9급 국가직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2011-04-09)

9급 국가직 공무원 공업화학
(2011-04-09 기출문제)

목록

1. 분자량이 1.0 × 104 g/mol인 고분자 100 g과 분자량 2.5 × 104 g/mol인 고분자 50 g, 그리고 분자량 1.0 × 105g/mol인 고분자 50 g이 혼합되어 있다. 이 고분자 물질의 수평균 분자량[g/mol]은?

  1. 16,000
  2. 28,500
  3. 36,250
  4. 57,000
(정답률: 85%)
  • 수평균 분자량은 각 고분자의 분자량과 그 물질의 질량 비율의 곱을 모두 더한 후, 전체 질량으로 나누어 구할 수 있다.

    따라서, (1.0 × 10^4 g/mol × 100 g + 2.5 × 10^4 g/mol × 50 g + 1.0 × 10^5 g/mol × 50 g) ÷ (100 g + 50 g + 50 g) = 16,000 g/mol 이다.

    따라서, 정답은 "16,000" 이다.
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2. 석탄의 탄화도(炭化度)가 높아지는 순서로 나열한 것은?

  1. 이탄(泥炭) → 갈탄(褐炭) → 역청탄(歷靑炭) → 무연탄(無煙炭)
  2. 갈탄(褐炭) → 이탄(泥炭) → 역청탄(歷靑炭) → 무연탄(無煙炭)
  3. 이탄(泥炭) → 갈탄(褐炭) → 무연탄(無煙炭) → 역청탄(歷靑炭)
  4. 갈탄(褐炭) → 이탄(泥炭) → 무연탄(無煙炭) → 역청탄(歷靑炭)
(정답률: 89%)
  • 석탄의 탄화도는 석탄이 형성될 때의 조건과 과정에 따라 결정됩니다. 이탄은 가장 초기에 형성되는 석탄으로, 탄화도가 가장 낮습니다. 갈탄은 이탄보다 조금 더 오랜 시간 동안 압력과 열에 노출되어 탄화도가 높아졌습니다. 역청탄은 갈탄보다 더 오랜 시간 동안 압력과 열에 노출되어 탄화도가 더 높아졌습니다. 마지막으로, 무연탄은 가장 오랜 시간 동안 압력과 열에 노출되어 탄화도가 가장 높아진 석탄입니다. 따라서, "이탄(泥炭) → 갈탄(褐炭) → 역청탄(歷靑炭) → 무연탄(無煙炭)"이 올바른 순서입니다.
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3. 계면활성제에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 계면활성제는 계면에 흡착하여 계면에너지를 저하시키고 계면의 성질을 현저하게 변화시키는 물질이다.
  2. 계면활성제의 특성을 나타내는 수치로 HLB(hydrophile-liphophile balance)가 있는데, 물에 대한 용해도가 크게 변하는 온도를 나타낸다.
  3. 마이셀이 형성 가능한 농도를 임계 마이셀 농도(CMC : critical micelle concentration)라 하며, 계면활성제 수용액의 성질은 CMC 전후에서 크게 변화한다.
  4. 계면활성제는 비교적 긴 길이의 사슬형 탄화수소로 이루어진 소수성 부분과 극성기가 있는 친수성 부분으로 이루어져 있다.
(정답률: 86%)
  • "계면활성제의 특성을 나타내는 수치로 HLB(hydrophile-liphophile balance)가 있는데, 물에 대한 용해도가 크게 변하는 온도를 나타낸다."가 옳지 않은 설명이다. HLB는 계면활성제의 친수성과 친오일성의 균형을 나타내는 지표이며, 물에 대한 용해도와는 직접적인 연관성이 없다.
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4. 다음은 안트라센(anthracene)의 구조이다. 안트라센의 수소원자 1개를 염소원자 1개로 치환시킬 때 생성 가능한 화합물은 모두 몇 종류인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 69%)
  • 안트라센의 구조에서 수소원자 1개를 염소원자 1개로 치환시키면 다음과 같은 3가지 화합물이 생성됩니다.
    1. 9-클로로안트라센
    2. 10-클로로안트라센
    3. 1-클로로안트라센
    따라서 정답은 "3"입니다.
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5. 아미노산(amino acid)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 아미노산은 동일분자 내에 산성기와 염기성기를 동시에 가지고 있기 때문에 쌍극성 이온 형태로 존재한다.
  2. 알라닌과 세린을 이용하여 만들 수 있는 다이펩타이드(dipeptide)의 수는 한 개이다.
  3. 산성용액에서 아미노산은 양이온 형태로 존재한다.
  4. 아미노산이 연결된 펩타이드는 아마이드 결합을 하여 회전이 제한된다.
(정답률: 86%)
  • 알라닌과 세린을 이용하여 만들 수 있는 다이펩타이드(dipeptide)의 수는 한 개가 아니라 두 개이다. 알라닌과 세린은 각각 아미노기와 카르복시기를 가지고 있으므로 서로 결합하여 다이펩타이드를 형성할 수 있다. 따라서 "알라닌과 세린을 이용하여 만들 수 있는 다이펩타이드(dipeptide)의 수는 한 개이다."는 옳지 않은 설명이다.
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6. 고분자와 그 반복단위가 옳지 않은 것은?

  1. Polyethylene :
  2. Poly(methyl methacrylate) :
  3. Poly(ethylene glycol) :
  4. Polyacrylonitrile :
(정답률: 90%)
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7. 석유를 전화(conversion)시키는 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 접촉분해법:촉매를 사용하여 고비점의 석유유분을 분해함으로써 고옥탄가 가솔린을 제조하는 공정
  2. 비스브레이킹:잔유 등 중질유의 점도를 내릴 목적으로 실시되는 열분해법
  3. 수소화분해:수소가압 하에서 고비점 석유유분을 촉매를 써서 분해하고 가솔린 유분으로 전화하는 방법
  4. 접촉개질법:촉매에 의해 주로 직쇄 탄화수소가 생성되도록하여 가솔린 유분의 옥탄가를 높이기 위한 방법
(정답률: 78%)
  • 옳지 않은 것은 "접촉개질법:촉매에 의해 주로 직쇄 탄화수소가 생성되도록하여 가솔린 유분의 옥탄가를 높이기 위한 방법"입니다. 이유는 주로 직쇄 탄화수소가 생성되는 것이 아니라, 분자량이 작은 경질유분이 생성되어 옥탄가를 높이기 때문입니다.
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8. 다음 화학종 중에서 친핵체에 해당하는 것만을 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄹ
  3. ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄷ
(정답률: 75%)
  • 친핵체란 핵심전자쌍을 공유하는 원자나 이온으로서 전자를 받아들이는 성질을 가진 화학종을 말합니다. 따라서 이 중에서 전자를 받아들이는 성질을 가진 것만이 친핵체에 해당합니다.

    보기에서 "ㄴ"은 전자를 받아들이는 성질을 가진 아민기(-NH2)를 가지고 있으며, "ㄹ"은 전자를 받아들이는 성질을 가진 카르복실기(-COOH)를 가지고 있습니다. 따라서 정답은 "ㄴ, ㄹ"입니다.
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9. 유지의 화학적 특성을 결정하는 산값, 비누화값 및 요오드값을 이용하여 측정할 수 있는 유지의 물성에 해당하는 것만을 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄹ
(정답률: 95%)
  • 유지의 화학적 특성을 결정하는 산값, 비누화값 및 요오드값은 유지의 지방산 함량과 관련이 있습니다. 산값은 유지 내의 지방산의 총 양을 나타내며, 비누화값은 유지 내의 지방산 중에서 얼마나 많은 양이 포화지방산인지를 나타내며, 요오드값은 유지 내의 지방산 중에서 얼마나 많은 양이 불포화지방산인지를 나타냅니다. 따라서, 이 세 가지 값이 높을수록 유지 내의 지방산 함량이 높다는 것을 의미합니다. 이에 따라, 유지의 물성 중에서 지방산 함량과 관련된 것만을 고른 것이므로, 정답은 "ㄱ, ㄹ"입니다.
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10. 페놀수지에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 포르말린 수지라고도 하며 오래 전부터 베이크라이트라는 이름으로 알려져온 열경화성 수지이다.
  2. 페놀과 포름알데히드의 반응을 산 촉매 하에서 행하면 분자량이 1,000정도의 열가소성 수지 노볼락(novolacs)이 얻어진다.
  3. 비스페놀과 방향족 다이카복실산과의 축합에 의해 얻어지며, 비결정성으로 투명하고 내열성이 뛰어난 엔지니어링 플라스틱이다.
  4. 기계적 성질 뿐만 아니라 전기적 성질, 내약품성이 우수하나 알카리에 약한 결점이 있다.
(정답률: 82%)
  • "비스페놀과 방향족 다이카복실산과의 축합에 의해 얻어지며, 비결정성으로 투명하고 내열성이 뛰어난 엔지니어링 플라스틱이다."가 옳지 않은 설명입니다.
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11. 인산비료에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 인산질 비료화학의 주원료는 인광석이다.
  2. 인산암모늄은 양, 음이온 모두 비료로서 작용할 수 있다.
  3. 과린산석회는 인광석의 주성분인 Ca3(PO4)2를 황산으로 분해하여 만든다.
  4. 인산함유량을 높이기 위해 인광석을 염산으로 분해해서 중과린산석회를 생산한다.
(정답률: 86%)
  • 인산함유량을 높이기 위해 인광석을 염산으로 분해해서 중과린산석회를 생산하는 것은 옳은 설명이다.
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12. 암모니아는 하아버(Haber)법에 의하여 질소와 수소를 직접 반응시켜 얻을 수 있다. 이 방법으로 암모니아를 합성하는 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 일정한 압력 하에서 온도가 높아질수록 원료가스로부터 얻어지는 암모니아의 수율이 높아진다.
  2. 일정한 온도 하에서 압력이 높아질수록 원료가스로부터 얻어지는 암모니아의 수율이 높아진다.
  3. 일정한 온도에서 공간속도를 크게 하면 암모니아의 농도가 낮아진다.
  4. 암모니아 합성에 사용하는 촉매는 철 촉매를 근간으로 한다.
(정답률: 71%)
  • "일정한 온도 하에서 압력이 높아질수록 원료가스로부터 얻어지는 암모니아의 수율이 높아진다."가 옳지 않은 설명입니다.

    암모니아 합성 반응은 엔탈피 변화가 큰 열역학적으로 불리한 반응입니다. 따라서 반응속도를 높이기 위해 높은 압력과 높은 온도를 사용합니다. 일정한 압력 하에서 온도가 높아질수록 반응속도가 빨라지기 때문에 원료가스로부터 얻어지는 암모니아의 수율이 높아집니다. 이러한 이유로 "일정한 압력 하에서 온도가 높아질수록 원료가스로부터 얻어지는 암모니아의 수율이 높아진다."가 옳은 설명입니다.
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13. 다음은 아세틸렌(acetylene)으로 부터 부타디엔(butadiene)을 만드는 화학 반응식이다. (A)와 (B)에 들어가는 화합물로서 옳은 것은? (순서대로 (A),(B))

  1. CH3CHO, CH3CH(OH)CH2CHO
  2. CH2=CHOH, CH3COCH2CHO
  3. CH2(OH)CH2OH, CH2(OH)CH2CH2CHO
  4. CH2(OH)CH2OH, CH3CH(OH)CH2CHO
(정답률: 65%)
  • (A)에는 CH3CHO가 들어가야 한다. 이는 아세틸렌과 반응하여 불포화 탄화수소를 형성하는 알데히드이기 때문이다. (B)에는 CH3CH(OH)CH2CHO가 들어가야 한다. 이는 불포화 탄화수소를 가지고 있으며, 이중결합을 가진 부타디엔을 형성할 수 있는 화합물이기 때문이다. 다른 보기들은 이 반응에 필요한 화합물이 아니거나, 불포화 탄화수소를 가지고 있지 않아 부타디엔을 형성할 수 없기 때문에 오답이다.
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14. 다음의 반응으로 얻어지는 주 생성물 (A)로서 옳은 것은?

(정답률: 79%)
  • 반응식에서 H2O2가 분해되어 생성된 HO• 라는 라디칼이 Cl2와 반응하여 HOCl을 생성하고, 이 HOCl이 NaOH와 반응하여 NaClO와 H2O를 생성한다. 따라서 NaClO가 주 생성물인 (A)가 된다. ""는 NaClO를 나타낸다.
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15. 비료에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 비료의 3요소는 N, P2O5, K2O의 %로 표시한다.
  2. 배합비료는 황안, 요소, 염화칼륨, 과인산석회 등을 혼합하여 이 과정에서 화학반응을 일으킨 것이다.
  3. 습식인산은 인광석을 황산으로 분해하여 생성한 석고를 여과시켜 얻는다.
  4. 복합비료는 N, P2O5, K2O 중에서 2성분 이상을 포함한 비료이다.
(정답률: 82%)
  • 정답: "배합비료는 황안, 요소, 염화칼륨, 과인산석회 등을 혼합하여 이 과정에서 화학반응을 일으킨 것이다."이 옳지 않은 설명입니다.

    배합비료는 여러 종류의 비료 원료를 혼합하여 필요한 비율로 섞어 만든 비료입니다. 이 과정에서 화학반응은 일어나지 않습니다. 따라서 "화학반응을 일으킨 것이다"는 설명은 옳지 않습니다.
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16. 원유를 정제할 때 상압증류(atmospheric distillation)에 의하여 생성되는 물질에 해당하는 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
(정답률: 88%)
  • 상압증류는 원유를 가열하여 다양한 온도에서 증기로 분리하는 과정입니다. 이 과정에서 생성되는 물질 중에서 "ㄱ, ㄴ"에 해당하는 것은 다음과 같습니다.

    ㄱ. 경유 (gasoline) : 원유 중 가벼운 분자량의 화합물로, 자동차 등에서 연료로 사용됩니다.
    ㄴ. 경유 부산물 (naphtha) : 경유와 유사한 성질을 가지고 있으며, 화학 산업에서 원료로 사용됩니다.

    따라서, 상압증류로 생성되는 물질 중에서 "ㄱ, ㄴ"에 해당하는 것만을 모두 고른 것입니다.
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17. RNA와 DNA의 차이점에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. DNA 분자 속의 퓨린염기(아데닌+타이민)와 피리미딘 염기(구아닌+사이토신)의 몰퍼센트 농도는 같다.
  2. RNA 당은 DNA의 디옥시리보오스 대신 리보오스이다.
  3. RNA 염기는 타이민 대신에 유라실이 있고 어떤 RNA 분자들은 메틸화효소나 탈아미노효소 등에 의해 그 구조가 약간 변조된다.
  4. DNA의 이중나선 구조 대신에 RNA는 보통 단일 가닥으로 존재하기 때문에 그 자체가 스스로 꼬여져 특이한 3차 구조를 형성한다.
(정답률: 64%)
  • "DNA 분자 속의 퓨린염기(아데닌+타이민)와 피리미딘 염기(구아닌+사이토신)의 몰퍼센트 농도는 같다."는 옳은 설명입니다. DNA 분자는 아데닌, 구아닌, 타이민, 사이토신 네 가지 염기로 이루어져 있으며, 퓨린 염기와 피리미딘 염기의 비율은 항상 1:1입니다. 따라서 몰퍼센트 농도도 같습니다.
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18. 다음에 제시된 화학 반응들 중에서 소다회의 제법 중 하나인 솔베이(Solvay)법과 관련된 화학 반응이 아닌 것만 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 58%)
  • 정답은 "ㄴ, ㄷ"입니다.

    이유는 다음과 같습니다.

    - "ㄱ, ㄴ": 이 화학 반응들은 모두 솔베이법에서 사용되는 화학 반응입니다.
    - "ㄱ, ㄹ": 이 화학 반응들도 모두 솔베이법에서 사용되는 화학 반응입니다.
    - "ㄴ, ㄷ": 이 화학 반응들은 솔베이법과는 관련이 없는 화학 반응입니다.

    따라서 정답은 "ㄴ, ㄷ"입니다.
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19. 연료전지(fuel cell)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 연료전지란 전지물질(반응물)이 외부에서 지속적으로 공급되는 전지이다.
  2. 연료전지의 종류에는 인산형 연료전지, 용융탄산염형 연료전지, 고체산화물형 연료전지, 고분자전해질형 연료전지 등이 있다.
  3. 화학에너지를 이용하여 효율이 높고 무공해로 발전이 가능한 전기화학시스템의 하나이다.
  4. 소형이며 단순한 구조로 제작이 가능한 연료전지로 가장 저온에서 작동하는 것은 인산형 연료전지이다.
(정답률: 79%)
  • 옳지 않은 설명은 "소형이며 단순한 구조로 제작이 가능한 연료전지로 가장 저온에서 작동하는 것은 인산형 연료전지이다." 이다. 인산형 연료전지는 온도가 높은 환경에서 작동하는 것이 특징이며, 온도가 낮은 환경에서는 다른 종류의 연료전지가 더 효율적이다.
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20. 펄프의 종이 제조공정 중에서 이 과정을 거치지 않으면 섬유 간결합이 매우 미약하여 종이의 강도가 너무 낮아지게 되는 과정은?

  1. 초지(sheet forming)
  2. 칼렌더링(machine calendering)
  3. 고해(beating)
  4. 사이징(sizing)
(정답률: 85%)
  • 고해(beating) 과정은 펄프의 섬유를 물리적으로 세밀하게 분쇄하여 섬유 간 결합을 강화시키는 과정입니다. 이 과정을 거치지 않으면 섬유 간결합이 매우 미약하여 종이의 강도가 너무 낮아지게 됩니다. 따라서 고해 과정은 종이의 강도와 품질을 향상시키는 중요한 과정입니다.
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