9급 국가직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2010-04-10)

9급 국가직 공무원 공업화학 2010-04-10 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 국가직 공무원 공업화학 2010-04-10 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 국가직 공무원 공업화학
(2010-04-10 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 가수분해하여 아미노산을 얻을 수 있는 것은?

  1. 단백질
  2. 탄수화물
  3. 유지
  4. 녹말
(정답률: 91%)
  • 단백질은 아미노산들이 펩타이드 결합으로 연결된 고분자 화합물입니다. 따라서 단백질을 가수분해하면 그 구성 단위인 아미노산을 얻을 수 있습니다.
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2. 석유정제공정에서 사용하지 않는 증류법은?

  1. 감압증류
  2. 상압증류
  3. 가압증류
  4. 공비증류
(정답률: 66%)
  • 석유 정제 공정에서는 끓는점 차이를 이용한 상압증류와 끓는점을 낮추어 열분해를 방지하는 감압증류, 특정 성분을 분리하는 공비증류 등이 사용되지만, 가압증류는 일반적인 석유 정제 분리 공정으로 사용되지 않습니다.
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3. 원유를 증류할 때 끓는점이 높은 물질의 순서로 옳은 것은?

  1. ㄱ < ㄴ < ㄹ < ㅁ < ㄷ
  2. ㄱ < ㄴ < ㅁ < ㄹ < ㄷ
  3. ㄱ < ㄹ < ㄴ < ㅁ < ㄷ
  4. ㄷ < ㄹ < ㅁ < ㄴ < ㄱ
(정답률: 63%)
  • 원유의 분별 증류는 끓는점 차이를 이용하며, 분자량이 클수록 끓는점이 높아집니다.
    끓는점이 낮은 순서(분자량이 작은 순서)는 액화석유가스(ㄱ) < 휘발유(ㄴ) < 등유(ㄹ) < 경유(ㅁ) < 윤활유(ㄷ) 순입니다.
    따라서 끓는점이 높은 순서로 나열하면 ㄱ < ㄴ < ㄹ < ㅁ < ㄷ 입니다.
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4. 수성 가스 변위 과정(water gas shift process)은?

  1. C(s)＋H2O(g) → H2(g)＋CO(g)
  2. CO(g)＋H2O(g) → H2(g)＋CO2(g)
  3. CO(g)＋3H2(g) → CH4(g)＋H2O(g)
  4. C(s)＋2H2(g) → CH4(g)
(정답률: 68%)
  • 수성 가스 변위 반응(Water Gas Shift Reaction)은 일산화탄소($CO$)가 수증기($H_2O$)와 반응하여 수소($H_2$)와 이산화탄소($CO_2$)를 생성하는 공정입니다.
    $$CO(g) + H_2O(g) \rightarrow H_2(g) + CO_2(g)$$
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5. 석탄에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 석탄화도란 석탄에 함유된 탄소의 중량％를 의미한다.
  2. 석탄화도가 증가하는 순서는 이탄 < 갈탄 < 역청탄 < 무연탄이다.
  3. 석탄화도가 높은 석탄일수록 지방족 고리(aliphatic ring) 함량이 높다.
  4. 석탄의 H/ C 원자수비가 큰 순서는 석탄화도 순서와 반대이다.
(정답률: 77%)
  • 석탄화도가 높아질수록 탄소 함량은 증가하고 수소 함량은 감소하며, 구조적으로는 지방족 고리보다는 방향족 고리(aromatic ring)의 함량이 증가합니다.

    오답 노트
    석탄화도 순서: 이탄 < 갈탄 < 역청탄 < 무연탄 (옳음)
    H/C 원자수비: 석탄화도가 높을수록 감소함 (옳음)
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6. 알킬할라이드(R－X)의 제거반응에서 E2 반응을 나타내는 반응속도식은?

  1. rate＝k[R－X]
  2. rate＝k[R－X]2
  3. rate＝k[R－X][base]
  4. rate＝k[base]2
(정답률: 64%)
  • E2 반응은 2차 제거 반응으로, 반응 속도가 알킬할라이드와 염기 모두의 농도에 의존하는 2차 반응입니다.
    따라서 반응속도식은 다음과 같습니다.
    $$rate = k[R-X][base]$$
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7. 키랄 탄소(chiral carbon)가 2개 있는 화합물은?

  1. CH3－CH2－COOH
  2. (CH3)2－C(OH)－COOH
  3. CH3－CH(NH2)－COOH
  4. CH3－CH(OH)－CH(OH)－COOH
(정답률: 83%)
  • 키랄 탄소는 4개의 서로 다른 치환기가 결합된 탄소를 의미합니다.
    CH3－CH(OH)－CH(OH)－COOH 화합물은 2번 탄소와 3번 탄소 모두 서로 다른 4개의 그룹과 결합되어 있어 키랄 탄소가 2개 존재합니다.
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8. 아래 암모니아 합성의 가역평형반응은 발열반응이다. 따라서 저온이 암모니아 합성에 유리함에도 불구하고 공업적으로 고온 (500℃)에서 반응시키는 이유는?

  1. 폭발의 위험성을 감소시킬 수 있다.
  2. 저온에서는 반응속도가 느려 생산성이 낮다.
  3. 고가 장치재료의 부식이 방지된다.
  4. 사용하는 촉매의 최적온도 제한이 없어진다.
(정답률: 80%)
  • 암모니아 합성 반응인 $N_{2}(g) + 3H_{2}(g) \rightleftharpoons 2NH_{3}(g)$는 발열반응이므로 평형상으로는 저온이 유리하지만, 실제 공정에서는 반응 속도론적 관점에서 저온일 때 반응 속도가 너무 느려 생산성이 현저히 떨어지기 때문에 촉매 활성과 속도를 고려한 고온($500^{\circ}C$)에서 반응시킵니다.
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9. 내연기관의 연료인 휘발유 혼합물의 옥탄가(octane number)는 점화시 폭발특성을 나타내는 지표이다. 다음 중 옥탄가의 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 옥탄가는 안티녹킹(antiknocking)성을 나타내는 척도로 활용 된다.
  2. iso－옥탄(2,2,4－trimethylpentane)의 옥탄가를 100, n-헵탄의 옥탄가를 0으로 하여 iso－옥탄의 부피％로 나타낸다.
  3. 일반적으로 옥탄가가 낮을수록 고급휘발유라고 한다.
  4. n-파라핀에서 탄소수가 증가하면 옥탄가는 감소한다.
(정답률: 84%)
  • 옥탄가는 안티녹킹 성을 나타내는 지표로, 옥탄가가 높을수록 노킹 현상이 적게 발생하는 고급휘발유에 해당합니다.

    오답 노트
    n-파라핀 탄소수 증가: 분자 구조가 길어질수록 안정성이 떨어져 옥탄가 감소
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10. 비료에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 인분 퇴비와 같은 유기질 비료에 비해 화학 비료는 효과가 빨리 나타난다.
  2. 화학비료의 주된 성분은 식물의 성장에 필요한 질소, 인, 칼륨의 세 요소를 포함한다.
  3. CaO나 MgO는 간접비료로서 토양을 약한 산성으로 바꾸어 식물의 성장을 돕는다.
  4. 석회질소나 요소 등은 질소비료에 해당하며, 과린산석회나 용성인비 등은 인산비료에 해당한다.
(정답률: 77%)
  • CaO나 MgO와 같은 석회질 비료는 염기성 물질로, 산성화된 토양을 중화시켜 알칼리성(또는 약알칼리성)으로 바꾸어 식물의 성장을 돕는 역할을 합니다.

    오답 노트
    토양을 약한 산성으로 바꾸어: 염기성 물질이므로 알칼리성으로 중화함
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11. 다음의 할로겐산 중 산성이 가장 강한 것은?

  1. 불소산(HF)
  2. 염산(HCl)
  3. 브롬산(HBr)
  4. 요오드산(HI)
(정답률: 77%)
  • 할로겐산의 산성은 원자 반지름이 커질수록 결합 길이가 길어져 결합 에너지가 감소하고, 이로 인해 수소 이온($H^+$)이 더 쉽게 해리되기 때문에 강해집니다. 할로겐 원소의 크기는 $F < Cl < Br < I$ 순으로 커지므로, 요오드산(HI)의 산성이 가장 강합니다.
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12. 다음 중 불포화 탄화수소만 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄹ
  3. ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄷ
(정답률: 87%)
  • 불포화 탄화수소는 탄소 간에 이중 결합이나 삼중 결합을 가지고 있는 탄화수소를 말합니다.
    제시된 물질 중 $\text{C}_2\text{H}_2$ (에타인, 삼중결합)와 $\text{C}_2\text{H}_4$ (에텐, 이중결합)가 불포화 탄화수소에 해당합니다.

    오답 노트
    $\text{CH}_4$, $\text{C}_3\text{H}_8$: 모든 결합이 단일 결합인 포화 탄화수소(알칸)입니다.
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13. 질소비료가 아닌 것은?

  1. 질산암모늄
  2. 질산암모늄과 황산암모늄의 혼합물
  3. 석고와 질산암모늄의 혼합물
  4. 탄산칼슘과 질산암모늄의 혼합물
(정답률: 73%)
  • 질소비료는 식물 성장에 필수적인 질소($\text{N}$) 성분을 포함하고 있어야 합니다. 질산암모늄($\text{NH}_4\text{NO}_3$)은 대표적인 질소비료이며, 이를 다른 성분과 혼합하여 복합비료로 만들 수 있습니다.

    오답 노트
    석고와 질산암모늄의 혼합물: 석고($\text{CaSO}_4\cdot 2\text{H}_2\text{O}$)는 질소 성분이 없는 칼슘/황 공급원이며, 일반적으로 질소비료의 범주보다는 토양 개량제나 석고비료의 성격이 강해 적절한 질소비료 조합으로 보기 어렵습니다.
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14. 접촉식 황산 제조방법에서 반응기체가 전화기를 통과하여 SO3로 전환된 후 100％ 황산을 제조할 때 가장 적합한 흡수제는?

  1. 순수한 H2O를 사용한다.
  2. 98.3％의 황산용액을 사용한다.
  3. 68.5％의 황산용액을 사용한다.
  4. 25.4％의 황산용액을 사용한다.
(정답률: 82%)
  • 접촉식 황산 제조 공정에서 $\text{SO}_3$가스를 물($\text{H}_2\text{O}$)에 직접 흡수시키면 매우 격렬한 반응과 함께 미세한 황산 안개(mist)가 발생하여 회수가 어렵습니다.
    이를 방지하기 위해 약 $98.3\%$의 진한 황산 용액을 흡수제로 사용하여 $\text{SO}_3$를 효율적으로 흡수시켜 농도를 높입니다.
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15. 1－메틸사이클로헥센(1－Methylcyclohexene)에 HBr을 첨가반응시켰을 때 얻어지는 주생성물(major product)은?

(정답률: 79%)
  • 마르코브니코프(Markovnikov) 규칙에 따라, 알켄에 $\text{HBr}$이 첨가될 때 수소($\text{H}$)는 수소가 더 많은 탄소에 결합하고, 할로겐($\text{Br}$)은 치환기가 더 많은(수소가 더 적은) 탄소에 결합하여 더 안정적인 탄소 양이온을 형성합니다.
    1-메틸사이클로헥센의 경우, 메틸기가 결합된 3차 탄소에 $\text{Br}$이 결합하는 것이 주생성물이 되므로 가 정답입니다.
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16. 를 산(acid) 존재하에서 가수분해시킬 때 생성되는 화합물로 옳은 것은?

  1. CH3OH＋C2H5COOH
  2. CH3COOH＋C2H5OH
  3. CH3Cl＋C2H5OH
  4. CH3OH＋C2H5OH
(정답률: 67%)
  • 제시된 화합물은 에스테르(ester) 구조인 $\text{CH}_3\text{COO}\text{C}_2\text{H}_5$ (에틸 아세테이트)입니다. 에스테르가 산 촉매 하에서 가수분해되면 원래의 카복실산과 알코올로 분해됩니다.
    따라서 $\text{CH}_3\text{COO}\text{C}_2\text{H}_5$는 아세트산($\text{CH}_3\text{COOH}$)과 에탄올($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$)로 생성됩니다.
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17. 산화시켰을 때 아세톤이 얻어지는 것은?

  1. CH3CH2CH2OH
(정답률: 70%)
  • 2차 알코올을 산화시키면 케톤이 생성됩니다. 는 2-프로판올(이소프로필 알코올)로, 이를 산화시키면 3개의 탄소를 가진 케톤인 아세톤이 얻어집니다.
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18. 다음 중 엔트로피 변화(ㅿS)의 증가가 예상되는 반응만 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 72%)
  • 엔트로피는 무질서도가 증가하는 방향(기체 분자 수 증가, 고체 $\rightarrow$ 액체 $\rightarrow$ 기체 상태 변화)으로 증가합니다.
    ㄷ. $CaCO_{3}(s) \rightarrow CaO(s) + CO_{2}(g)$: 고체에서 기체가 생성되어 무질서도 증가
    ㄹ. $NaCl(s) \rightarrow NaCl(l)$: 고체에서 액체로 상태 변화하여 무질서도 증가

    오답 노트
    ㄱ. $Na(s) + 1/2Cl_{2}(g) \rightarrow NaCl(s)$: 기체가 사라져 엔트로피 감소
    ㄴ. $N_{2}(g) + 3H_{2}(g) \rightarrow 2NH_{3}(g)$: 기체 분자 수 감소($4 \rightarrow 2$)로 엔트로피 감소
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19. 화합물 A와 Grignard 시약을 반응시켜 3차 알코올을 얻었다. 다음 중 화합물 A에 해당하는 것은?

  1. 아세트알데히드
  2. 에틸렌옥사이드
  3. 포름알데히드
  4. 아세톤
(정답률: 68%)
  • Grignard 시약은 케톤과 반응하여 3차 알코올을 생성합니다. 아세톤은 대표적인 케톤 화합물로, Grignard 시약과 반응 시 3차 알코올을 형성합니다.

    오답 노트
    아세트알데히드, 포름알데히드: 2차 또는 1차 알코올 생성
    에틸렌옥사이드: 1차 알코올 생성
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20. 혼합산(HNO3/H2SO4)은 방향족 화합물의 니트로화반응(nitration)에 중요한 반응물이다. 혼합산에서 생성되는 화학종은?

  1. NO2+
  2. NO2-
  3. NO2
  4. NO2
(정답률: 73%)
  • 방향족 화합물의 니트로화 반응에서 질산($HNO_{3}$)과 황산($H_{2}SO_{4}$)의 혼합산은 강력한 산성 조건에서 질산의 산소 하나를 제거하여 강력한 친전자체인 니트로늄 이온($NO_{2}^{+}$)을 생성시킵니다.
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