9급 지방직 공무원 서울시 공업화학 필기 기출문제복원 (2019-06-15)

9급 지방직 공무원 서울시 공업화학
(2019-06-15 기출문제)

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1. 전이금속 촉매를 이용한 상업화 공정 중 <보기>가 설명 하는 것은?

  1. 메탄올의 카보닐화 반응공정
  2. 비닐 아세테이트 합성공정
  3. Wacker 공정
  4. 옥소공정
(정답률: 80%)
  • 전이금속 촉매를 이용한 상업화 공정 중 "Wacker 공정"은 에틸렌과 물을 이용하여 아세트알데하이드를 생산하는 공정입니다. 이 공정에서는 팔라듐 촉매가 사용되며, 이 촉매는 고성능이며 선택성이 높아서 원하는 반응만 일어나도록 조절할 수 있습니다. 따라서 Wacker 공정은 고순도의 아세트알데하이드를 생산할 수 있어서 산업적으로 매우 중요한 공정 중 하나입니다.
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2. 정팔면체 착물(MA3B3)의 기하이성질체와 광학이성질체 총 수는?

  1. 2
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 47%)
  • 정팔면체는 8개의 면과 6개의 꼭짓점을 가지고 있으므로, 기하이성질체의 수는 8개이다.

    하지만, 정팔면체는 대칭적인 구조를 가지고 있기 때문에, 광학이성질체는 존재하지 않는다. 따라서 광학이성질체의 수는 0개이다.

    따라서, 기하이성질체와 광학이성질체의 총 수는 8+0=8개이다.

    따라서, 정답은 "2"가 아닌 "8"이다.
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3. sp와 sp2 혼성궤도함수를 모두 가지고 있는 탄소화합물에 해당하는 것은?

  1. H3C-CH2-CH3
  2. H2C=CH-CH3
  3. H2C=C=CH2
  4. H3C-C≡C-CH3
(정답률: 66%)
  • sp와 sp2 혼성궤도함수를 모두 가지고 있는 탄소화합물은 삼중결합과 이중결합이 모두 존재하는 화합물입니다. 따라서 보기 중에서 삼중결합과 이중결합이 모두 존재하는 화합물인 "H2C=C=CH2"가 정답입니다.

    "H3C-CH2-CH3"은 모든 탄소원자가 sp3 혼성궤도를 가지고 있어 모든 결합이 단일결합입니다.

    "H2C=CH-CH3"은 중간에 이중결합이 존재하지만, 끝에 있는 탄소원자가 sp3 혼성궤도를 가지고 있어 삼중결합이 존재하지 않습니다.

    "H3C-C≡C-CH3"은 중간에 삼중결합이 존재하지만, 끝에 있는 탄소원자가 sp3 혼성궤도를 가지고 있어 이중결합이 존재하지 않습니다.
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4. SN2 친핵성 치환 반응에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. Br-가 I-보다 좋은 이탈기이다.
  2. 활성화 에너지가 증가하면 반응속도가 빨라진다.
  3. 극성 양성자성 용매에서는 친핵체 음이온의 주기가 커질수록 친핵성이 감소한다.
  4. 극성 비양성자성 용매는 가장 좋은 용매이다.
(정답률: 64%)
  • 극성 비양성자성 용매는 가장 좋은 용매이다. 이유는 친핵체와 이온의 상호작용을 최대화시키기 때문이다. 극성 용매에서는 친핵체 음이온의 주기가 커질수록 친핵성이 감소하는데, 이는 음이온이 용매 분자와 상호작용하면서 일부 전하를 분산시키기 때문이다. 하지만 비양성자성 용매에서는 이러한 상호작용이 없기 때문에 친핵체와 이온의 상호작용이 최대화되어 친핵성이 증가한다. 따라서 SN2 친핵성 치환 반응에서는 극성 비양성자성 용매가 가장 적합하다.
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5. 열분해(thermal cracking)에 대한 설명으로 <보기>에서 옳은 것을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 75%)
  • 열분해는 고분자를 작은 분자로 분해하는 과정으로, 열을 가하여 고분자의 결합을 끊어 작은 분자로 분해하는 것을 말합니다. 이때, 보기에서 "ㄱ"과 "ㄴ"은 열분해의 정의와 관련된 내용으로 옳습니다. "ㄷ"는 열분해와는 관련이 없는 내용이므로 틀립니다. "ㄹ"은 열분해의 결과물 중 하나인 새로운 화합물을 형성하는 것으로 옳습니다. 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄹ"입니다.
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6. p형 반도체를 구성하는 조성으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. Si에 Al을 혼입
  2. Si에 P을 혼입
  3. Si에 Ga을 혼입
  4. Si에 In을 혼입
(정답률: 66%)
  • 정답: Si에 Al을 혼입

    Si에 Al을 혼입하면 p형 반도체가 아닌 n형 반도체가 형성됩니다. 이는 Al이 Si의 결정구조에 들어가면서 전자를 기부하여 전자 공급자가 되기 때문입니다. 반면에 Si에 P을 혼입하면 P의 원자 반도체 구조가 Si의 구조와 유사하여 P의 전자가 Si의 전자와 결합하여 전자 공급자가 되어 p형 반도체를 형성합니다. 마찬가지로 Si에 Ga나 In을 혼입하면 Ga나 In의 전자가 Si의 전자와 결합하여 전자 공급자가 되어 p형 반도체를 형성합니다.
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7. 무전해 도금(electroless plating)에 대한 설명으로 <보기>에서 옳은 것을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄹ
  2. ㄴ, ㄹ
  3. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 63%)
  • 정답은 "ㄱ, ㄷ, ㄹ" 입니다.

    - 무전해 도금은 전기적인 에너지를 사용하지 않고 화학적인 반응으로 도금을 하는 방법입니다. 따라서 "ㄴ"은 틀린 설명입니다.
    - 무전해 도금은 전기적인 에너지를 사용하지 않기 때문에 전기적인 접촉이 필요하지 않습니다. 따라서 "ㄴ"은 틀린 설명입니다.
    - 무전해 도금은 화학적인 반응으로 도금을 하기 때문에 도금하고자 하는 표면에 적층된 금속이나 산화물 등의 층이 있어도 도금이 가능합니다. 따라서 "ㄱ"과 "ㄷ"는 옳은 설명입니다.
    - 무전해 도금은 전기적인 에너지를 사용하지 않기 때문에 전기적인 접촉이 필요하지 않습니다. 따라서 "ㄴ"은 틀린 설명입니다.
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8. <보기>의 설명에 해당하는 고분자의 라디칼 중합 공정으로 옳은 것은?

  1. 유화 중합(emulsion polymerization)
  2. 용액 중합(solution polymerization)
  3. 현탁 중합(suspension polymerization)
  4. 괴상 중합(bulk polymerization)
(정답률: 73%)
  • 위 그림은 단일 상태에서 모든 반응물이 함께 반응하여 고분자를 형성하는 괴상 중합 공정을 나타내고 있습니다. 따라서 정답은 "괴상 중합(bulk polymerization)" 입니다.
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9. <보기>에 나타난 표준 환원 전위에 따라 산화력이 큰 순서대로 나열된 것은?

  1. ㄱ> ㄹ>ㄴ>ㄷ
  2. ㄷ>ㄴ>ㄹ>ㄱ
  3. ㄹ>ㄱ>ㄷ>ㄴ
  4. ㄴ>ㄷ>ㄱ>ㄹ
(정답률: 61%)
  • 보기에서는 표준 환원 전위가 큰 순서대로 나열되어 있습니다. 산화력은 환원력의 반대 개념으로, 환원 전위가 높을수록 산화력은 작아집니다. 따라서, 보기에서는 환원 전위가 큰 순서대로 나열되어 있으므로, 산화력은 환원 전위의 반대로 작은 순서대로 나열됩니다. 따라서, 정답은 "ㄱ> ㄹ>ㄴ>ㄷ" 입니다.
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10. 유화(emulsification)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 미세 유화된 액체는 원래의 상태와 동일한 특성을 갖는다.
  2. 유화된 혼합물인 에멀전(emulsion)은 열역학적으로 안정하며 대표적인 예로 우유와 버터가 있다.
  3. 에멀전을 용액으로 만들기 위해 계면활성제를 유화제로 사용한다.
  4. 유화란 한 액체가 미세한 입자형태로 다른 액체에 분산된 상태를 말한다.
(정답률: 58%)
  • 유화란 한 액체가 미세한 입자형태로 다른 액체에 분산된 상태를 말한다. 이는 두 개 이상의 상이한 액체가 섞이면서 생기는 현상으로, 미세한 입자 형태로 분산되어 있기 때문에 눈으로 볼 수 없다. 이러한 유화 현상은 계면활성제를 사용하여 일어나며, 유화된 혼합물인 에멀전은 열역학적으로 안정하다. 대표적인 예로는 우유와 버터가 있다. 또한, 유화된 액체는 원래의 상태와 동일한 특성을 갖기 때문에, 유화된 혼합물을 용액으로 만들기 위해 계면활성제를 유화제로 사용한다.
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11. <보기>의 반응식을 통해 생성되는 물질의 특징이 아닌 것은?

  1. 요오드포름 반응을 한다.
  2. 무색이고, 악취가 나는 액체이다.
  3. 산의 촉매하에서 알코올과 축합 반응을 하여 에스테르를 생성한다.
  4. 산화되면 아세트산이 되고, 환원되면 에탄올이 된다.
(정답률: 45%)
  • 산의 촉매하에서 알코올과 축합 반응을 하여 에스테르를 생성하는 것은 이 반응식의 특징 중 하나입니다. 따라서 이 보기에서는 모두 이 반응식과 관련된 특징들이 나열되어 있습니다. 따라서 이 보기에서는 "특정한 온도나 압력에서 반응이 일어난다."와 같은 특징이 없습니다. 따라서 정답은 "특정한 온도나 압력에서 반응이 일어난다."입니다.

    산의 촉매하에서 알코올과 축합 반응을 하는 이유는 산이 촉매로 작용하여 반응속도를 높이기 때문입니다. 산은 수소 이온을 기부하여 알코올의 산성 수소와 결합하고, 이로 인해 알코올의 친핵성이 증가하여 에스테르와 축합 반응을 촉진합니다. 이러한 반응은 에스테르의 합성에 매우 중요한 역할을 합니다.
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12. 불균일계 촉매 반응의 예에 해당하는 것은?

  1. 산화질소 촉매에 의한 이산화황의 산화
  2. 이산화망간 촉매에 의한 칼륨클로레이트의 분해
  3. 금 촉매에 의한 과산화수소의 분해
  4. 산 촉매에 의한 에스터의 가수분해
(정답률: 60%)
  • 금 촉매에 의한 과산화수소의 분해는 불균일계 촉매 반응의 예입니다. 이는 과산화수소 분자가 금 촉매 표면에 흡착되어 활성화되고, 이 활성화된 분자가 분해되어 수소와 산소로 분리되는 반응입니다. 이 반응은 고온과 고압에서 일어나며, 산업적으로 중요한 반응 중 하나입니다.
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13. 폐수처리공정 중 화학적 산화에 쓰이는 산화제로 옳지 않은 것은?

  1. 탄산칼슘
  2. 염소
  3. 과망간산칼륨
  4. 오존
(정답률: 49%)
  • 탄산칼슘은 화학적 산화에 쓰이는 산화제가 아닙니다. 탄산칼슘은 중성화 처리나 침전 처리에 사용됩니다.
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14. 감광성 고분자에 이용되는 화학 반응과 설명을 옳게 짝지은 것은?

  1. 가교 -분자량의 감소
  2. 응답-분자량의 증대 또는 가교
  3. 중합-이성질화 등의 가역적인 구조 변화
  4. 변성-분자 구조 일부의 비가역적 변화
(정답률: 68%)
  • 감광성 고분자는 빛에 반응하여 구조 변화를 일으키는데, 이때 변성이라는 화학 반응이 일어납니다. 이는 분자 구조 일부의 비가역적인 변화를 의미하며, 이로 인해 고분자의 광학적, 기계적, 열적 특성 등이 변화합니다. 따라서 감광성 고분자는 빛에 반응하여 변성이 일어나는 특성을 가지고 있습니다.
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15. <보기>의 반응을 통해 합성되는 열가소성 수지는?

  1. 폴리에스테르( polyester)
  2. 폴리카보네이트(polycarbonate)
  3. 폴리아미드(polyamide)
  4. 폴리페닐렌옥시드(polyphenyleneoxide)
(정답률: 66%)
  • 열에 대한 강한 내성과 내구성을 가지고 있기 때문에 폴리카보네이트가 정답입니다.
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16. 질산의 성질과 용도에 관한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 질산은 갈색의 액체로서 물과 임의의 비율로 혼합되고, 강산이면서 강력한 산화제이다.
  2. 산으로서 암모니아와 반응하여 질산암모늄을 생성하는데, 이것은 비료나 폭약의 원료가 된다.
  3. 묽은 질산은 50~90% 수용액을 말한다.
  4. 질산으로부터 만들어지는 질산나트륨은 염료나 로켓연료로 사용된다.
(정답률: 60%)
  • 질산은 강산이면서 강력한 산화제이며, 암모니아와 반응하여 질산암모늄을 생성하는데, 이것은 비료나 폭약의 원료가 됩니다. 이는 질산의 가장 중요한 용도 중 하나입니다.
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17. <보기>에서 설명하는 도료로 가장 옳은 것은?

  1. 분체도료
  2. 주정도료
  3. 유성도료
  4. 수성도료
(정답률: 66%)
  • 이 그림은 분말 형태의 도료를 나타내고 있으며, 이러한 도료를 분체도료라고 합니다. 주정도료는 액체 형태의 도료이고, 유성도료는 입자가 크고 광택이 있는 도료이며, 수성도료는 물을 기반으로 한 도료입니다. 따라서, 이 그림에서는 분체도료가 가장 옳은 답입니다.
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18. <보기>의 반응에서 산화제로 작용하는 것은?

  1. Mg2+
  2. H+
  3. Cl-
  4. H2
(정답률: 44%)
  • 이 보기는 화학반응식을 나타내고 있습니다. 이 반응식에서 Mg는 Cl과 결합하여 MgCl2를 형성하고, H2는 산화되어 H+ 이온을 생성합니다. 따라서 이 보기에서 산화제로 작용하는 것은 H2입니다.
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19. 고정발생원에서 배출하는 배연 NOX 제거기술 중 습식법에 해당하는 것은?

  1. 산화 흡수환원
  2. 전자선조사법
  3. 선택법
  4. 흡착법
(정답률: 60%)
  • 습식법은 배연 NOX를 물과 함께 처리하여 NOX를 산화물질로 변환한 후, 산화물질을 환원시켜 질소로 바꾸는 방법입니다. 이 중 "산화 흡수환원"은 NOX를 산화시켜 NO2로 만든 후, 이를 환원시켜 질소로 바꾸는 방법입니다. 따라서, 고정발생원에서 배출하는 배연 NOX 제거기술 중 습식법에 해당하는 것은 "산화 흡수환원"입니다.
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20. 화학기상증착(CVD)의 장점 중 가장 옳지 않은 것은?

  1. 여러 가지의 화합물 박막의 조성조절이 용이하다.
  2. 증착된 물질이 매우 낮은 운동에너지를 가지는 저에너지 공정이다.
  3. 단차피복성이 매우 우수하다.
  4. 다양한 특성을 가지는 박막을 원하는 두께로 성장시킬 수 있다.
(정답률: 66%)
  • CVD의 장점 중 가장 옳지 않은 것은 "증착된 물질이 매우 낮은 운동에너지를 가지는 저에너지 공정이다." 이다. 이는 오히려 CVD의 단점 중 하나이다. CVD는 고온, 고압, 고에너지의 환경에서 이루어지기 때문에 에너지 소모가 크고, 증착된 물질이 높은 운동에너지를 가지기 때문에 박막 내부의 결함이나 결합력이 약한 부분이 발생할 수 있다.
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