9급 국가직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2013-07-27)

9급 국가직 공무원 공업화학 2013-07-27 필기 기출문제 해설

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9급 국가직 공무원 공업화학
(2013-07-27 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 방향족 화합물들의 친전자성 치환(electrophilic substitution)반응의 반응성이 큰 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. 톨루엔 > 페놀 > 벤젠 > 나이트로벤젠
  2. 페놀 > 톨루엔 > 벤젠 > 나이트로벤젠
  3. 페놀 > 벤젠 > 톨루엔 > 나이트로벤젠
  4. 나이트로벤젠 > 벤젠 > 톨루엔 > 페놀
(정답률: 64%)
  • 방향족 화합물의 친전자성 치환 반응성은 벤젠 고리에 결합된 치환기가 전자를 밀어주는 성질(EDG)이 강할수록 증가하고, 전자를 당기는 성질(EWG)이 강할수록 감소합니다. 페놀($-OH$, 강한 EDG) > 톨루엔($-CH_3$, 약한 EDG) > 벤젠 > 나이트로벤젠($-NO_2$, 강한 EWG) 순으로 반응성이 나타납니다.
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2. 수화(hydration)되어 상대적으로 강한 산성을 나타내는 금속 이온은?

  1. 반지름이 크며, 높은 전하를 가진 금속 이온
  2. 반지름이 크며, 낮은 전하를 가진 금속 이온
  3. 반지름이 작으며, 낮은 전하를 가진 금속 이온
  4. 반지름이 작으며, 높은 전하를 가진 금속 이온
(정답률: 65%)
  • 금속 이온의 전하 밀도가 높을수록(반지름이 작고 전하가 클수록) 주변 물 분자를 강하게 끌어당겨 $O-H$ 결합을 약화시키므로, 수화 시 더 강한 산성을 나타냅니다.
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3. 단량체와 그로부터 얻는 고분자의 연결로 옳지 않은 것은?

  1. 카프로락탐(caprolactam)－나일론 6(nylon 6)
  2. 스타이렌(styrene)－폴리스타이렌(polystyrene)
  3. 아크릴로나이트릴(acrylonitrile) － 폴리아크릴로나이트릴 (polyacrylonitrile)
  4. 바이닐 알코올(vinyl alcohol)－폴리바이닐알코올(poly(vinylalcohol))
(정답률: 71%)
  • 바이닐 알코올(vinyl alcohol)은 매우 불안정하여 단독으로 존재할 수 없으며, 실제로는 바이닐 아세테이트(vinyl acetate)를 중합시킨 후 가수분해하여 폴리바이닐알코올(poly(vinylalcohol))을 제조합니다.
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4. 단백질의 구조 차수가 가장 높은 것은?

  1. 인슐린(insulin)
  2. 미오글로빈(myoglobin)
  3. 피브로인(fibroin)
  4. 헤모글로빈(hemoglobin)
(정답률: 70%)
  • 단백질 구조는 1차(아미노산 서열), 2차(나선/병풍), 3차(입체 구조), 4차(여러 개의 폴리펩타이드 결합)로 나뉩니다. 헤모글로빈은 4개의 서브유닛이 결합한 4차 구조를 가지므로 제시된 보기 중 구조 차수가 가장 높습니다.


    오답 노트
    미오글로빈: 3차 구조까지 형성하는 단일 폴리펩타이드 단백질입니다.
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5. 석탄의 가스화 공정이 아닌 것은?

  1. Halcon 공정
  2. Koppers-Totzek 공정
  3. Winkler 공정
  4. Lurgi 공정
(정답률: 50%)
  • 석탄 가스화 공정은 석탄을 고온·고압에서 가스로 전환하는 기술입니다. Koppers-Totzek, Winkler, Lurgi 공정은 대표적인 석탄 가스화 공정입니다.


    오답 노트
    Halcon 공정: 석탄 가스화가 아닌 메탄올 합성 공정의 일종입니다.
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6. 질소비료에 속하지 않는 것은?

  1. 황산암모늄
  2. 요소
  3. 석회질소
  4. 과린산석회
(정답률: 80%)
  • 질소비료는 식물 성장에 필요한 질소($N$) 성분을 함유한 비료입니다. 황산암모늄, 요소, 석회질소는 모두 질소를 포함하고 있습니다.


    오답 노트
    과린산석회: 인산($P$) 성분을 공급하는 인산질 비료입니다.
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7. 연료전지 중 작동온도가 일반적으로 가장 낮은 것은?

  1. 인산형 연료전지
  2. 용융 탄산염 연료전지
  3. 알칼리 연료전지
  4. 고체 산화물 연료전지
(정답률: 71%)
  • 연료전지는 전해질의 종류에 따라 작동 온도가 다릅니다. 알칼리 연료전지는 상온 또는 저온에서 작동하는 대표적인 저온형 연료전지입니다.

    오답 노트
    인산형, 용융 탄산염, 고체 산화물 연료전지는 상대적으로 높은 작동 온도를 필요로 하는 중·고온형 연료전지입니다.
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8. 생명체를 이루는 단위구조의 크기가 큰 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. 유전자 > 염색체 > 뉴클레오타이드 > 코돈
  2. 염색체 > 유전자 > 코돈 > 뉴클레오타이드
  3. 뉴클레오타이드 > 염색체 > 유전자 > 코돈
  4. 유전자>염색체 > 코돈 > 뉴클레오타이드
(정답률: 71%)
  • 생명체의 유전 정보 저장 단위는 포함 관계에 따라 크기가 결정됩니다. 염색체는 DNA와 단백질의 복합체이며, 유전자는 DNA의 특정 구간, 코돈은 3개의 뉴클레오타이드 조합, 뉴클레오타이드는 DNA의 기본 단위입니다.
    따라서 크기 순서는 염색체 > 유전자 > 코돈 > 뉴클레오타이드 순이 됩니다.
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9. CH2 = CHCH= CH2와 HBr을 반응시켜 CH3CH(Br)CH= CH2와 CH3CH = CHCH2Br을 생성물로 얻었다. 이 반응의 표현으로 옳은 것은?

  1. 친전자성 첨가반응
  2. 친핵성 첨가반응
  3. 친전자성 치환반응
  4. 친핵성 치환반응
(정답률: 65%)
  • 알켄( $CH_{2} = CHCH = CH_{2}$)에 $HBr$이 반응하여 단일 결합이 형성되는 과정은 전형적인 첨가반응입니다. 이때 $H^{+}$이온이 먼저 공격하는 친전자성 메커니즘을 따르므로 친전자성 첨가반응에 해당합니다.
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10. 글루코오스의 이성질체에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 구조이성질체는 같은 분자식을 가지지만, 구조식이 다른 화합물을 의미한다.
  2. 부분입체이성질체는 거울상이성질체가 아닌 입체이성질체로 하나 이상의 카이랄(chiral) 중심에서 배열이 다른 입체이성질체를 의미한다.
  3. 에피머(epimer)는 모든 비대칭 탄소의 배열이 다른 거울상 이성질체를 의미한다.
  4. 고리형 헤미아세탈 구조를 이룰 때, 새로이 형성되는 입체 중심의 배열이 다른 입체이성질체를 아노머(anomer)라고 한다.
(정답률: 57%)
  • 에피머(epimer)는 여러 개의 비대칭 탄소 중 단 하나의 탄소 배열만 다른 입체이성질체를 의미합니다.

    오답 노트
    에피머(epimer)는 모든 비대칭 탄소의 배열이 다른 거울상 이성질체를 의미한다: 모든 배열이 다른 것은 거울상 이성질체(enantiomer)에 대한 설명입니다.
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11. 옥탄가(octane number)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 곧은 사슬 구조에서는 탄소수가 작을수록 높다.
  2. 탄화수소의 가지(branch)가 적을수록 높다.
  3. n-헵탄의 옥탄가는 0이다.
  4. 동일 탄소수에서는 파라핀계 탄화수소가 방향족 탄화수소보다 낮다.
(정답률: 71%)
  • 옥탄가는 연료의 노킹 저항성을 나타내는 지표로, 일반적으로 탄화수소의 구조가 복잡할수록(가지가 많을수록) 옥탄가가 높아집니다.

    오답 노트
    탄화수소의 가지(branch)가 적을수록 높다: 가지가 많을수록 옥탄가가 높아지므로 틀린 설명입니다.
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12. 다음 알데하이드의 염기촉매 반응으로 주로 생성되는 알돌(aldol) 화합물의 구조는?

(정답률: 65%)
  • 알데하이드의 염기 촉매 반응인 알돌 축합은 $\alpha$-탄소의 수소가 제거되어 형성된 에놀레이트 이온이 다른 알데하이드의 카보닐 탄소를 공격하여 생성됩니다. 화합물은 $\alpha$-탄소에 수소가 존재하므로, 두 분자가 결합하여 $\beta$-히드록시 알데하이드 형태의 알돌 화합물인 를 생성합니다.
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13. 셀룰로오스(cellulose)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 강하게 수소결합을 하고 있으며 높은 결정성을 가진다.
  2. 아세트산 무수물과 황산 처리하여 아세테이트(acetate)라 불리는 천을 만들 수 있다.
  3. 셀룰로오스의 각 글루코오스 단위에는 3개의 OH기가 있다.
  4. α-글루코사이드 결합에 의해 연결되어 있는 중합체이다.
(정답률: 74%)
  • 셀룰로오스는 $\beta$-글루코사이드 결합($\beta$-1,4-glycosidic bond)에 의해 글루코오스 단위가 연결된 선형 중합체입니다.

    오답 노트
    $\alpha$-글루코사이드 결합: 전분(녹말)이나 글리코젠의 결합 방식입니다.
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14. 천연유지의 구성성분에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 고급지방산의 트리글리세라이드(triglyceride)가 주성분(major component)이다.
  2. 부성분(minor component)으로 비타민 C가 있고, 이는 어간유등에 많이 함유되어 있다.
  3. 부성분으로는 고급지방알코올, 스테린(sterin) 등이 존재한다.
  4. 유지의 성분을 금속수산화물로 끓이면 비누를 얻을 수 있다.
(정답률: 71%)
  • 천연유지의 부성분으로는 비타민 A, D 등이 함유되어 있으며, 특히 어간유에는 비타민 A와 D가 풍부합니다. 비타민 C는 수용성 비타민으로 유지(지방)의 구성성분이 아닙니다.
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15. 올레핀(olefin)의 제조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 수증기분해법을 통하여 탄화수소로부터 제조된다.
  2. 수증기분해법은 높은 온도와 낮은 압력에서 잘 일어난다.
  3. 과열수증기는 높은 온도에서 탄화수소의 열분해에 의해 형성되는 탄소의 석출물을 증가시키기 때문에 올레핀 제조에 적절 하지 않다.
  4. 합성고무의 중요한 원료인 부타다이엔은 에틸렌 제조 부산물로 얻어지며, 부탄(butane)의 접촉탈수소화에 의해 제조될 수도 있다.
(정답률: 70%)
  • 수증기분해법에서 과열수증기는 탄화수소의 열분해 시 발생하는 탄소 석출(코킹 현상)을 억제하여 촉매의 활성을 유지하고 수율을 높이는 역할을 하므로 올레핀 제조에 매우 적절합니다.
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16. 바이닐중합계 고분자가 아닌 것은?

  1. 폴리에틸렌
  2. 폴리염화바이닐
  3. 폴리우레탄
  4. 폴리스타이렌
(정답률: 72%)
  • 바이닐중합계 고분자는 에틸렌, 염화바이닐, 스타이렌과 같이 탄소-탄소 이중결합을 가진 단량체가 중합된 것입니다. 폴리우레탄은 이소시아네이트와 폴리올의 반응으로 생성되는 축합 중합체이므로 바이닐중합계가 아닙니다.
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17. 글리세라이드(glyceride)의 비누화 반응으로 얻을 수 있는 화합물은?

  1. 글리세롤과 에탄올
  2. 지방산염과 에틸렌글라이콜
  3. 글리세롤과 지방산염
  4. 에틸렌글라이콜과 글리세롤
(정답률: 63%)
  • 글리세라이드는 지방산과 글리세롤이 결합한 에스테르 화합물입니다. 이를 강염기로 가수분해하는 비누화 반응을 거치면, 글리세롤과 지방산의 염(비누)이 생성됩니다.
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18. 전도성 고분자가 될 수 없는 것은?

  1. 폴리아세틸렌(polyacetylene)
  2. 폴리아닐린(polyaniline)
  3. 폴리-파라-페닐렌(poly-p-phenylene)
  4. 폴리이미드(polyimide)
(정답률: 59%)
  • 전도성 고분자가 되기 위해서는 주쇄에 단일결합과 이중결합이 교대로 나타나는 공액 구조(conjugated system)가 있어야 합니다. 폴리이미드(polyimide)는 이러한 공액 구조를 갖지 않아 전도성을 띠지 않습니다.
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19. 인산질 비료 제조 공정에서 인광석분해제로 사용되지 않는 것은?

  1. H2SO4
  2. NaOH
  3. Na2CO3＋H3PO4
  4. MgOㆍxSiO2ㆍyH2O
(정답률: 55%)
  • 인광석의 주성분인 인산칼슘을 분해하기 위해서는 강산이나 특정 염, 또는 용융제 등이 필요합니다. $NaOH$는 강염기이므로 인광석 분해제로 적합하지 않습니다.
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20. 촉매에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄹ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 70%)
  • 촉매는 활성화 에너지를 변화시켜 반응 속도를 조절하고 반응 경로를 변경하여 선택성을 높일 수 있지만, 반응열이나 열역학적 평형 상태에는 영향을 주지 않습니다.

    오답 노트
    열역학적 평형을 변화시키기 위한 것이다: 촉매는 평형 도달 시간을 단축시킬 뿐 평형 위치 자체는 바꾸지 못함
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