9급 국가직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2007-04-14)

9급 국가직 공무원 공업화학
(2007-04-14 기출문제)

목록

1. 일반적으로 옥탄가는 이소옥탄의 옥탄가를 100으로 한다. 그러면 옥탄가 ‘0’은 무엇을 기준으로 하는가?

  1. n-Pentane
  2. n-Hexane
  3. n-Heptane
  4. 2-Methylhexane
(정답률: 95%)
  • 옥탄가 '0'은 특정한 화학물질을 기준으로 하는 것이 아니라, 연료의 불꽃이 퍼지는 속도를 측정하여 그 속도가 이소옥탄과 같을 때의 옥탄가를 100으로 정한 것입니다. 따라서 옥탄가 '0'은 이소옥탄과 같은 속도를 가지는 화학물질을 의미합니다. 이 중에서도 가장 간단한 화학물질이 n-Heptane이기 때문에 옥탄가 '0'은 n-Heptane을 기준으로 하는 것입니다.
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2. 다음 중 고분자 화합물의 성질을 잘못 설명한 것은?

  1. 화학적으로 안정하다.
  2. 결정이 되기 쉽고, 녹는점이 뚜렷하지 않아 분리정제가 어렵다.
  3. 분자량이 불균일하며 특별한 용매 이외에는 잘 녹지 않는다.
  4. 분자의 형태에 따라서 막이나 실과 같은 모양으로 되며, 또 일반적으로 탄성이나 점성 또는 가소성을 나타낸다.
(정답률: 79%)
  • "결정이 되기 쉽고, 녹는점이 뚜렷하지 않아 분리정제가 어렵다."가 잘못된 설명입니다. 고분자 화합물은 분자량이 크고 분자의 형태가 복잡하여 결정화가 어렵기 때문에 결정이 되기 어렵습니다. 또한, 녹는점이 뚜렷하지 않아 분리정제가 어렵다는 것은 일반적으로 고분자 화합물의 특징 중 하나입니다.
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3. 다음 중 아미노산이 아닌 것은?

  1. 글리신(Glycine)
  2. 글루코오스(Glucose)
  3. 류신(Leucine)
  4. 리신(Lysine)
(정답률: 80%)
  • 글루코오스는 단당류에 속하는 탄수화물로, 아미노산이 아닙니다. 아미노산은 단백질을 구성하는 분자이며, 글리신, 류신, 리신 등이 대표적인 아미노산입니다.
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4. 다음 중 제올라이트의 용도로 알맞지 않은 것은?

  1. 세제 보강제
  2. 촉매
  3. 연마제
  4. 흡착제
(정답률: 78%)
  • 제올라이트는 세제 보강제, 촉매, 흡착제로 널리 사용됩니다. 그러나 연마제로는 사용되지 않습니다. 이는 제올라이트가 연마 작업에 필요한 경도와 마찰력을 제공하지 못하기 때문입니다. 따라서 연마제로는 다른 물질이 사용됩니다.
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5. 화합물 CH3-CH=CH2에 HCl(염산)을 첨가반응시킬 때 주생성물(major product)은?

(정답률: 91%)
  • HCl과 반응하여 생성되는 주생성물은 마르코노프 규칙에 따라 가장 안정적인 카르보카티올이 형성됩니다. 따라서 CH3-CH=CH2의 더 많은 수소를 가진 CH3-CH2-CH2Cl이 주생성물이 됩니다. 따라서 정답은 ""입니다.
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6. 석유 원료를 가공하는 방법 중 화학적 전환공정의 가장 큰 목적은?

  1. 원료에 포함되어 있는 불순물을 제거한다.
  2. 원료의 산성가스를 중화시킨다.
  3. 원료의 옥탄가를 높여 연료의 성능을 향상시킨다.
  4. 원료의 점도를 낮추어 유동성을 향상시킨다.
(정답률: 88%)
  • 화학적 전환공정은 석유 원료에서 연료를 생산하기 위해 일어나는 과정 중 하나입니다. 이 과정에서 가장 큰 목적은 연료의 성능을 향상시키기 위해 원료의 옥탄가를 높이는 것입니다. 옥탄가가 높을수록 연료는 더욱 효율적으로 연소되며, 따라서 더 많은 에너지를 생성할 수 있습니다. 이는 자동차 등에서 연료 경제성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.
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7. 페놀은 벤젠을 출발물질로 하여 큐멘을 합성한 다음 큐멘을 산화하면 얻을 수 있다. 이 공정과 관계가 없는 것은?

  1. 과망간산칼륨
  2. 황산
  3. 공기
  4. 프로필렌
(정답률: 69%)
  • 페놀을 벤젠으로 합성한 후 큐멘으로 산화하는 과정에서는 황산, 공기, 프로필렌이 필요하지만, 과망간산칼륨은 이 과정과 직접적인 관련이 없다. 따라서 정답은 "과망간산칼륨"이다.
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8. 펄프의 조제 시 종이에 액체가 침투하는 것을 막기 위하여 처리하는 공정은?

  1. 비팅(beating)
  2. 사이징(sizing)
  3. 착색
  4. 초지 공정
(정답률: 48%)
  • 펄프는 물에 잘 녹아 침투성이 높기 때문에 종이 제조 시 액체가 침투하여 종이의 강도를 약화시키는 문제가 발생합니다. 이를 해결하기 위해 종이 표면에 침투를 막는 처리 과정이 필요한데, 이를 사이징(sizing)이라고 합니다. 사이징은 종이 표면에 침투를 막는 화학물질을 처리하여 종이의 내구성을 높이는 과정입니다. 따라서 사이징이 종이 제조 과정에서 액체 침투를 막는 중요한 역할을 합니다.
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9. 유지의 주성분인 고급지방산의 특성으로서 옳지 않은 것은?

  1. 직쇄상의 탄소사슬을 가진 것이 대부분이다.
  2. 탄소원자의 수는 12～20의 지방산이 대부분이고 특히 탄소수 18의 지방산이 가장 널리 존재한다.
  3. 불포화지방산은 이중결합을 가진 것이 일반적이다.
  4. 이중결합을 가진 지방산의 입체배치는 트랜스형이 많다.
(정답률: 73%)
  • 이중결합을 가진 지방산의 입체배치가 트랜스형이 많은 이유는 이중결합이 있는 지방산 분자가 자유로운 회전을 할 수 없기 때문에 입체배치가 고정되어 트랜스형이 많이 나타나기 때문입니다.
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10. 분자량이 100 g/mol인 고분자 200 g과 분자량이 50 g/mol인 고분자 400 g을 포함하는 고분자 시료의 수평균분자량은 얼마인가?

  1. 4
  2. 60
  3. 75
  4. 90
(정답률: 96%)
  • 고분자 200 g의 분자수는 200/100 = 2 mol이고, 고분자 400 g의 분자수는 400/50 = 8 mol이다. 따라서 총 분자수는 2 + 8 = 10 mol이다. 이제 총 질량은 200 + 400 = 600 g이므로, 수평균분자량은 600/10 = 60 g/mol이다. 따라서 정답은 "60"이다.
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11. 유지의 가공 단계에서 수소첨가의 목적이 아닌 것은?

  1. 이중결합의 수를 감소시킨다.
  2. 유지의 안정성, 보존성을 증가시킨다.
  3. 유지의 악취를 제거한다.
  4. 순도 높은 글리세린을 얻는다.
(정답률: 59%)
  • 수소첨가는 이중결합을 감소시키는 반응이므로 "이중결합의 수를 감소시킨다.", "유지의 안정성, 보존성을 증가시킨다.", "유지의 악취를 제거한다." 모두 수소첨가의 목적이 될 수 있습니다. 하지만 "순도 높은 글리세린을 얻는다."는 수소첨가와 직접적인 관련이 없는 목적입니다. 따라서 정답은 "순도 높은 글리세린을 얻는다."입니다.
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12. 다음 중 화학비료의 분류상 복합비료에 속하는 것은?

  1. 화성비료
  2. 퇴비
  3. 뼈가루
  4. 염화칼슘
(정답률: 73%)
  • 화성비료는 질소, 인, 칼륨 등 여러 가지 영양소를 함유한 복합비료로 분류됩니다. 따라서 이 중에서 화학비료의 분류상 복합비료에 속하는 것은 화성비료입니다.
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13. 음료수 병으로 사용되고 있는 P.E.T.와 관련이 없는 것은?

  1. 가지형 고분자(branched polymer)
  2. 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)
  3. 에스테르 교환반응(transesterification)
  4. 테레프탈산 디메틸 에스테르(terephthalic acid dimethyl ester)
(정답률: 39%)
  • 정답은 "가지형 고분자(branched polymer)"입니다.

    P.E.T.는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)의 줄임말로, 에틸렌 글리콜과 테레프탈산 디메틸 에스테르를 반응시켜 만들어집니다. 이때 에스테르 교환반응이 일어나는데, 이는 에틸렌 글리콜과 테레프탈산 디메틸 에스테르가 서로 붙어있는 선형 구조를 가진 분자들이 서로 교환되어 가지형 구조를 가진 P.E.T. 분자가 형성되는 반응입니다. 따라서 가지형 고분자(branched polymer)가 P.E.T.와 관련이 없는 것입니다.
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14. 황산암모늄(황안)을 제조하는 방법이 아닌 것은?

  1. 중화조 내에서 반응 후 농축 및 원심분리 공정
  2. 나일론 제조공정 중에 부산물로부터 획득하는 공정
  3. 제철공정에 사용하는 코크스 또는 정유공정 중의 탈황공정 부산물로 획득하는 부생공정
  4. 암모니아를 질산으로 반응시켜 제조하는 화학 제조공정
(정답률: 69%)
  • 암모니아를 질산으로 반응시켜 제조하는 화학 제조공정은 황산암모늄을 제조하는 방법이 아닙니다. 황산암모늄은 황산과 암모니아를 반응시켜 제조됩니다.
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15. 다음 물질의 합성법으로 적절한 것은?

(정답률: 77%)
  • 정답인 ""은 에테르의 합성법 중 하나인 윌리암슨 합성법으로, 알킬할로젠화합물과 알콜을 반응시켜서 생성됩니다. 이 경우에는 브롬화에틸과 메탄올이 반응하여 에테르가 생성됩니다.
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16. 유기화합물 lactic acid 분자는 공간상의 배치에 따라 R과 S형태의 광학이성질체로 나뉠 수 있다. 다음 중 어느 것이 (R)-lactic acid인가?

(정답률: 61%)
  • (R)-lactic acid는 "" 입니다. 이유는 이 분자의 네 개의 우선순위 결정 방법은 다음과 같습니다.

    1. 카르본(C)은 산소(O)보다 우선순위가 낮습니다.
    2. 산소(O)는 질소(N)보다 우선순위가 높습니다.
    3. 결합된 원자들의 우선순위는 결합하는 원자들의 원자번호가 높은 쪽이 높습니다.
    4. 결합된 원자들의 우선순위가 같을 경우, 결합하는 다음 원자들의 우선순위를 비교합니다.

    위의 우선순위를 따르면, "" 분자의 우선순위는 다음과 같습니다.

    1. 산소(O)
    2. 카르본(C)
    3. 카르본(C)
    4. 수소(H)

    따라서, 시계 방향으로 우선순위가 높아지는 R형태의 광학 이성질체입니다.
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17. 다음과 같은 전기화학전지가 있다. 이 전지의 전체 산화환원 반응을 올바르게 표시한 화학반응식은?

  1. 2H＋(aq) ＋ 2Ag＋(aq) → H2(g) ＋ 2Ag(s)
  2. H2(g) ＋ 2Ag(s) → 2H＋(aq) ＋ 2Ag＋(aq)
  3. H2(g) ＋ Ag＋(aq) → 2H＋(aq) ＋ Ag(s)
  4. H2(g) ＋ 2Ag＋(aq) → 2H＋(aq) ＋ 2Ag(s)
(정답률: 65%)
  • 전지의 전위는 양극에서 음극으로 전자가 이동하는 방향으로 측정된다. 따라서 이 전지에서 전자는 Ag(s)에서 H+(aq)로 이동한다. 이는 Ag(s)가 Ag+(aq)보다 더 산화되기 때문이다. 따라서 올바른 화학반응식은 "H2(g) ＋ 2Ag＋(aq) → 2H＋(aq) ＋ 2Ag(s)"이다.
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18. 접촉식 황산제조공정에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 바나듐 촉매를 이용한다.
  2. 이산화황(SO2)에서 삼산화황(SO3)을 생성하는 반응은 흡열반응이다.
  3. 삼산화황(SO3)은 진한황산으로 흡수한다. 이때 발열하므로 흡수액은 냉각한다.
  4. 폐가스 중의 이산화황(SO2)은 되도록 적게 한다.
(정답률: 73%)
  • "이산화황(SO2)에서 삼산화황(SO3)을 생성하는 반응은 흡열반응이다."가 옳지 않은 것이다. 이 반응은 엔탈피 변화가 음수인 반응으로, 열이 방출되는 발열반응이다. 따라서 "이산화황(SO2)에서 삼산화황(SO3)을 생성하는 반응은 발열반응이다."가 맞는 설명이다.
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19. 다음 화합물들의 친전자성 방향족치환반응에 대하여 반응성이 낮은 것부터 증가하는 순서대로 나타낸 것은?

  1. Ⅱ, Ⅰ, Ⅳ, Ⅲ
  2. Ⅱ, Ⅳ, Ⅰ, Ⅲ
  3. Ⅲ, Ⅰ, Ⅳ, Ⅱ
  4. Ⅲ, Ⅳ, Ⅰ, Ⅱ
(정답률: 45%)
  • 친전자성 방향족치환반응에서는 전자 기부성이 강한 기질일수록 반응성이 높아지므로, 다음과 같은 순서로 반응성이 증가한다.

    Ⅲ < Ⅰ < Ⅳ < Ⅱ

    Ⅲ은 전자 기부성이 가장 약하고, Ⅱ는 가장 강하기 때문이다. 따라서, Ⅲ이 가장 반응성이 낮고, Ⅱ가 가장 높다.
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20. 다음 친전자체 화합물 중에서 SN2 치환반응의 반응속도가 제일 빠른 것은?

  1. 염화 에탄(ethyl chloride)
  2. 염화 알릴(allyl chloride)
  3. 염화 이소프로판(isopropyl chloride)
  4. 염화 벤젠(chlorobenzene)
(정답률: 69%)
  • 염화 알릴(allyl chloride)이 SN2 치환반응의 반응속도가 제일 빠른 이유는, 알릴기(-CH2CH=CH2)가 붙어 있어서 분자 구조가 비교적 유연하고, 치환반응에 참여하는 원자들이 서로 가까이 있어 반응이 용이하기 때문입니다. 또한, 염화 알릴은 분자 내에서 치환반응이 일어나는 위치가 여러 곳이기 때문에, 반응이 일어날 확률이 더 높아지는 것도 이유 중 하나입니다.
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