9급 국가직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2022-04-02)

9급 국가직 공무원 공업화학 2022-04-02 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 국가직 공무원 공업화학 2022-04-02 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 국가직 공무원 공업화학
(2022-04-02 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 용액 중의 금속 이온을 환원제로 환원시켜 물체 표면에 도금하는 방법은?

  1. 전착(electrodeposition)
  2. 전기도금(electroplating)
  3. 무전해 도금(electroless plating)
  4. 전기이동 코팅(electrophoretic coating)
(정답률: 38%)
  • 무전해 도금은 외부 전원을 사용하지 않고, 용액 내의 환원제를 이용하여 금속 이온을 환원시켜 표면에 석출시키는 방법입니다.

    오답 노트
    전착 및 전기도금: 외부 전원을 사용하는 전기화학적 방법
    전기이동 코팅: 전하를 띤 도료 입자를 전기장으로 이동시켜 코팅하는 방법
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2. 계면활성제의 용도로 적절하지 않은 것은?

  1. 가교제
  2. 분산제
  3. 습윤제
  4. 유화제
(정답률: 43%)
  • 계면활성제는 서로 섞이지 않는 두 상의 계면 장력을 낮추는 물질로, 유화제, 분산제, 습윤제 등으로 사용됩니다. 반면 가교제는 고분자 사슬 간의 화학적 결합을 형성하여 망상 구조를 만드는 물질로 계면활성제와는 그 역할이 완전히 다릅니다.
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3. 알루미나(Al2O3)의 제조에 이용되는 공정은?

  1. Bayer 공정
  2. Reppe 공정
  3. Solvay 공정
  4. Wacker 공정
(정답률: 38%)
  • 보크사이트 광석에서 수산화알루미늄을 추출하고 이를 소성하여 알루미나($Al_{2}O_{3}$)를 제조하는 대표적인 공정은 Bayer 공정입니다.

    오답 노트
    Reppe 공정: 아세틸렌을 이용한 합성
    Solvay 공정: 탄산나트륨 제조
    Wacker 공정: 에틸렌을 아세트알데히드로 산화
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4. 4-에틸-3-메틸헵테인(4-ethyl-3-methylheptane) 분자 1개당 수소 원자 개수는?

  1. 20
  2. 22
  3. 24
  4. 26
(정답률: 65%)
  • 알케인(Alkane)의 일반식 $C_{n}H_{2n+2}$를 이용하여 수소 원자 수를 계산합니다.
    4-에틸-3-메틸헵테인의 탄소 수를 합산하면 헵테인(7개) + 에틸(2개) + 메틸(1개) = 총 10개입니다.
    ① [기본 공식] $H = 2n + 2$
    ② [숫자 대입] $H = 2 \times 10 + 2$
    ③ [최종 결과] $H = 22$
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5. 고분자의 분자량을 측정하는 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 광산란법
  2. 점도측정법
  3. 적외선 분광법
  4. 겔 투과 크로마토그래피
(정답률: 42%)
  • 적외선 분광법(IR)은 분자의 작용기(functional group)를 분석하여 화학적 구조와 성분을 확인하는 정성 분석법이며, 분자량을 측정하는 방법이 아닙니다.

    오답 노트
    광산란법, 점도측정법, 겔 투과 크로마토그래피(GPC): 모두 고분자의 분자량 또는 분자량 분포를 측정하는 대표적인 방법임
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6. 석유 유분에 함유된 메르캅탄(mercaptan)을 산화시켜 제거하는 정제법은?

  1. 알킬화
  2. 스위트닝
  3. 수소화 분해
  4. 수소화 정제
(정답률: 55%)
  • 석유 유분에 포함된 불쾌한 냄새의 원인인 메르캅탄(mercaptan)을 산화시켜 제거함으로써 제품의 냄새를 없애고 품질을 높이는 정제 공정을 스위트닝(Sweetening)이라고 합니다.
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7. (S)-2-Butanol의 입체 구조로 옳은 것은?

(정답률: 56%)
  • Cahn-Ingold-Prelog(CIP) 우선순위 규칙에 따라 우선순위를 정하면 $OH$ (1순위) $>$ $CH_{2}CH_{3}$ (2순위) $>$ $CH_{3}$ (3순위) $>$ $H$ (4순위)입니다. 최우선순위인 $H$가 뒤쪽(점선)으로 향했을 때, 1 $\rightarrow$ 2 $\rightarrow$ 3 순서가 시계 반대 방향으로 회전하므로 (S) 구조인 가 정답입니다.
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8. 염산의 공업적 제조에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 43%)
  • 염산의 제조법 중 합성염산은 $HCl$가스를 물에 흡수시켜 만들며, 부생염산은 유기합성 공정의 부산물로 생성된 $HCl$을 회수하여 제조합니다.
    ㄴ. 합성염산의 제조 과정은 발열 과정이다: 맞음
    ㄷ. 부생염산은 유기합성 공정에서 생성된 $HCl$을 회수하며 제조한다: 맞음

    오답 노트
    합성염산은 $H_{2}O$와 $Cl_{2}$를 반응시켜 제조한다: $Cl_{2}$와 $H_{2}$를 반응시켜 $HCl$가스를 만든 후 물에 흡수시키는 것이므로 틀림
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9. 질산(HNO3)을 제조하는 오스트발트 공정(Ostwald process)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 암모니아(NH3)를 출발 물질로 사용한다.
  2. 공정의 첫 단계에서 이산화질소(NO2)가 생성된다.
  3. 공정을 구성하는 세 단계 모두 발열 반응이다.
  4. 공정 전체를 통해 N의 산화수는 증가한다.
(정답률: 52%)
  • 오스트발트 공정의 첫 단계는 암모니아($NH_{3}$)를 촉매 하에 산화시켜 일산화질소($NO$)를 생성하는 과정입니다. 이산화질소($NO_{2}$)는 이후 단계에서 일산화질소가 추가로 산화되며 생성됩니다.

    오답 노트
    암모니아를 출발 물질로 사용함: 맞음
    세 단계 모두 발열 반응임: 맞음
    N의 산화수 증가: $NH_{3}$(-3) $\rightarrow$ $NO$(+2) $\rightarrow$ $NO_{2}$(+4) $\rightarrow$ $HNO_{3}$(+5)로 증가함
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10. 방향족 화합물로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 56%)
  • 제시된 세 화합물 모두 휭켈 규칙(Hückel's rule)을 만족하는 방향족 화합물입니다.
    ㄱ. 피리딘: 6$\pi$ 전자계의 헤테로 고리 화합물
    ㄴ. 피롤: 질소의 비공유 전자쌍이 참여하는 6$\pi$ 전자계
    ㄷ. 사이클로펜타다이엔 음이온: 탄소 음이온의 전자쌍이 참여하는 6$\pi$ 전자계
    따라서 의 ㄱ, ㄴ, ㄷ 모두 방향족입니다.
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11. 희토류(rare earth) 원소로 옳은 것은?

  1. 리튬(Li)
  2. 백금(Pt)
  3. 바나듐(V)
  4. 네오디뮴(Nd)
(정답률: 52%)
  • 네오디뮴(Nd)은 란타넘족 원소에 속하는 대표적인 희토류 원소입니다.

    오답 노트
    리튬(Li): 알칼리 금속
    백금(Pt): 백금족 귀금속
    바나듐(V): 전이 금속
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12. 화합물명과 화학식을 옳게 짝 지은 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 64%)
  • 각 화합물의 명칭에 맞는 정확한 화학식은 다음과 같습니다.
    폼산: $HCOOH$
    아세트산: $CH_{3}COOH$
    벤조산: $C_{6}H_{5}COOH$
    따라서 의 첫 번째 행이 정답입니다.
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13. 상업적 생산을 위해 라디칼 중합을 이용하는 고분자로 적절하지 않은 것은?

  1. 폴리에틸렌(polyethylene)
  2. 폴리스타이렌(polystyrene)
  3. 폴리프로필렌(polypropylene)
  4. 폴리염화비닐[poly(vinyl chloride)]
(정답률: 33%)
  • 폴리프로필렌은 라디칼 중합 시 사슬 이동 반응이 빈번하게 일어나 입체 규칙성 제어가 어렵기 때문에, 상업적으로는 지글러-나타 촉매를 이용한 배위 중합법으로 생산합니다.
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14. 다음 중 수소/탄소 원자수 비가 가장 큰 것은?

  1. 석탄
  2. 석유
  3. 가솔린
  4. 천연가스
(정답률: 46%)
  • 수소/탄소 원자수 비($\text{H/C}$ ratio)는 탄소 사슬이 짧고 포화도가 높을수록 큽니다. 천연가스의 주성분인 메탄($\text{CH}_4$)은 $\text{H/C}$ 비가 $4$로, 석탄, 석유, 가솔린보다 월등히 높습니다.
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15. 탄소수 5~9 범위의 탄화수소를 성분으로 가지며, 올레핀 제조에 사용되는 것은?

  1. 나프타
  2. 천연가스
  3. 합성가스
  4. 액화 석유가스
(정답률: 60%)
  • 나프타는 원유의 증류 과정에서 얻어지는 탄소수 $5 \sim 9$ 범위의 탄화수소 혼합물로, 석유화학 공정의 기초 원료가 되어 에틸렌, 프로필렌과 같은 올레핀 제조에 사용됩니다.
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16. 효소에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 52%)
  • 효소의 기질 특이성과 가수분해 작용에 대한 문제입니다.
    라이페이즈(lipase)는 지질을, 아밀레이즈(amylase)는 전분을 각각 가수분해하는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    락테이즈(lactase): 유당(lactose)을 포도당과 갈락토오스로 가수분해하는 효소입니다.
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17. 비타민 C 생산의 대표적 원료로 옳은 것은?

  1. 락트산(lactic acid)
  2. 리보오스(ribose)
  3. 자일로오스(xylose)
  4. 글루코오스(glucose)
(정답률: 27%)
  • 비타민 C(아스코르브산)의 상업적 생산 공정에서는 글루코오스(glucose)를 기본 원료로 사용하여 화학적 또는 미생물적 전환 과정을 통해 합성합니다.
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18. 유지에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 47%)
  • 유지의 화학적 성질과 구조에 대한 문제입니다.
    비누화가는 유지 $1\text{g}$을 비누화하는 데 필요한 $\text{KOH}$의 $\text{mg}$수로 측정하며, 식물성 기름은 주로 트리글리세라이드와 지방산으로 구성됩니다. 또한 천연 불포화 지방산은 $\text{cis}$ 구조가 $\text{trans}$ 구조보다 훨씬 우세하게 나타납니다.

    오답 노트
    아라키돈산: 다가 불포화 지방산입니다.
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19. 중합반응에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 음이온 중합에서는 HCl이나 H2SO4와 같은 산을 개시제로 사용한다.
  2. 자유라디칼 중합에서는 과산화물을 라디칼 개시제로 사용할 수 있다.
  3. 축합중합에서는 작은 분자가 제거되면서 단량체들이 결합하여 고분자를 만든다.
  4. 서로 다른 종류의 단량체들을 혼합 중합하여 만든 고분자를 공중합체라 한다.
(정답률: 39%)
  • 음이온 중합은 강염기(예: 부틸리튬)를 개시제로 사용하여 탄소 음이온을 생성시키는 반응입니다. $HCl$이나 $H_{2}SO_{4}$와 같은 산은 양이온 중합의 개시제로 사용됩니다.

    오답 노트
    자유라디칼 중합: 과산화물 등의 라디칼 개시제 사용
    축합중합: 물, 메탄올 등 작은 분자가 빠져나오며 결합
    공중합체: 두 종류 이상의 단량체가 결합한 고분자
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20. 연료전지에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 고체산화물 연료전지는 천연가스를 연료공급원으로 사용할 수 있다.
  2. 알칼리 연료전지가 작동할 때, 전해질에서 주된 전하 운반체는 알칼리 양이온이다.
  3. 작동 온도는 고체산화물 연료전지가 알칼리 연료전지보다 높다.
  4. 고출력(high power) 응용에는 고체산화물 연료전지가 알칼리 연료전지보다 적합하다.
(정답률: 36%)
  • 알칼리 연료전지(AFC)의 전해질에서 주된 전하 운반체는 알칼리 양이온이 아니라 음이온인 수산화 이온($OH^{-}$)입니다.

    오답 노트
    고체산화물 연료전지(SOFC)는 고온 작동으로 인해 내부 개질이 가능하여 천연가스를 직접 사용할 수 있으며, 고출력 응용에 적합합니다.
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