9급 국가직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2009-04-11)

9급 국가직 공무원 공업화학
(2009-04-11 기출문제)

목록

1. 지난해 세계를 놀라게 한 중국산 우유의 멜라민(melamine) 파동이 있었다. 멜라민 파동을 일으켰던 원인 물질은 제품의 성분표시에서 단백질의 함량을 속이기 위해 첨가된 멜라민이었다. 우유에 멜라민을 첨가했을 때 가장 큰 함량 변화가 있는 원소는?

  1. H
  2. C
  3. N
  4. O
(정답률: 77%)
  • 멜라민의 화학식은 C3H6N6이다. 따라서 멜라민을 첨가하면 N(질소) 원소의 함량이 가장 크게 변화한다.
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2. 종이 제조 시 지질을 불투명하게 하고 지면을 평활하게 해서 인쇄적성을 부여하는 공정을 충전(loading)이라고 한다. 이 공정에 사용하는 원료로 적당하지 않은 것은?

  1. 백토
  2. 활석
  3. 로진(rosin)
  4. 탄산칼슘
(정답률: 73%)
  • 로진은 종이 제조 시 충전 공정에 사용되는 원료 중 하나이지만, 지질을 불투명하게 하지 않고 오히려 투명도를 높이는 효과가 있기 때문에 적당하지 않은 원료입니다. 따라서 정답은 "로진(rosin)"입니다.
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3. 석유의 불용성분을 제거하거나 특정 성분만을 얻기 위하여 용제(solvent)를 이용한 추출법을 사용하기도 한다. 추출법에 의한 석유정제에 이용되는 용제의 요건으로 옳은 것을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 84%)
  • - 용제는 석유와 상호작용하여 특정 성분을 분리할 수 있어야 한다. (ㄱ)
    - 용제는 석유와 불용성이어야 한다. (ㄴ)
    - 용제는 안전하고 환경에 유해하지 않아야 한다. (ㄷ)
    - 용제는 비용이 적게 들어야 한다. (ㄹ)

    따라서, "ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ" 모두가 용제의 요건으로 옳다.
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4. 다음의 ( )안에 알맞은 원소의 특징을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄹ
(정답률: 64%)
  • 이미지에서 보이는 원소들은 전자 구성이 비슷하다는 공통점이 있습니다. 이 중에서 ㄱ군은 2개의 전자를 가진 s-블록 원소이고, ㄹ군은 3개의 전자를 가진 p-블록 원소입니다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄹ"입니다.
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5. 무수프탈산(phthalic anhydride)과 벤젠(benzene)을 Friedel-Crafts 반응시켜서 얻을 수 있는 염료는?

  1. 안트라퀴논(anthraquinone) 염료
  2. 인디고(indigo) 염료
  3. 아조(azo) 염료
  4. 아민(amine) 염료
(정답률: 70%)
  • Friedel-Crafts 반응은 벤젠과 무수프탈산을 이용하여 새로운 화합물을 합성하는 반응입니다. 안트라퀴논은 이러한 반응으로 합성할 수 있는 대표적인 화합물 중 하나입니다. 따라서 정답은 "안트라퀴논(anthraquinone) 염료"입니다. 인디고 염료는 이산화인다고라는 식물에서 추출되는 자연물질로, Friedel-Crafts 반응과는 관련이 없습니다. 아조 염료는 아조화 반응을 통해 합성되는 화합물이며, 아민 염료는 아민화 반응을 통해 합성됩니다.
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6. 카프로락탐(caprolactam)은 나일론 6(nylon 6)를 합성하는 데 쓰이는 단위체이며, 이의 합성반응은 아래와 같이 두 단계로 이루어진다. 먼저 시클로헥사논(cyclohexanone)을 히드록실아민 (hydroxylamine)과 반응시키면 중간체인 A가 합성되고, 이 중간체 A를 진한 황산으로 처리하면 카프로락탐의 합성이 완결된다. 이때 A의 구조로 옳은 것은?

(정답률: 84%)
  • 카프로락탐 합성 과정에서 중간체 A는 시클로헥사논과 히드록실아민이 반응하여 생기는 것으로, 이 반응에서는 시클로헥사논의 카르복실기(-CO-)와 히드록실아민의 아민기(-NH2)가 결합하여 아미노옥소산(-C(OH)(NH2)-)이 형성된다. 따라서 A의 구조는 ""이다.
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7. 플라스틱 제품에 난연성을 부여하기 위해 첨가하는 물질이 아닌 것은?

  1. 할로겐화 탄화수소
  2. 인산화합물
  3. 산화안티몬
  4. 황화합물
(정답률: 69%)
  • 플라스틱 제품에 난연성을 부여하기 위해 첨가하는 물질은 대개 할로겐화 탄화수소, 인산화합물, 산화안티몬 등이 사용됩니다. 그러나 황화합물은 난연성을 부여하는 물질이 아닙니다. 따라서 정답은 "황화합물"입니다.
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8. 스티렌(styrene)의 반응에서 예상되는 주 생성물로 적절하지 않은 것은?

(정답률: 63%)
  • 스티렌의 반응에서 예상되는 주 생성물은 다음과 같습니다.

    1. 고리화합물: ""
    2. 고리화합물: ""
    3. 고리화합물: ""

    따라서, 적절하지 않은 주 생성물은 "" 입니다. 이유는 스티렌의 반응에서 카르복실기(-COOH)가 생성되는 것은 아니기 때문입니다.
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9. 다음 합성가스(CO와 H2 혼합가스) 제조 반응 중 이론적으로 가장 큰 H2/CO몰(mole)비를 얻을 수 있는 것은?

  1. n-헥산(n-hexane)의 수증기 개질 반응
  2. n-헥산의 부분 산화 반응
  3. 메탄(methane)의 수증기 개질 반응
  4. 메탄의 부분 산화 반응
(정답률: 72%)
  • 메탄(methane)의 수증기 개질 반응이 이론적으로 가장 큰 H2/CO몰비를 얻을 수 있는 이유는, 이 반응에서 CO와 H2가 1:2의 몰비로 생성되기 때문입니다. 즉, CO와 H2를 동시에 생산할 수 있는 반응 중에서는 H2/CO몰비가 가장 큰 반응입니다.
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10. 유지를 구성하는 지방산의 평균분자량을 계산하는 데 필요한 것은?

  1. 요오드가(iodine value)
  2. 비누화가(saponification value)
  3. 수산기가(hydroxyl value)
  4. 산가(acid value)
(정답률: 75%)
  • 유지를 구성하는 지방산은 에스터 결합으로 이루어져 있습니다. 비누화가는 지방산이 몇 개의 카르복실 그룹을 가지고 있는지를 나타내는 지표입니다. 지방산의 카르복실 그룹은 비누화 반응에 참여할 수 있으므로, 비누화가를 측정하여 지방산의 평균분자량을 계산할 수 있습니다. 따라서, 유지를 구성하는 지방산의 평균분자량을 계산하는 데 필요한 것은 비누화가입니다.
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11. 다음의 특성을 모두 갖고 있는 중합공정은?

  1. 괴상중합(bulk polymerization)
  2. 용액중합(solution polymerization)
  3. 현탁중합(suspension polymerization)
  4. 유화중합(emulsion polymerization)
(정답률: 77%)
  • 1. 단일 상태에서 진행되는 중합 공정이다.
    2. 용매나 분산제가 필요하지 않다.
    3. 반응 용기 내에서 중합체가 형성되어 직접적으로 추출이 가능하다.
    4. 대량 생산이 가능하다.
    따라서, 이 모든 특성을 갖고 있는 중합 공정은 "괴상중합(bulk polymerization)"이다.
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12. 다음의 특성을 모두 갖고 있는 비료는?

  1. 질소 비료
  2. 인산 비료
  3. 칼륨 비료
  4. 석회 비료
(정답률: 82%)
  • 이 비료는 "K"라는 원소기호가 적혀있는 것으로 보아 칼륨 비료입니다. 칼륨 비료는 작물의 생장과 수확량을 높이는 데 중요한 역할을 합니다. 또한, 염류의 형태로 존재하기 때문에 토양의 pH를 조절하는 효과도 있습니다. 따라서, 이 비료는 칼륨을 공급하여 작물의 생장을 촉진하고 수확량을 높이는 데 도움을 줍니다.
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13. 나일론 66(nylon 66)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 아디프산(adipic acid)과 헥사메틸렌디아민(hexamethylenediamine)의 반응으로 제조된다.
  2. 분자간 수소결합으로 기계적 강도가 크다.
  3. 중합 제조 시 물을 제거해야 한다.
  4. 무정형(amorphous) 고분자이다.
(정답률: 50%)
  • 나일론 66은 결정성(crystalline) 고분자이므로, "무정형(amorphous) 고분자이다."가 옳지 않은 설명입니다.
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14. 핵산(nucleic acid)은 당, 염기 및 인산기로 이루어진 폴리 뉴클레오티드(polynucleotide)이다. 핵산을 구성하는 당, 염기 및 인산기가 올바르게 정렬된 것은?

(정답률: 40%)
  • 정답은 "" 입니다. 이유는 핵산의 구성 단위인 뉴클레오티드는 당 분자, 염기 분자, 인산 분자로 이루어져 있으며, 이 중 당 분자는 리보스(Ribose) 또는 디옥시리보스(Deoxyribose)로 구성되어 있습니다. ""는 디옥시리보스로 구성된 뉴클레오티드를 나타내며, 핵산의 구성 단위로 적합합니다. 다른 보기들은 리보스로 구성된 뉴클레오티드나 다른 구성 단위를 나타내므로 정답이 아닙니다.
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15. 석유의 전화(conversion)에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 석유의 전화란 석유를 다른 형태의 에너지로 변환하는 것을 말합니다. 위 그림에서는 석유가 열에 의해 분해되어 가스, 액체, 고체로 분리되는 과정을 보여줍니다. 이 과정에서 가장 많이 생산되는 것은 가스이며, 다음으로는 액체, 그리고 고체 순입니다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답입니다.
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16. 유지의 주성분은 고급 지방산의 트리글리세리드(triglyceride)이다. 트리글리세리드의 구조식이 아닌 것을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 트리글리세리드는 세 개의 지방산과 글리세롤로 이루어진 구조이기 때문에, 구조식에서 지방산과 글리세롤이 아닌 것을 고르면 됩니다. 따라서 "ㄴ, ㄷ, ㄹ"이 정답입니다.

    - "ㄱ"은 글리세롤을 나타내는 구조식이므로 제외됩니다.
    - "ㄷ"는 지방산을 나타내는 구조식이므로 제외됩니다.
    - "ㄹ"은 글리세롤과 지방산이 결합한 구조식이므로 제외됩니다.
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17. 인산을 가열ㆍ탈수하여 얻을 수 있는 H4P2O7의 명칭으로 옳은 것은?

  1. orthophosphoric acid
  2. metaphosphoric acid
  3. pyrophosphoric acid
  4. tripolyphosphoric acid
(정답률: 70%)
  • H4P2O7은 두 개의 인산 분자가 결합하여 이루어진 이원인산으로, 이를 가열ㆍ탈수하여 얻을 수 있는 화합물은 pyrophosphate이다. 따라서 이 화합물의 명칭은 "pyrophosphoric acid"이다. "orthophosphoric acid"는 단순 인산으로, "metaphosphoric acid"는 세 개 이상의 인산 분자가 결합하여 이루어진 다원인산으로, "tripolyphosphoric acid"는 세 개의 인산 분자가 결합하여 이루어진 삼원인산이다.
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18. 연료전지 유형으로 옳지 않은 것은?

  1. 용융탄산염형 연료전지(molten carbonate fuel cell)
  2. 니켈카드뮴형 연료전지(nickel cadmium fuel cell)
  3. 고체산화물형 연료전지(solid oxide fuel cell)
  4. 인산형 연료전지(phosphoric acid fuel cell)
(정답률: 82%)
  • 니켈카드뮴형 연료전지는 현재 거의 사용되지 않는 연료전지 유형입니다. 대신, 수소 연료전지, 메탄 연료전지 등이 널리 사용됩니다.
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19. Wilkinson 촉매인 Rh(PPh3)3Cl이 관여하는 것은?

  1. Wacker 공정
  2. Diels-Alder 반응
  3. Monsanto 아세트산 합성
  4. 알켄(alkene)의 수소화 반응
(정답률: 82%)
  • Wilkinson 촉매인 Rh(PPh3)3Cl은 알켄의 수소화 반응에 관여합니다. 이는 Rhodium이 알켄의 C=C 이중결합에 결합하여 중간체를 형성하고, 이 중간체가 수소화되어 새로운 화합물을 생성하기 때문입니다. 따라서 정답은 "알켄(alkene)의 수소화 반응"입니다.
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20. 다음과 같은 반쪽 반응과 표준 환원 전위(E°)가 있다. 금속 은(Ag)을 산성의 과망간산칼륨(KMnO4) 용액에 넣었을 때 일어나는 반응에 대해 옳은 것은?

  1. 자발적인 반응, ΔE° = - 2.31 V
  2. 자발적인 반응, ΔE° = + 0.71 V
  3. 비자발적인 반응, ΔE° = + 6.75 V
  4. 비자발적인 반응, ΔE° = - 2.49 V
(정답률: 알수없음)
  • 반응식을 보면 Ag가 MnO4-보다 환원력이 강하므로 Ag가 산화되고 MnO4-가 환원된다. 이는 자발적인 반응이다. 또한, E° 값이 양수인 것은 Ag가 MnO4-보다 환원력이 약하기 때문이다. 따라서 정답은 "자발적인 반응, ΔE° = + 0.71 V"이다.
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