9급 지방직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2018-05-19)

9급 지방직 공무원 공업화학
(2018-05-19 기출문제)

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1. 다음 에너지 도표에 해당하는 반응에 촉매를 가하여 반응 속도가 빨라졌을 때, A～D 중에서 가장 큰 영향을 받는 부분은?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 89%)
  • 정답은 "B"입니다. 촉매는 반응속도를 높여주는 역할을 하기 때문에, 촉매가 가해진 후에는 모든 부분이 영향을 받게 됩니다. 하지만 반응속도를 가장 크게 높여주는 부분은 활성화 에너지를 낮춰주는 부분인데, 이는 반응물이 반응하기 위해 극복해야 하는 장벽을 낮춰주는 역할을 하기 때문입니다. 따라서 B가 가장 큰 영향을 받게 됩니다.
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2. 효소 반응에서 속도 상수와 온도와의 관계를 나타내는 식은?

  1. 이상 기체식
  2. Beer－Lambert 식
  3. Arrhenius 식
  4. van der Waals 식
(정답률: 94%)
  • Arrhenius 식은 효소 반응 속도 상수와 온도와의 관계를 나타내는 식으로, 온도가 증가함에 따라 효소 반응 속도 상수가 증가한다는 것을 나타낸다. 이는 화학 반응에서도 유사한 관계가 있으며, Arrhenius 식은 화학 반응 속도론에서 매우 중요한 식 중 하나이다. 따라서, 효소 반응에서도 온도와 속도 상수의 관계를 나타내는 Arrhenius 식이 사용된다.
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3. 이온 결합 화합물은?

  1. HCl
  2. NaCl
  3. BF3
  4. NH3
(정답률: 96%)
  • 이온 결합 화합물은 금속 원자와 비금속 원자가 이온 결합으로 결합한 화합물을 말합니다. NaCl은 나트륨(Na)이라는 금속 원자와 염소(Cl)라는 비금속 원자가 이온 결합으로 결합한 화합물입니다. 따라서 NaCl이 이온 결합 화합물에 해당합니다.
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4. 비료의 3요소가 아닌 것은?

  1. 질소(N)
  2. 인(P)
  3. 마그네슘(Mg)
  4. 칼륨(K)
(정답률: 97%)
  • 비료의 3요소는 질소(N), 인(P), 칼륨(K)입니다. 이들은 식물의 생장과 발달에 중요한 역할을 합니다. 마그네슘은 비록 식물에 필요한 미량 원소이지만, 비료의 3요소는 아니기 때문에 정답입니다.
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5. 전기 화학 반응에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 86%)
  • ㄱ. 전기 화학 반응은 전기적인 에너지를 이용하여 화학 반응을 일으키는 것이다.
    ㄴ. 전기 화학 반응에서는 전기적으로 중화된 상태인 양이온과 음이온이 만나서 화학 반응이 일어난다.
    ㄷ. 전기 화학 반응에서는 전극에 전기를 인가하여 화학 반응을 일으키는데, 이때 전극에 인가되는 전기의 양과 방향에 따라서 화학 반응의 방향이 결정된다.
    ㄹ. 전기 화학 반응에서는 전극에 인가되는 전기의 양이 많을수록 화학 반응이 더욱 촉진된다.
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6. 석유의 전화(conversion) 과정에서 리포밍(reforming)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 촉매를 이용하여 리포밍하는 것을 접촉 개질이라 한다.
  2. 나프텐계 탄화수소를 방향족 탄화수소로 변환시키는 기술이다.
  3. 옥탄가를 높이는 석유 전화 기술이다.
  4. 중질유의 분해에 의해 가솔린을 만드는 기술이다.
(정답률: 92%)
  • "중질유의 분해에 의해 가솔린을 만드는 기술이다."가 옳지 않은 설명입니다. 리포밍은 고분자화학에서 말하는 리포머와는 다르게, 석유의 중질유나 경질유 등을 촉매를 이용하여 분해하고, 분해된 화합물을 다시 합성하여 고급 연료인 가솔린, 디젤 등을 생산하는 과정입니다. 따라서 "중질유의 분해에 의해 가솔린을 만드는 기술이다."라는 설명은 옳지 않습니다.
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7. 다음 반응의 주생성물은?

(정답률: 81%)
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8. 결정화가 가장 어려운 폴리올레핀(polyolefin) 구조는?

(정답률: 76%)
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9. 다음 반응이 SN1 반응 또는 E1 반응으로 진행될 때, (가)와 (나)의 주생성물은? (순서대로 (가), (나))

  1. CH3CH2C(CH3)3, H2C＝CH2
  2. CH3CH2C(CH3)3, H2C＝C(CH3)2
  3. CH3CH2OC(CH3)3, H2C＝CH2
  4. CH3CH2OC(CH3)3, H2C＝C(CH3)2
(정답률: 47%)
  • 이 반응은 E1 반응입니다. (가)는 카복실기가 있는 알코올에서 탈수소되어 생성되는 알켄이고, (나)는 카복실기가 있는 에테르에서 탈수소되어 생성되는 알켄입니다. 이유는 반응 조건인 높은 온도와 약산성 조건에서는 카복실기가 안정성이 높은 카복실산염으로 중간물질로 생성되기보다는 탈수소되어 알켄을 생성하는 경향이 있기 때문입니다. 따라서 카복실기가 있는 화합물에서 E1 반응이 일어날 때는 카복실기가 있는 측기와 탈수소된 측기가 모두 알켄으로 생성됩니다.
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10. 에틸렌(ethylene)으로부터 아세트알데하이드(acetaldehyde)를 합성하는 Wacker 공정을 수행하기 위하여 필요한 화합물이 아닌 것은?

  1. 염화 팔라듐(PdCl2)
  2. 염화 납(PbCl2)
  3. 염화 구리(CuCl2)
  4. 염산(HCl)
(정답률: 84%)
  • Wacker 공정에서는 염화 팔라듐(PdCl2)가 촉매로 사용되며, 염화 납(PbCl2)는 촉매로 사용되지 않습니다. 따라서 정답은 "염화 납(PbCl2)"입니다.
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11. 유지(fatty oil)의 최소 단위는?

  1. 아크릴로나이트릴(acrylonitrile)
  2. 뷰틸알데하이드(butylaldehyde)
  3. 클로로프렌(chloroprene)
  4. 트리글리세라이드(triglyceride)
(정답률: 96%)
  • 유지는 지방산과 글리세롤로 이루어진 분자입니다. 이 중에서도 지방산 세 개가 글리세롤과 결합하여 이루어진 분자를 트리글리세라이드라고 합니다. 따라서 유지의 최소 단위는 트리글리세라이드입니다.
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12. 다음 화학종 중에서 친전자체(electrophile)에 해당하는 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 91%)
  • 친전자체는 전자를 받아들일 수 있는 화학종입니다. 따라서 전자를 더 많이 가진 화학종이 친전자체가 됩니다. 이 중에서 "ㄱ"인 화학종은 산화칼륨(K2O)으로 산화수가 +1인 산소(O)가 전자를 받아들일 수 있습니다. 또한 "ㄹ"인 화학종은 산화구리(II)(CuO)로 산화수가 +2인 구리(Cu)가 전자를 받아들일 수 있습니다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄹ"입니다.
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13. 효모의 반응에 의해 바이오에탄올을 생산할 때 가장 적합한 기질은?

  1. 글루코스(glucose)
  2. 아세트산(acetic acid)
  3. 퍼퓨랄(furfural)
  4. 페놀(phenol)
(정답률: 86%)
  • 효모는 바이오에탄올 생산에 가장 적합한 기질로서 글루코스를 선택합니다. 이는 글루코스가 효모의 대사 경로에서 가장 쉽게 분해되고, 바이오에탄올 생산에 필요한 에너지를 빠르게 생성할 수 있기 때문입니다. 또한 글루코스는 다른 기질에 비해 효모의 성장을 촉진시키는 영양분이 많이 포함되어 있습니다. 따라서 글루코스는 바이오에탄올 생산에 가장 적합한 기질 중 하나입니다.
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14. 단백질의 이차 구조(secondary structure)를 결정하는 데 가장 중요한 결합력은?

  1. 공유 결합(covalent bond)
  2. 수소 결합(hydrogen bond)
  3. 이온 결합(ionic bond)
  4. 분산력(dispersion force)
(정답률: 91%)
  • 수소 결합은 단백질의 이차 구조를 결정하는 가장 중요한 결합력입니다. 이는 수소 원자가 전자 음성도가 작아서 양성극성을 띄며, 이에 대응하는 다른 원자의 음성극성을 띄는 부분과 결합하여 강한 결합을 형성하기 때문입니다. 이러한 수소 결합은 알파-나 베타-나 감마-나 턴-나 헬릭스 등의 이차 구조를 형성하는 데 중요한 역할을 합니다.
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15. 다음 식의 중합 방법은?

  1. 축합 중합(condensation polymerization)
  2. 부가 중합(addition polymerization)
  3. 이온 중합(ionic polymerization)
  4. 배위 중합(coordination polymerization)
(정답률: 94%)
  • 이 식은 축합 중합 방법으로 이루어진다. 축합 중합은 두 개 이상의 단량체가 반응하여 물 분자나 다른 작은 분자를 방출하면서 고분자를 형성하는 방법이다. 이 경우, H2O 분자가 방출되면서 고분자가 형성되므로 축합 중합으로 분류된다.
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16. 결정성 고분자에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 용융 온도 이상에서 고분자는 결정성을 보인다.
  2. HDPE(high density polyethylene)는 결정성 고분자이다.
  3. 일반적으로 결정화도가 증가하면 불투명해진다.
  4. 결정화도는 고분자의 물리적 물성에 영향을 준다.
(정답률: 86%)
  • "용융 온도 이상에서 고분자는 결정성을 보인다."라는 설명이 옳지 않습니다. 오히려, 고분자가 결정성을 보이기 위해서는 용융 온도 이하에서 냉각되어야 합니다. 이 때, 고분자의 분자가 서로 정렬되어 결정체를 형성하게 되는데, 이를 결정화라고 합니다. 결정화는 고분자의 물리적 물성에 영향을 주며, 결정화도가 증가하면 불투명해지는 경향이 있습니다. HDPE는 결정성 고분자 중 하나입니다.
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17. 전자 재료로 많이 사용되는 희토류(rare earth)는?

  1. 할로젠족(halogen)
  2. 알칼리 토금속(alkaline earth metal)
  3. 란타넘족(lanthanide)
  4. 알칼리 금속(alkaline metal)
(정답률: 80%)
  • 희토류는 원자번호 57부터 71까지의 원소로 이루어진 란타넘족 원소들로 구성되어 있습니다. 따라서 란타넘족이 전자 재료로 많이 사용되는 희토류의 원소들을 포함하고 있기 때문에 정답은 "란타넘족(lanthanide)"입니다.
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18. 연료 전지와 전해질의 연결이 옳지 않은 것은?

  1. 알카라인 연료 전지(AFC)－KHCO3
  2. 인산염 연료 전지(PAFC)－H3PO4
  3. 고체 전해질 연료 전지(SOFC)－Y2O3/ZrO2
  4. 용융탄산염 연료 전지(MCFC)－Li2CO3/K2CO3
(정답률: 87%)
  • 알카라인 연료 전지(AFC)는 전해질로 KHCO3을 사용하지 않습니다. 대신에 NaOH를 사용합니다. 따라서 "알카라인 연료 전지(AFC)－KHCO3"가 옳지 않은 선택지입니다.
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19. 세탄가(cetane number)가 0인 기준 화합물의 구조는?

(정답률: 80%)
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20. 흡착제, 촉매 및 세제 원료로 널리 사용되는 제올라이트(zeolite)인 ZSM-5에 포함되지 않는 원소는?

  1. 산소(O)
  2. 알루미늄(Al)
  3. 규소(Si)
  4. 황(S)
(정답률: 88%)
  • ZSM-5은 규소와 알루미늄으로 이루어진 제올라이트입니다. 따라서 산소와 알루미늄, 규소는 ZSM-5에 포함될 수 있지만, 황은 포함될 수 없습니다. 이는 ZSM-5의 구조와 화학적 특성에 기인합니다.
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