9급 국가직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2024-03-23)

9급 국가직 공무원 공업화학 2024-03-23 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 국가직 공무원 공업화학 2024-03-23 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 국가직 공무원 공업화학
(2024-03-23 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 다음 중 수용액에서 산의 세기가 가장 약한 화합물은?

  1. HF
  2. HI
  3. HBr
  4. HCl
(정답률: 62%)
  • 할로겐화 수소산의 산성 세기를 비교하는 문제입니다.
    같은 족 원소의 경우, 원자 반지름이 커질수록 결합 에너지가 약해져 수소 이온($\text{H}^{+}$)이 더 잘 떨어져 나옵니다. 따라서 $\text{F} < \text{Cl} < \text{Br} < \text{I}$ 순으로 산성이 강해지므로, 반지름이 가장 작은 $\text{HF}$가 가장 약한 산입니다.
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2. 다음 석유 제품 중 구성 성분의 평균 탄소 수가 가장 많은 것은?

  1. 등유
  2. 디젤
  3. 가솔린
  4. 아스팔트
(정답률: 65%)
  • 석유 제품은 증류 온도와 끓는점이 높을수록 분자량이 크고 탄소 수가 많습니다. 아스팔트는 원유 증류 과정의 최하단 잔사유로, 구성 성분의 탄소 수가 가장 많고 분자량이 가장 큽니다.
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3. DNA와 RNA에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. RNA의 당은 리보오스(ribose)이다.
  2. DNA에 있는 4종류의 염기는 아데닌(A), 우라실(U), 시토신(C), 구아닌(G)이다.
  3. 수소결합은 DNA가 이중 나선구조를 가지는 데 기여한다.
  4. 유전정보를 저장하고 있는 DNA는 핵산(nucleic acid)의 한 종류이다.
(정답률: 84%)
  • DNA를 구성하는 4종류의 염기는 아데닌(A), 티민(T), 시토신(C), 구아닌(G)입니다. 우라실(U)은 DNA가 아닌 RNA에서 티민 대신 발견되는 염기입니다.
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4. 섬유 식물 또는 목재를 기계적, 화학적으로 처리하여 얻은 셀룰로오스(cellulose) 섬유의 집합체는?

  1. 펄프(pulp)
  2. 레티놀(retinol)
  3. 나프타(naphtha)
  4. 글리세린(glycerin)
(정답률: 53%)
  • 섬유 식물이나 목재를 처리하여 얻은 셀룰로오스 섬유의 집합체를 펄프(pulp)라고 합니다.

    오답 노트
    레티놀: 비타민 $A_1$
    나프타: 원유 증류 시 $35\sim220^{\circ}\text{C}$ 범위에서 유출되는 탄화수소 혼합물
    글리세린: 비누, 화장품 등에 쓰이는 점성 액체
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5. 원유의 상압 증류(distillation) 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 탄화수소의 혼합물을 끓는점 차이로 분리한다.
  2. 증류탑의 위쪽으로 갈수록 끓는점이 높은 성분이 분리된다.
  3. 원유 중의 염분을 제거하는 전처리 공정인 탈염 조작이 필요하다.
  4. 증류액(distillate)의 일부를 환류(reflux)시켜 제품의 순도를 조절한다.
(정답률: 53%)
  • 증류탑은 하단으로 갈수록 온도가 높고 상단으로 갈수록 온도가 낮습니다. 따라서 끓는점이 낮은 성분이 위쪽으로 모이고, 끓는점이 높은 성분은 아래쪽으로 분리됩니다.
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6. 미국석유협회(American Petroleum Institute)가 제정한 API도에 따른 원유 분류법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 원유의 비중이 클수록 API도는 작다.
  2. 60°F에서 물과 밀도가 같은 원유의 API도는 10이다.
  3. API도가 20인 원유는 중질유(heavy crude oil)로 분류된다.
  4. API도는 파라핀기유(paraffin-base oil)가 나프텐기유(naphthene-base oil)보다 작다.
(정답률: 48%)
  • API도는 원유의 밀도와 반비례 관계이며, 일반적으로 파라핀계 기유가 나프텐계 기유보다 API도가 더 큽니다.
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7. 원자가 껍질 전자쌍 반발(VSEPR) 이론에 근거할 때, 분자의 성질에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. O3는 비극성이다.
  2. SO3는 비극성이다.
  3. SF4는 비극성이다.
  4. PCl5는 극성이다.
(정답률: 32%)
  • 분자의 기하구조가 대칭적이면 쌍극자 모멘트가 상쇄되어 비극성을 띱니다. $\text{SO}_3$는 평면삼각형 구조로 매우 대칭적이기 때문에 비극성입니다.

    오답 노트
    $\text{O}_3$: 굽은형 구조로 비대칭 $\rightarrow$ 극성
    $\text{SF}_4$: 시소형 구조로 비대칭 $\rightarrow$ 극성
    $\text{PCl}_5$: 삼각쌍뿔형 구조로 대칭 $\rightarrow$ 비극성
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8. 다음에서 설명하는 고분자는?

  1. 페놀 수지(phenol resin)
  2. 폴리카보네이트(polycarbonate)
  3. 폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol))
  4. 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly(ethylene terephthalate))
(정답률: 45%)
  • 제시된 특성을 통해 고분자의 종류를 찾는 문제입니다.
    투명성, 높은 기계적 강도, 내열성 및 내한성을 갖추고 있으며, 특히 포스겐(phosgene)과 비스페놀-A(bisphenol-A)의 축합 중합으로 생성되는 고분자는 폴리카보네이트(polycarbonate)입니다.
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9. 다음 중 포화 지방산은?

  1. 올레산(oleic acid)
  2. 리놀레산(linoleic acid)
  3. 리놀렌산(linolenic acid)
  4. 스테아르산(stearic acid)
(정답률: 69%)
  • 지방산의 포화도에 따른 분류 문제입니다.
    스테아르산(stearic acid)은 탄소 사슬에 이중 결합이 없는 포화 지방산입니다.

    오답 노트
    올레산: 단일 불포화 지방산
    리놀레산, 리놀렌산: 다중 불포화 지방산
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10. 탄소, 수소, 산소 원소로만 구성된 고분자만을 나열한 것은?

  1. 페놀 수지, 폴리에테르, 에폭시 수지
  2. 요소 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄
  3. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄
  4. 폴리아마이드, 폴리우레탄, 에폭시 수지
(정답률: 45%)
  • 고분자를 구성하는 원소를 확인하는 문제입니다.
    페놀 수지, 폴리에테르, 에폭시 수지는 모두 탄소($\text{C}$), 수소($\text{H}$), 산소($\text{O}$)로만 이루어져 있습니다.

    오답 노트
    요소 수지, 멜라민 수지, 폴리아마이드, 폴리우레탄: 질소($\text{N}$) 포함
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11. 다음 중 고분자의 구조와 명칭을 바르게 연결한 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 64%)
  • 고분자의 화학 구조식과 명칭을 매칭하는 문제입니다.
    구조 (가)는 $\text{CN}$기가 포함된 폴리아크릴로나이트릴, (나)는 벤젠 고리가 포함된 폴리스타이렌, (다)는 $\text{Cl}$기가 포함된 폴리염화비닐(폴리비닐 클로라이드), (라)는 에스테르 결합이 포함된 폴리메틸메타크릴레이트입니다.
    따라서 (다)와 폴리염화비닐(poly(vinyl chloride))이 바르게 연결된 것이 정답입니다.
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12. 다음 (가), (나)에 들어갈 용어를 바르게 연결한 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 59%)
  • 나일론 6는 단량체인 $\epsilon$-카프로락탐의 고리 구조가 풀리면서 연결되는 개환중합(ring-opening polymerization) 반응을 통해 제조됩니다. 따라서 (가)는 $\epsilon$-카프로락탐, (나)는 개환중합이 정답입니다.
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13. 다음 반응의 명칭은?

  1. Reppe 반응
  2. Michael 반응
  3. Diels-Alder 반응
  4. Kolbe-Schmitt 반응
(정답률: 28%)
  • 제시된 반응은 $\alpha, \beta$-불포화 카보닐 화합물과 활성 메틸렌 화합물이 염기($C_2H_5ONa$) 촉매 하에 반응하여 탄소-탄소 결합을 형성하는 친핵성 부가 반응으로, 이를 Michael 반응이라고 합니다.
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14. 다음 반응의 주 생성물은?

(정답률: 59%)
  • 벤젠과 아세틸 클로라이드($CH_3COCl$)가 루이스 산 촉매인 $AlCl_3$ 존재 하에 반응하는 프리델-크래프츠 아실화 반응(Friedel-Crafts Acylation)입니다. 벤젠 고리에 아세틸기가 도입되어 주 생성물로 아세토페논 이 생성됩니다.
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15. 암모니아 소다법(Solvay process)의 반응물 또는 생성물이 아닌 것은?

  1. CO2
  2. CaCl2
  3. NH4Cl
  4. NaHSO4
(정답률: 48%)
  • 암모니아 소다법은 소금($NaCl$)과 석회석($CaCO_3$), 암모니아($NH_3$)를 원료로 하여 탄산나트륨($Na_2CO_3$)을 제조하는 공정입니다. 이 과정에서 $CO_2$, $CaCl_2$, $NH_4Cl$ 등이 반응물 또는 생성물로 관여하지만, $NaHSO_4$는 이 공정의 반응 체계에 포함되지 않습니다.
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16. 수소 제조법으로 옳지 않은 것은?

  1. 물을 전기분해하여 제조한다.
  2. 천연가스를 개질하여 제조한다.
  3. 경질유를 탈황시켜 제조한다.
  4. 중질유 또는 석탄을 부분 산화시켜 제조한다.
(정답률: 36%)
  • 경질유를 탈황시키는 공정은 수소를 생성하는 것이 아니라, 오히려 황을 제거하기 위해 수소를 소비하는 과정입니다. 수소는 물의 전기분해, 천연가스 개질, 석탄 및 중질유의 부분 산화 등을 통해 제조합니다.
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17. 천연가스의 수증기 개질 반응으로 생성된 혼합물에서 이산화탄소를 포집ㆍ저장하고 얻은 수소는?

  1. 블루 수소(blue hydrogen)
  2. 그린 수소(green hydrogen)
  3. 그레이 수소(gray hydrogen)
  4. 화이트 수소(white hydrogen)
(정답률: 48%)
  • 천연가스 개질을 통해 생산된 그레이 수소에서 발생하는 이산화탄소를 포집 및 저장(CCS) 기술로 처리하여 탄소 배출을 줄인 수소를 블루 수소라고 합니다.

    오답 노트
    그린 수소: 재생에너지를 이용한 물의 전기분해로 생산
    그레이 수소: 천연가스 개질로 생산(CO2 배출)
    화이트 수소: 자연 상태로 존재하는 수소
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18. 25°C 수용액에서 다음의 표준환원전위(E°red)를 갖는 전극 A, B로 구성된 전지의 기전력[V]은? (단, SHE는 표준수소전극의 전위이다)

  1. 0.6
  2. 1.2
  3. 1.4
  4. 1.8
(정답률: 36%)
  • 전지의 기전력은 두 전극의 표준환원전위 차이로 계산하며, 환원전위가 큰 쪽이 환원전극(cathode), 작은 쪽이 산화전극(anode)이 됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$E_{cell} = E_{cathode} - E_{anode}$$
    ② [숫자 대입]
    $$E_{cell} = -0.2 - (-1.6)$$
    ③ [최종 결과]
    $$E_{cell} = 1.4$$
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19. 계면활성제에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 피리디늄염은 암모늄염형의 계면활성제로서 양이온성이다.
  2. 알킬황산염 수용액의 세정력은 테트라알킬암모늄염을 첨가하면 향상된다.
  3. 유지를 수산화나트륨으로 비누화하여 합성한 비누는 카르복실산염 계면활성제이다.
  4. Hydrophile-Lipophile Balance (HLB) 값이 클수록 친수성이 크다.
(정답률: 34%)
  • 알킬황산염(음이온성) 수용액에 테트라알킬암모늄염(양이온성)을 첨가하면 전하 간의 정전기적 인력으로 인해 서로 결합하여 침전되거나 중화되어 세정력이 오히려 감소합니다.

    오답 노트
    피리디늄염: 질소 원자를 포함한 4차 암모늄염 구조로 양이온성이 맞습니다.
    비누: 유지와 NaOH의 반응으로 생성된 카르복실산염이 맞습니다.
    HLB 값: 수치가 높을수록 친수성 그룹의 비중이 커져 친수성이 강해집니다.
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20. 다음 주기율표를 참고하여 p형 반도체만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 24%)
  • p형 반도체는 14족 원소(Si, Ge)를 13족 원소(B, Al, Ga)로 도핑하여 정공을 생성한 반도체입니다.
    ㄴ. Be(2족)가 도핑된 AlP(13-15족 화합물)는 전하 균형상 p형 특성을 가집니다.
    ㄷ. GaAs(13-15족)에서 15족인 As를 14족인 Ge로 치환하면 전자가 부족해져 p형 반도체가 됩니다.

    오답 노트
    ㄱ. As(15족)가 도핑된 Si(14족)는 n형 반도체입니다.
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