9급 국가직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2018-04-07)

9급 국가직 공무원 공업화학
(2018-04-07 기출문제)

목록

1. 나일론의 화학식이 옳게 표현된 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
(정답률: 67%)
  • 정답은 "ㄴ"입니다. 이유는 나일론의 화학식은 (-NH-[CH2]n-CO-)x 이며, 이 식에서 n은 2 이상의 자연수이므로, 보기에서 표현된 "ㄷ"와 "ㄱ, ㄷ"는 잘못된 화학식입니다. "ㄱ, ㄴ"은 (-NH-[CH2]n-CO-)x 이지만, 이 식에서 n이 2 이상의 자연수인 경우에만 성립하므로, "ㄱ, ㄴ"도 잘못된 화학식입니다. 따라서, 옳은 화학식을 표현한 것은 "ㄴ"뿐입니다.
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2. 식물성 오일의 경화(hardening)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 식물성 오일의 이중결합을 수소화하여 고체 식물성 지방으로 변환하는 과정이다.
  2. 식물성 오일을 알칼리와 함께 가열하여 글리세롤과 지방산의 염으로 변환하는 과정이다.
  3. 식물성 오일을 수소화하여 비누를 얻는 과정이다.
  4. 식물성 오일을 가수소분해하여 글리세롤을 얻는 과정이다.
(정답률: 77%)
  • 식물성 오일은 이중결합을 가지고 있어 액체 상태이지만, 이중결합을 수소화하여 포화지방산으로 변환하면 고체 상태인 식물성 지방으로 변환됩니다. 따라서 "식물성 오일의 이중결합을 수소화하여 고체 식물성 지방으로 변환하는 과정이다."가 옳은 설명입니다.
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3. IUPAC 명명법에 따른 다음 화합물의 이름은?

  1. 2-에틸펜테인(2-ethylpentane)
  2. 3-메틸헥세인(3-methylhexane)
  3. 4-에틸펜테인(4-ethylpentane)
  4. 4-메틸헥세인(4-methylhexane)
(정답률: 72%)
  • 이 화합물은 6개의 탄소 원자를 가지고 있으므로 "헥"으로 끝나는 이름을 가져야 합니다. 또한, 가장 긴 탄소 사슬은 6개의 탄소 원자를 가지고 있으므로 "헥"으로 끝나는 이름에서 "헥" 앞에는 "메틸"이 붙어야 합니다. 이 화합물은 3번째 탄소 원자에 메틸기(-CH3)가 결합되어 있으므로, "3-메틸헥세인"이라는 이름을 가집니다.
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4. 톨루엔을 산화시켜 만들 수 있고, 큐멘법으로 제조할 수 있으며, 아닐린을 합성할 때 원료로 사용되는 화합물은?

  1. 페놀(phenol)
  2. 아세톤(acetone)
  3. 아크릴산(acrylic acid)
  4. 무수프탈산(phthalic anhydride)
(정답률: 85%)
  • 아닐린 합성 시에는 톨루엔을 산화시켜 만들거나 큐멘법으로 제조할 수 있습니다. 그리고 이러한 과정에서 페놀이 원료로 사용됩니다. 따라서 정답은 "페놀(phenol)"입니다. 아세톤, 아크릴산, 무수프탈산은 아닐린 합성과는 직접적인 관련이 없습니다.
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5. 가장 안정한 탄소양이온(carbocation)은?

(정답률: 70%)
  • 가장 안정한 탄소양이온은 "" 입니다. 이유는 이 탄소양이온은 세 개의 메틸기(-CH3)로 둘러싸여 있어 전기음성성이 높은 메틸기들이 전하를 분산시켜 안정화시키기 때문입니다. 또한, 이 탄소양이온은 공유결합으로 연결된 세 개의 탄소원자들이 모두 sp3 혼성상태이기 때문에 전하를 분산시키는데 효과적입니다.
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6. 60 °F에서 물에 대한 석유의 밀도비가 0.5일 때 석유의 API도는?

  1. 141.0
  2. 141.5
  3. 151.0
  4. 151.5
(정답률: 69%)
  • API도 = (141.5 / 밀도비) - 131.5

    따라서, API도 = (141.5 / 0.5) - 131.5 = 151.5

    즉, 60 °F에서 물에 대한 석유의 밀도비가 0.5일 때 석유의 API도는 151.5입니다.
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7. 하이드로폼일화(hydroformylation) 반응에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 알켄(alkene)에 H2O와 CO를 반응시킨다.
  2. 반응을 통해 만들어지는 주생성물은 케톤이다.
  3. 반응물의 탄소 간 이중결합이 반응 후에 단일결합으로 바뀐다.
  4. 알켄 반응물과 주생성물에 존재하는 탄소 수는 같다.
(정답률: 65%)
  • 하이드로폼일화 반응은 알켄에 H2O와 CO를 반응시켜 케톤을 만드는 반응입니다. 이 반응에서는 알켄의 탄소 간 이중결합이 반응 후에 단일결합으로 바뀝니다. 이는 CO가 알켄의 이중결합에 부착되어 새로운 카본-카본 단일결합을 형성하기 때문입니다. 따라서 반응 전후의 탄소 수는 동일합니다.
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8. 생분해성 고분자가 아닌 것은?

  1. 폴리락트산(poly(lactic acid))
  2. 폴리글라이콜산(poly(glycolic acid))
  3. 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)
  4. 폴리하이드록시뷰티레이트(polyhydroxybutyrate)
(정답률: 76%)
  • 폴리테트라플루오로에틸렌은 화학적으로 안정적이며, 자연적으로 분해되지 않기 때문에 생분해성 고분자가 아닙니다.
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9. 염소－알칼리 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 진한 소금물을 전기 분해하는 공정이다.
  2. 공정이 마무리되면 수용액은 염기성이 된다.
  3. 수소(H2) 기체와 염소(Cl2) 기체가 발생한다.
  4. 산화 전극에서는 수소(H2) 기체가 발생한다.
(정답률: 80%)
  • "산화 전극에서는 수소(H2) 기체가 발생한다."가 옳지 않은 것입니다.

    염소-알칼리 공정은 진한 소금물을 전기 분해하여 염화나트륨(NaCl)을 염소(Cl2)와 수산화나트륨(NaOH)로 분해하는 공정입니다. 이때, 양극에서는 수소(H2) 기체가 발생하고, 음극에서는 수산화나트륨(NaOH)가 생성됩니다. 따라서 "산화 전극에서는 수소(H2) 기체가 발생한다."는 옳지 않은 설명입니다.
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10. 금속 결정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 금속 결정은 전자 바다 모델(electron-sea model)로 설명 가능하다.
  2. 모든 금속 결정은 이온 화합물이다.
  3. 금속 결정은 배위수가 8인 구조도 존재한다.
  4. 금속 결정은 전기와 열에 높은 전도도를 가진다.
(정답률: 94%)
  • 정답: "모든 금속 결정은 이온 화합물이다."

    설명: 금속 결정은 전자 바다 모델로 설명되며, 금속 원자들은 자유 전자들과 공유되어 전자 바다를 형성합니다. 이러한 전자 바다는 금속 결정의 전기 및 열 전도도를 설명하는 데 중요한 역할을 합니다. 따라서, 모든 금속 결정이 이온 화합물인 것은 아닙니다.
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11. 어떤 반결정성(semi-crystalline) 고분자 시료를 시차주사열량법 (DSC)으로 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었을 때, 유리전이 (glass transition) 현상이 나타나는 위치는?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄹ
(정답률: 54%)
  • 정답은 "ㄱ"입니다.

    유리전이는 고분자의 분자가 열에 의해 움직이기 시작하여 유동성이 생기는 온도 범위입니다. 이 시료의 DSC 그래프에서는 -50℃에서 0℃ 사이에서 엔탈피 변화가 나타나는데, 이는 유리전이 엔탈피 변화로 해석될 수 있습니다. 따라서 유리전이 현상이 나타나는 위치는 -50℃에서 0℃ 사이입니다.
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12. 고옥탄가 가솔린의 생산을 늘리기 위한 석유의 전화(conversion) 과정 중, 촉매를 이용하여 n-파라핀을 탄소 수가 같은 iso-파라핀으로 변환하는 과정은?

  1. 분해(cracking)
  2. 에스테르화(esterification)
  3. 알킬화(alkylation)
  4. 이성질화(isomerization)
(정답률: 89%)
  • n-파라핀을 iso-파라핀으로 변환하는 과정은 이성질화(isomerization)입니다. 이는 촉매를 이용하여 분자 구조를 변경하여 탄소 수는 그대로 유지하면서 이성질체를 생성하는 과정입니다. 이 과정은 고옥탄가 가솔린 생산에 중요한 역할을 합니다.
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13. 어떤 고분자 A의 분자량에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 분자량은 중합도에 비례한다.
  2. 무게평균분자량은 수평균분자량보다 작다.
  3. 무게평균분자량을 수평균분자량으로 나눈 값이 다분산지수(PDI)이다.
  4. 완전히 단분산인 경우 다분산지수는 1이다.
(정답률: 84%)
  • "무게평균분자량은 수평균분자량보다 작다."는 옳지 않은 설명입니다. 이는 고분자 분자량 분포가 대부분의 분자량이 작은 경향을 보이기 때문입니다. 따라서 무게평균분자량은 수평균분자량보다 크게 나타납니다. 이는 무게평균분자량이 대표적인 분자량 지표로 사용되는 이유 중 하나입니다.
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14. 효소를 불용성 담체에 고정하여 사용하는 이유로 옳지 않은 것은?

  1. 효소의 운동성을 높일 수 있다.
  2. 효소를 재사용할 수 있다.
  3. 효소의 안정성이 증대되어 최적온도 상승 효과를 낼 수 있다.
  4. 반응 후 효소의 회수나 효소 반응 생성물의 정제 과정을 없앨 수 있다.
(정답률: 67%)
  • 효소를 불용성 담체에 고정하여 사용하는 이유로 옳지 않은 것은 "효소의 운동성을 높일 수 있다."입니다. 이유는 효소가 불용성 담체에 고정되면 효소 분자가 자유롭게 움직일 수 없기 때문에 운동성이 감소합니다. 따라서, 효소의 운동성을 높이기 위해서는 불용성 담체 대신 용성 담체에 효소를 고정하는 것이 더 효과적입니다.
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15. 플루오르 화합물 제조에 사용되지 않는 원료물질은?

  1. 형석
  2. 인광석
  3. 규석
  4. 빙정석
(정답률: 49%)
  • 플루오르 화합물 제조에 사용되는 원료물질은 대부분 플루오르를 함유한 광물이나 화학물질입니다. 그러나 규석은 플루오르를 함유하지 않기 때문에 플루오르 화합물 제조에 사용되지 않는 원료물질입니다.
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16. 금속 이온과 배위 결합을 이룰 수 없는 리간드(ligand)는?

  1. H2O
  2. CN-
  3. NH+4
  4. H2C=CH2
(정답률: 71%)
  • 금속 이온과 배위 결합을 이룰 때는 리간드 분자 내에 비공유 전자쌍을 가진 원자가 존재해야 합니다. NH+4 분자는 양전하를 가지고 있어서 비공유 전자쌍을 가지지 않습니다. 따라서 금속 이온과 배위 결합을 이룰 수 없는 리간드입니다.
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17. 팔면체 착화합물 중, 시스(cis) 이성질체의 구조식은? (단, M은 임의의 금속이고, a와 b는 서로 다른 한 자리 리간드이다)

(정답률: 61%)
  • 시스(cis) 이성질체는 같은 종류의 리간드인 a와 b가 같은 면에 위치하고, 다른 면에는 M이 위치하는 형태를 가지고 있습니다. 따라서 ""가 시스 이성질체의 구조식입니다.
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18. 2개의 카복실기를 가지는 아미노산은?

  1. 글라이신(Gly)
  2. 알라닌(Ala)
  3. 발린(Val)
  4. 글루탐산(Glu)
(정답률: 68%)
  • 글루탐산은 카복실기와 암인화기 모두를 가지고 있기 때문에 2개의 카복실기를 가지는 아미노산입니다. 다른 보기들은 카복실기와 암인화기 중 하나만을 가지고 있습니다.
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19. 친전자성 방향족 치환 반응(electrophilic aromatic substitution reaction)에서, 메타(meta) 위치를 지향하는 작용기는?

  1. -OH
  2. -NHCOCH3
  3. -Cl
  4. -COOCH3
(정답률: 64%)
  • 메타 위치를 지향하는 작용기는 전자 기부력이 강한 그룹입니다. 이는 반응 과정에서 중간체의 안정성을 높이기 때문입니다. "-COOCH3" 그룹은 전자 기부력이 강하고, 벤젠 고리에서 메타 위치에 위치할 때 중간체의 안정성을 높일 수 있기 때문에 메타 위치를 지향합니다.
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20. 다음은 물질 M의 자기 이력 고리(magnetic hysteresis loop)이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. B는 자속 밀도를 나타낸다.
  2. H는 외부 자기장의 세기를 의미한다.
  3. M은 반자성(diamagnetic) 물질이다.
  4. 영구 자석으로의 사용 가능 여부를 판단할 수 있다.
(정답률: 84%)
  • 정답은 "M은 반자성(diamagnetic) 물질이다."이다. 이유는 자기 이력 고리의 모양이 반자성 물질의 특징을 나타내기 때문이다. 반자성 물질은 외부 자기장에 의해 자기화되지 않으며, 자기장에 대해 약한 반대 방향의 자기화를 보인다. 따라서 자기장의 세기가 증가함에 따라 자기화된 자기장의 크기도 증가하지만, 일정한 포화 자기화도에 도달하면 더 이상 자기화되지 않는 것을 볼 수 있다. 이러한 특징이 자기 이력 고리의 모양으로 나타나게 된다.
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