O_{5}$$)의 형태로 환산하여 표시합니다.
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14. 분자의 크기가 작은 것부터 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. 아데닌 < 뉴클레오티드 < 유전자 < 염색체
  2. 유전자 < 염색체 < 뉴클레오티드 < 아데닌
  3. 유전자 < 아데닌 < 뉴클레오티드 < 염색체
  4. 아데닌 < 유전자 < 염색체 < 뉴클레오티드
(정답률: 89%)
  • 생명체의 유전 정보 단위는 구성 성분부터 전체 구조까지 계층적 구조를 가집니다. 염기(아데닌)가 모여 뉴클레오티드가 되고, 뉴클레오티드의 특정 배열이 유전자를 형성하며, 이 유전자들이 포함된 DNA가 응축되어 염색체를 이룹니다.
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15. 석유 정제 공정에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 86%)
  • 석유 정제 공정의 특성을 분석하면 다음과 같습니다.
    ㄷ. 석유 화학 제품의 원료인 $n$-파라핀은 등유와 경유 분획에서 분리하여 얻을 수 있습니다.
    ㄹ. 수소화 정제는 수소화 또는 수소화 분해 반응을 통해 황, 질소 등의 불순물을 제거하는 공정입니다.

    오답 노트
    상압 증류: 등유, 경유, 윤활유뿐만 아니라 가스, 나프타, 잔사유 등을 함께 얻습니다.
    나프타: 상압 증류를 통해 직접 얻어지는 유분이며, 경질 가솔린의 열분해로 제조하는 것이 아닙니다.
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16. 석유 화학 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 접촉 분해(catalytic cracking)는 분자량이 큰 탄화수소를 분해하여 고옥탄가의 가솔린을 제조한다.
  2. 수소화탈황(hydrodesulfurization)은 분별 증류된 유분에서 황을 제거한다.
  3. 접촉 개질(catalytic reforming)은 선형 탄화수소를 옥탄가가 높은 가지 달린 탄화수소나 방향족 화합물로 전환한다.
  4. 메타자일렌(m-xylene)을 파라자일렌(p-xylene)으로 전환하는 것은 알킬화 공정이다.
(정답률: 94%)
  • 메타자일렌을 파라자일렌으로 전환하는 공정은 알킬화 공정이 아니라 이성질화(isomerization) 공정입니다.
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17. 목재의 조성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 가장 많은 성분은 셀룰로오스이다.
  2. 셀룰로오스의 주요 성분은 글루코오스이다.
  3. 헤미셀룰로오스는 세포벽에 존재하는 단당류이다.
  4. 리그닌은 목재의 섬유와 세포를 강하게 결합시켜 준다.
(정답률: 90%)
  • 헤미셀룰로오스는 단당류가 아니라 여러 종류의 단당류가 결합하여 만들어진 다당류(고분자)입니다.
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18. 소금을 원료로 한 탄산소다의 공업적 제법으로 옳지 않은 것은?

  1. Haber법
  2. Leblanc법
  3. Solvay법
  4. 염안소다법
(정답률: 92%)
  • 탄산소다의 공업적 제법으로는 Solvay법, Leblanc법, 염안소다법 등이 사용됩니다.

    오답 노트
    Haber법: 암모니아를 합성하는 공법입니다.
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19. 염기성 비료에 해당하는 것으로만 묶은 것은?

  1. 염안, 염화 포타슘(KCl)
  2. 요소, 과린산석회
  3. 석회질소, 용성인비
  4. 황안, 중과린산석회
(정답률: 89%)
  • 비료의 산도에 따라 분류할 때, 석회질소와 용성인비는 토양의 산성화를 방지하거나 중화시키는 대표적인 염기성 비료입니다.
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20. 다음은 반도체 사진공정(photolithography)의 단위 공정들이다. 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. ㄱ → ㄷ → ㄴ → ㄹ
  2. ㄱ → ㄹ → ㄷ → ㄴ
  3. ㄹ → ㄱ → ㄷ → ㄴ
  4. ㄹ → ㄷ → ㄴ → ㄱ
(정답률: 89%)
  • 반도체 포토공정은 감광제를 도포한 후, 유기 용매를 제거하기 위해 저온 열처리를 하고, 마스크를 통해 빛을 쬐는 노광 과정을 거쳐, 마지막으로 패턴을 형성하는 현상 순으로 진행됩니다.
    순서: 의 ㄱ(감광제 도포) $\rightarrow$ ㄹ(저온 열처리) $\rightarrow$ ㄷ(노광) $\rightarrow$ ㄴ(현상)
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