9급 국가직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2023-04-08)

9급 국가직 공무원 공업화학 2023-04-08 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 국가직 공무원 공업화학 2023-04-08 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 국가직 공무원 공업화학
(2023-04-08 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 수소 결합을 이루지 않는 것은?

  1. 에탄올(ethanol)
  2. 불화수소(hydrogen fluoride)
  3. 아세트산(acetic acid)
  4. 다이에틸에터(diethyl ether)
(정답률: 58%)
  • 수소 결합은 전기 음성도가 매우 큰 F, O, N 원자에 결합된 H 원자가 인접한 분자의 F, O, N 원자와 강한 정전기적 인력을 가질 때 발생합니다.
    에탄올, 불화수소, 아세트산은 모두 O-H 또는 F-H 결합을 가지고 있어 수소 결합이 가능하지만, 다이에틸에터는 산소 원자가 탄소와만 결합되어 있고 H가 직접 결합되어 있지 않아 수소 결합을 형성할 수 없습니다.
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2. 화학적으로는 중성이지만 영양성분이 식물에 흡수된 이후 산성을 나타내는 비료로 옳은 것은?

  1. 석회
  2. 요소
  3. 염화칼륨
  4. 용성인비
(정답률: 73%)
  • 염화칼륨은 화학적으로는 중성 염이지만, 식물에 흡수된 후 칼륨 이온($\text{K}^{+}$)이 이용되고 남은 염소 이온($\text{Cl}^{-}$)이 수소 이온과 결합하거나 대사 과정에서 산성을 띠게 하여 토양 및 식물체 내에서 산성 비료로 작용합니다.
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3. 탄산나트륨의 용도로 적절하지 않은 것은?

  1. 비누 제조
  2. 유리 제조
  3. 암모니아 제조
  4. 글루탐산소다 제조
(정답률: 62%)
  • 탄산나트륨은 유리, 비누, 글루탐산소다 제조 등 다양한 산업적 용도로 쓰이지만, 암모니아 제조의 원료나 용도로는 사용되지 않습니다.
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4. [Cr(NH3)5Cl]Cl2에서 크로뮴(Cr)의 산화수는?

  1. ＋1
  2. ＋2
  3. ＋3
  4. ＋4
(정답률: 67%)
  • 화합물 전체의 전하량 합은 0이며, 각 리간드의 산화수를 고려하여 중심 금속의 산화수를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$x + (NH_{3} \times 5) + (Cl \times 1) + (Cl \times 2) = 0$$
    ② [숫자 대입]
    $$x + (0 \times 5) + (-1 \times 1) + (-1 \times 2) = 0$$
    ③ [최종 결과]
    $$x = +3$$
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5. 아세톤의 공업적 제조법으로 적절하지 않은 것은?

  1. Hock 공정
  2. 프로필렌(propylene)의 직접 산화
  3. 아이소프로필알코올(isopropyl alcohol)의 공기 산화
  4. 에피클로로하이드린(epichlorohydrin)의 가수분해
(정답률: 58%)
  • 아세톤의 공업적 제조법으로는 Hock 공정, 프로필렌의 직접 산화, 아이소프로필알코올의 산화 등이 사용되지만, 에피클로로하이드린의 가수분해는 아세톤 제조법이 아닙니다.
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6. 전해 전지에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 53%)
  • 전해 전지는 외부에서 전기 에너지를 공급하여 자발적으로 일어나지 않는 비자발적 화학 반응을 강제로 일으키는 장치입니다.

    오답 노트
    산화 전극: 전해 전지에서 산화 전극(애노드)은 (+)극임
    연료 전지: 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 갈바니 전지(자발적 전지)에 해당함
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7. 비료에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. N, P2O5, SO3 중 2가지 이상을 함유하면 복합비료로 분류한다.
  2. 화성비료는 비료 성분을 단순 혼합하여 만든다.
  3. 고도화성비료는 저도화성비료에 비해 저장 효율이 낮다.
  4. 과인산석회와 석회질 비료를 섞으면 비료 효과가 감소한다.
(정답률: 64%)
  • 과인산석회와 석회질 비료를 혼합하면 인산 성분이 불용성인 인산칼슘으로 침전되어 식물이 흡수하기 어려워지므로 비료 효과가 감소합니다.

    오답 노트
    N, P$_{2}$O$_{5}$, K$_{2}$O 중 2가지 이상 함유 시 복합비료: SO$_{3}$가 아닌 K$_{2}$O가 기준임
    화성비료: 화학적 반응을 통해 제조함
    고도화성비료: 저도화성비료보다 저장 효율 및 안정성이 높음
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8. 다음 반응의 주 생성물 ㉠이 과량의 물과 반응할 때 주로 생성되는 것은?

  1. 에탄올(ethanol)
  2. 에틸렌글라이콜(ethylene glycol)
  3. 아세트산(acetic acid)
  4. 아세트알데하이드(acetaldehyde)
(정답률: 67%)
  • 에틸렌의 산화 반응과 수화 반응을 묻는 문제입니다.
    제시된 반응식 $\text{CH}_{2}=\text{CH}_{2} + \frac{1}{2}\text{O}_{2} \xrightarrow[250\sim300\text{ }^{\circ}\text{C}, 10\sim30\text{ atm}]{\text{Ag}} ㉠$에서 생성물 ㉠은 에틸렌옥사이드($\text{C}_{2}\text{H}_{4}\text{O}$)입니다. 이 에틸렌옥사이드가 과량의 물과 반응(수화)하면 에틸렌글라이콜이 생성됩니다.
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9. 프로필렌(propylene)을 원료로 생산되는 석유화학 제품이 아닌 것은?

  1. 염화알릴(allyl chloride)
  2. 아세트산바이닐(vinyl acetate)
  3. 아크릴로나이트릴(acrylonitrile)
  4. 아이소프로필알코올(isopropyl alcohol)
(정답률: 58%)
  • 프로필렌($\text{CH}_{3}\text{CH}=\text{CH}_{2}$)을 원료로 하는 제품을 찾는 문제입니다.
    염화알릴, 아크릴로나이트릴, 아이소프로필알코올은 모두 프로필렌으로부터 합성되지만, 아세트산바이닐은 에틸렌과 아세트산의 반응으로 생성되는 에틸렌 계열 제품입니다.
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10. 계면활성제의 임계마이셀농도(critical micelle concentration) 측정 방법으로 적절하지 않은 것은?

  1. 타원편광법
  2. 표면장력법
  3. 색소가용화법
  4. 전기전도도법
(정답률: 58%)
  • 임계마이셀농도(CMC)는 계면활성제가 마이셀을 형성하기 시작하는 농도로, 표면장력의 급격한 변화, 전기전도도의 기울기 변화, 색소의 가용화 정도 등을 통해 측정합니다.

    오답 노트
    타원편광법: 주로 분자의 배향이나 결정성을 분석하는 방법으로 CMC 측정과는 무관합니다.
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11. P와 O의 형식전하를 옳게 짝 지은 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 79%)
  • 형식전하(Formal Charge)는 원자가 전자의 수에서 비공유 전자 수와 공유 결합 수의 절반을 뺀 값으로 계산합니다.
    P의 경우: $5 - 0 - \frac{4 \times 2}{2} = +1$ (결합선 4개, 비공유 전자 0개)
    O의 경우: $6 - 4 - \frac{1 \times 2}{2} = -1$ (결합선 1개, 비공유 전자 4개)
    따라서 P는 $+1$, O는 $-1$입니다.
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12. 다음 구조식을 갖는 고분자는?

  1. 폴리에스터(polyester)
  2. 폴리우레아(polyurea)
  3. 폴리우레탄(polyurethane)
  4. 폴리아마이드(polyamide)
(정답률: 65%)
  • 제시된 구조식 을 보면 아미드 결합($-NH-CO-$)이 반복되는 구조임을 알 수 있습니다.
    이러한 아미드 결합을 기본 단위로 하는 고분자를 폴리아마이드(polyamide)라고 합니다.
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13. 실리콘 반도체의 제조 공정을 진행 순서대로 옳게 나열한 것은?

  1. 감광제 도포→노광→산화→식각
  2. 감광제 도포→산화→식각→노광
  3. 산화→감광제 도포→노광→식각
  4. 산화→식각→감광제 도포→노광
(정답률: 53%)
  • 실리콘 반도체 제조의 기본 공정 순서는 웨이퍼 표면에 절연막을 형성하고, 회로 패턴을 그리기 위해 감광제를 바른 뒤, 빛을 쏘아 패턴을 전사하고, 불필요한 부분을 깎아내는 순서로 진행됩니다.
    따라서 산화 $\rightarrow$ 감광제 도포 $\rightarrow$ 노광 $\rightarrow$ 식각 순이 정답입니다.
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14. 사슬중합과 단계중합에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 53%)
  • 사슬중합과 단계중합의 특징을 분석합니다.

    사슬중합에서는 시간이 지남에 따라 고분자 사슬의 성장이 빠르게 일어나므로 평균 분자량 증가 속도가 점차 느려지며, 단계중합에서는 반응 초기 단량체가 빠르게 소모되므로 단량체 소모 속도가 느려집니다.

    오답 노트
    사슬중합은 개시제가 반드시 필요하다: 열중합처럼 개시제 없이 반응하는 경우도 존재함
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15. 탈수소반응(dehydrogenation)의 반응물과 생성물의 짝으로 옳지 않은 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 62%)
  • 탈수소반응은 분자에서 수소($H_2$)가 제거되면서 불포화 결합이 형성되는 반응입니다.

    아세트알데하이드가 에탄올이 되는 과정은 수소 첨가 반응(환원 반응)이므로 탈수소반응이 아닙니다.

    오답 노트
    n-뷰테인 $\rightarrow$ n-뷰틸렌: 수소 제거됨
    에틸벤젠 $\rightarrow$ 스타이렌: 수소 제거됨
    n-헵테인 $\rightarrow$ 톨루엔: 수소 제거 및 고리화됨
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16. 10몰의 에테인다이아민(ethanediamine)과 10몰의 아디프산(adipic acid)이 반응하여 합성된 고분자에서 말단 카르복실기의 총량이 0.1몰일 때, 고분자의 수평균 분자량은? (단, 합성된 고분자에서 반복단위의 분자량은 170이고, 말단기 분자량은 무시한다)

  1. 8,500
  2. 17,000
  3. 34,000
  4. 68,000
(정답률: 64%)
  • 평균중합도($DP$)는 전체 단량체의 몰수를 말단기의 몰수로 나누어 구하며, 수평균 분자량은 여기에 반복단위 분자량을 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $DP = \frac{n_0}{n_e}$ , $$M_n = DP \times M_0$$
    ② [숫자 대입] $DP = \frac{10}{0.1} = 100$ , $$M_n = 100 \times 170$$
    ③ [최종 결과] $M_n = 17,000$
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17. 지용성 비타민으로만 묶은 것은?

  1. 비타민 A, 비타민 C, 비타민 E
  2. 비타민 A, 비타민 D, 비타민 K
  3. 비타민 B, 비타민 D, 비타민 K
  4. 비타민 C, 비타민 D, 비타민 E
(정답률: 74%)
  • 비타민은 용해성에 따라 지용성과 수용성으로 나뉩니다. 지용성 비타민은 $\text{A, D, E, K}$이며, 수용성 비타민은 $\text{B}$ 복합체와 $\text{C}$입니다. 따라서 비타민 $\text{A, D, K}$가 묶인 구성이 정답입니다.
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18. 원유 성분의 질량 함량에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 57%)
  • 원유의 일반적인 성분 함량을 분석하면 다음과 같습니다.
    ㄱ. 수소($\text{H}$)의 함량이 질소($\text{N}$)보다 훨씬 큽니다. (옳음)
    ㄴ. 포화 탄화수소인 파라핀계가 불포화 탄화수소인 올레핀계보다 함량이 큽니다. (옳음)
    ㄷ. 나프텐계 탄화수소는 고리형 포화 탄화수소이며, 벤젠은 방향족 탄화수소로 서로 다른 분류에 속합니다. (틀림)
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19. α-결합을 갖는 포도당 중합체 (가)와 β-결합을 갖는 포도당 중합체 (나)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 아밀로스는 (가)에 해당한다.
  2. 사람은 (가)를 소화하지 못한다.
  3. (가)는 레이온(rayon)의 공업적 생산에 이용된다.
  4. (나)는 수소 결합을 하여 물에 잘 녹는다.
(정답률: 59%)
  • 포도당의 $\alpha$-결합 중합체인 (가)는 녹말(아밀로스, 아밀로펙틴)이며, $\beta$-결합 중합체인 (나)는 셀룰로오스입니다. 아밀로스는 $\alpha$-1,4 결합을 가진 대표적인 다당류이므로 (가)에 해당합니다.

    오답 노트
    사람은 (가)를 소화하지 못한다: 아밀라아제에 의해 소화 가능함
    (가)는 레이온 생산에 이용된다: 셀룰로오스인 (나)가 이용됨
    (나)는 물에 잘 녹는다: 강한 수소 결합으로 섬유상을 형성하여 물에 잘 녹지 않음
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20. 다음 반응의 생성물로 적절한 것은?

(정답률: 59%)
  • 트라이글리세라이드(지방)가 $\text{NaOH}$와 반응하여 비누화 반응이 일어나면 글리세롤과 지방산염이 생성되며, 이후 $\text{H}_{3}\text{O}^{+}$를 이용한 산 촉매 가수분해를 통해 최종적으로 글리세롤과 지방산이 생성됩니다.
    따라서 생성물은 가 됩니다.
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