9급 국가직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2021-04-17)

9급 국가직 공무원 공업화학
(2021-04-17 기출문제)

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1. 암모니아를 원료로 사용하여 제조되는 합성질소 비료는?

  1. 황안
  2. 용성인비
  3. 황산칼륨
  4. 과인산석회
(정답률: 62%)
  • 암모니아를 원료로 사용하여 제조되는 합성질소 비료는 질산암모늄이며, 이 비료는 질산과 암모니아를 반응시켜 만들어진다. 이 과정에서 황산이 촉매로 사용되기 때문에 황산을 포함한 황안이 사용된다.
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2. 유지 1g을 완전히 비누화시키는 데 필요한 수산화칼륨(KOH)의 양(mg수)으로 표현되는 유지의 화학적 특성 지표는?

  1. 산가(acid value)
  2. 용해도(solubility)
  3. 요오드가(iodine value)
  4. 비누화가(saponification value)
(정답률: 76%)
  • 비누화가는 지방이나 오일이 수산화칼륨과 반응하여 완전히 비누화될 때 필요한 KOH의 양을 말합니다. 따라서, 유지 1g을 완전히 비누화시키는 데 필요한 KOH의 양을 측정하여 비누화가를 계산할 수 있습니다. 이는 유지의 지방산과 글리세린 함량을 평가하는 데 사용되며, 유지의 화학적 특성을 나타내는 중요한 지표 중 하나입니다.
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3. 1차 아민(primary amine)은?

  2. CH3NHCH2CH3
  3. (CH3CH2)2NH
  4. (CH3CH2)3N
(정답률: 70%)
  • 1차 아민은 질소(N) 원자에 알킬기(-CH2CH3)가 하나 결합한 화합물입니다. 따라서, CH3NHCH2CH3이 1차 아민입니다.
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4. 석유의 접촉분해 공정에서 일어나는 반응이 아닌 것은?

  1. 고리화
  2. 베타(β)－절단
  3. 이성질화
  4. 라디칼 생성
(정답률: 57%)
  • 석유의 접촉분해 공정에서 일어나는 반응 중 라디칼 생성은 아닙니다. 이유는 석유의 접촉분해 공정에서는 열과 촉매에 의해 고리화, 베타(β)－절단, 이성질화 등의 반응이 일어나지만, 라디칼 생성은 반응 중 하나가 아닙니다. 라디칼 생성은 일반적으로 광화학 반응에서 일어나는 반응으로, 석유의 접촉분해 공정과는 관련이 없습니다.
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5. 열가소성 수지에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 열경화성 수지에 비해 더 많은 가교결합이 있다.
  2. 가열에 의해 경화반응이 일어난다.
  3. 멜라민－폼알데하이드는 열가소성 수지이다.
  4. 열가소성 수지는 주로 사출성형에 의해 제조된다.
(정답률: 72%)
  • 열가소성 수지는 가열에 의해 경화반응이 일어나며, 이 때 더 많은 가교결합이 형성된다. 이러한 특성으로 인해 열가소성 수지는 고온에서도 안정적이며, 주로 사출성형에 의해 제조된다.
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6. 제올라이트의 일반적인 응용 분야가 아닌 것은?

  1. 촉매
  2. 윤활제
  3. 건조제
  4. 이온교환
(정답률: 74%)
  • 제올라이트는 촉매, 건조제, 이온교환 등 다양한 분야에서 응용될 수 있지만, 윤활제로는 사용되지 않습니다. 이는 제올라이트가 윤활성을 가지지 않기 때문입니다. 윤활제는 마찰을 감소시켜 기계 부품의 마모를 줄이고, 부품 간의 마찰을 최소화하여 효율적인 동작을 돕는 역할을 합니다. 하지만 제올라이트는 분자 구조상 윤활성을 가지지 않기 때문에 윤활제로 사용될 수 없습니다.
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7. 질소산화물 제거공정 중 선택적 비촉매 환원법(SNCR)에서 사용하는 것으로만 묶은 것은?

  1. 제올라이트, 요소
  2. 제올라이트, 실리카겔
  3. 암모니아, 요소
  4. 암모니아, 실리카겔
(정답률: 55%)
  • 선택적 비촉매 환원법(SNCR)은 질소산화물을 환원시키기 위해 암모니아를 사용합니다. 이때 암모니아는 환원에 필요한 요소입니다. 따라서 정답은 "암모니아, 요소"입니다.
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8. 다음 화학기상증착법에 의한 박막성장의 단계를 진행 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. ㄱ→ㄴ→ㄷ→ㄹ→ㅁ
  2. ㄴ→ㄱ→ㄹ→ㄷ→ㅁ
  3. ㄷ→ㄱ→ㄴ→ㅁ→ㄹ
  4. ㄷ→ㄴ→ㄱ→ㅁ→ㄹ
(정답률: 70%)
  • 화학기상증착법에 의한 박막성장의 단계는 다음과 같습니다.

    1. 기판 표면에 적층할 층의 성분을 담은 전구체 분자를 가스 상태로 제공합니다. (ㄷ)
    2. 전구체 분자가 기판 표면에 흡착됩니다. (ㄱ)
    3. 전구체 분자가 흡착된 기판 표면에서 반응하여 박막을 형성합니다. (ㄴ)
    4. 박막이 성장하면서 전구체 분자가 계속해서 흡착되고, 반응하여 새로운 박막이 추가됩니다. (ㅁ)
    5. 박막 성장이 멈추면, 증착된 층의 두께와 성질을 분석하고 필요에 따라 후속 처리를 합니다. (ㄹ)

    따라서, 올바른 단계의 진행 순서는 "ㄷ→ㄱ→ㄴ→ㅁ→ㄹ" 입니다. 이유는 전구체 분자가 먼저 기판 표면에 제공되어 흡착되어야만 박막이 형성될 수 있기 때문입니다. 그리고 박막이 성장하면서 전구체 분자가 계속해서 흡착되고, 반응하여 새로운 박막이 추가되기 때문에, 이 단계가 먼저 일어나야 합니다. 마지막으로 박막 성장이 멈추면, 증착된 층의 두께와 성질을 분석하고 필요에 따라 후속 처리를 하는 단계가 있습니다.
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9. 금속의 부식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 금속의 부식과정에서 일어나는 전기화학적 반응의 깁스에너지 변화(△G)는 0보다 작다.
  2. 불균일부식에서는 단위표면적당 무게감량을 측정하여 부식속도를 나타낼 수 있다.
  3. 부식이란 금속이 외부환경과의 전기화학적 반응에 의하여 열화되는 과정이다.
  4. 부식이 일어나는 물질은 산화전극 역할을 한다.
(정답률: 60%)
  • "불균일부식에서는 단위표면적당 무게감량을 측정하여 부식속도를 나타낼 수 있다."가 옳지 않은 것이다. 불균일부식에서는 부식이 발생하는 부위와 발생하지 않는 부위가 혼재되어 있기 때문에 단위표면적당 무게감량을 측정하여 부식속도를 나타내는 것은 어렵다. 따라서 불균일부식에서는 부식속도를 나타내는 다른 방법이 필요하다.
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10. 미생물의 회분식 생장곡선에서 나타나는 다음 단계를 시간 순서대로 나열했을 때, 세 번째 단계는?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄹ
(정답률: 67%)
  • 회분식 생장곡선에서 세 번째 단계는 로그 성장 단계입니다. 이는 초기에는 지수적으로 증가하다가 후에는 선형적으로 증가하는 단계로, 생물의 생장 과정에서 일반적으로 나타나는 패턴입니다. 따라서, 주어진 그래프에서도 초기에는 급격한 증가를 보이다가 후에는 완만한 증가를 보이는 로그 성장 단계가 세 번째 단계에 해당합니다. 따라서 정답은 "ㄷ"입니다.
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11. 생물공정에서 사용하는 막(membrane) 분리 공정 중 농도 차이를 주요 구동력으로 하는 것은?

  1. 투석법(dialysis)
  2. 마이크로여과법(microfiltration)
  3. 역삼투압법(reverse osmosis)
  4. 초미세여과법(ultrafiltration)
(정답률: 55%)
  • 투석법은 막을 통해 용액을 분리하는 공정 중 하나로, 막의 미세한 구멍을 통해 용질과 용매를 분리합니다. 이 때, 용질과 용매의 농도 차이가 구동력이 되어 용질이 용매 쪽으로 이동하게 됩니다. 따라서 농도 차이가 주요 구동력인 투석법이 맞습니다.
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12. 부가 사슬 중합으로 중합된 고분자는?

  1. 노볼락(novolak)
  2. 폴리에스터(polyester)
  3. 나일론 6(nylon 6)
  4. 폴리염화바이닐(polyvinyl chloride)
(정답률: 55%)
  • 부가 사슬 중합은 하나 이상의 부가 기능성 단위가 중합되어 형성된 고분자를 말합니다. 폴리염화바이닐은 염소 원자가 부가된 비닐 모노머가 중합되어 형성된 고분자로, 염소 원자가 부가된 결과로 내열성과 내화학성이 향상되어 다양한 산업 분야에서 사용되고 있습니다. 또한, 가격이 저렴하고 가공성이 우수하여 일반적인 플라스틱 제품으로 널리 사용되고 있습니다.
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13. 프로필렌(propylene, CH3－CH＝CH2)과 염산의 첨가 반응이 탄소 양이온 형성을 통해 진행할 때, 생성되는 주생성물은?

  1. CH3－CHCl－CH3
  2. CH3－CH2－CH2Cl
  3. CH2Cl－CH＝CH2
  4. CH3－CH＝CHCl
(정답률: 65%)
  • 프로필렌과 염산의 첨가 반응에서는 탄소 양이온이 생성되어 이온과 염화수소 이온이 결합하여 생성물이 형성됩니다. 이때, 탄소 양이온은 중간체로서 고리 구조를 가지며, 이 고리 구조에서 염화수소 이온이 결합할 수 있는 위치는 두 개입니다. 따라서, 생성되는 주생성물은 CH3－CHCl－CH3입니다. 다른 보기들은 가능한 생성물이지만, 주생성물은 아닙니다.
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14. 다음 화합물을 정상 끓는점이 낮은 것부터 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. ㄱ＜ㄴ＜ㄷ
  2. ㄴ＜ㄱ＜ㄷ
  3. ㄴ＜ㄷ＜ㄱ
  4. ㄷ＜ㄴ＜ㄱ
(정답률: 61%)
  • 끓는점은 용액 내 분자간의 인력이 작을수록 낮아지므로, 극성이 작은 분자인 CCl4가 가장 높고, 극성이 큰 분자인 NH3가 가장 낮다. 따라서 "ㄷ＜ㄴ＜ㄱ"이 정답이다.
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15. 다음 반응에서 얻어지는 최종 생성물은?

(정답률: 60%)
  • 주어진 반응에서는 물질 A와 물질 B가 반응하여 물질 C와 물질 D를 생성하는 화학반응이 일어납니다. 이때, 물질 C와 물질 D는 각각 물질 A와 물질 B의 원자들이 재배열되어 생성된 새로운 물질입니다. 따라서, 최종 생성물은 물질 C와 물질 D입니다. 보기 중에서는 물질 C와 물질 D를 나타내는 ""가 정답입니다.
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16. 수소의 제법이 아닌 것은?

  1. 코크스와 물의 반응
  2. 산화철(Fe2O3)과 물의 반응
  3. 메테인(CH4)과 물의 반응
  4. 물의 전기분해
(정답률: 53%)
  • 산화철(Fe2O3)은 이미 산화되어 있기 때문에 더 이상 산화되지 않으므로 수소와 반응할 수 없습니다. 따라서 "산화철(Fe2O3)과 물의 반응"이 제법이 아닌 것입니다.
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17. 다음 반응에서 얻어지는 최종 생성물 ㉡은?

  1. 에틸벤젠(ethyl benzene)
  2. 스타이렌(styrene)
  3. 톨루엔(toluene)
  4. 자일렌(xylene)
(정답률: 59%)
  • 반응식에서 물 분자가 탈수하면서 생성된 물질인 "피로카본산(Phthalic anhydride)"과 "아세트산(Acetic acid)"은 반응에 참여한 원료들과는 구조가 다르므로 최종 생성물이 될 수 없습니다. 따라서, 최종 생성물은 "스타이렌(styrene)"입니다. 이는 에틸벤젠의 분자 내에서 벤젠 고리에서 하나의 수소가 제거되어 생기는 공합물로, 반응식에서 에틸벤젠이 스타이렌으로 탈수되는 과정이 일어나기 때문입니다. 톨루엔과 자일렌도 에틸벤젠과 마찬가지로 벤젠 고리에서 수소가 제거되어 생기는 공합물이지만, 반응식에서 이들이 스타이렌으로 탈수되는 과정이 일어나지 않기 때문에 최종 생성물이 될 수 없습니다.
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18. 지글러－나타(Ziegler－Natta) 촉매에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 유기금속 복합물로 전형적인 촉매는 TiCl4와 (CH3CH2)3Al을 반응시켜 만들 수 있다.
  2. 지글러－나타 촉매로 에틸렌을 중합하면 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 얻을 수 있다.
  3. 중간체로 라디칼이 생성되며 곁사슬 생성을 위한 분자 간 수소 이동이 일어나기 쉽다.
  4. 불균일계 촉매뿐만 아니라 균일계 촉매로도 개발된다.
(정답률: 58%)
  • "중간체로 라디칼이 생성되며 곁사슬 생성을 위한 분자 간 수소 이동이 일어나기 쉽다."가 옳지 않은 설명입니다. 지글러-나타 촉매는 중간체로 카르바니온을 생성하며, 이는 곁사슬 생성을 위한 분자 간 탈수소 반응에 이용됩니다. 따라서 라디칼 생성과는 관련이 없습니다.
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19. 리그닌, 헤미셀룰로오스, 펙틴, 지방산, 로진 등 다른 물질들과 결합하고 있는 탄수화물로서 식물 세포벽을 만드는 주요 물질은?

  1. 셀룰로오스(cellulose)
  2. 수크로오스(sucrose)
  3. 전분(starch)
  4. 검(gum)
(정답률: 79%)
  • 셀룰로오스는 식물 세포벽을 구성하는 주요 성분 중 하나이며, 다른 물질들과 결합하여 강력한 구조를 형성합니다. 이에 비해 수크로오스, 전분, 검 등은 식물 내에서 에너지 저장 및 전달 등의 역할을 하지만, 세포벽을 구성하는 물질은 아닙니다. 따라서 셀룰로오스가 정답입니다.
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20. 활성점 상실을 일으켜 촉매를 비활성화하는 화학적 현상은?

  1. 파울링(fouling)
  2. 상변화
  3. 소결(sintering)
  4. 피독(poisoning)
(정답률: 60%)
  • 활성점 상실은 촉매의 활성점이 더 이상 활성화되지 않는 현상을 말합니다. 이는 촉매 표면에 물질이 흡착되어 활성점을 막는 피독(poisoning) 현상으로 인해 발생합니다. 따라서 정답은 "피독(poisoning)"입니다.
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