9급 지방직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2009-05-23)

9급 지방직 공무원 공업화학
(2009-05-23 기출문제)

목록

1. 1997년 12월 교토의정서에서 규정한 온실효과 가스에 대한 배출규제 대상 기체가 아닌 것은?

  1. 메탄(CH4)
  2. 아산화질소(N2O)
  3. 육플루오르화황(SF6)
  4. 포스겐(COCl2)
(정답률: 88%)
  • 포스겐은 온실효과 가스 중 하나가 아닙니다. 포스겐은 유독성이 있으며, 인체에 유해한 영향을 미칩니다. 따라서 교토의정서에서는 포스겐을 배출규제 대상 기체로 규정하지 않았습니다.
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2. 출발물질로부터 니트로화, 수소화, 포스겐화 공정을 거쳐서 제조되는 화합물은?

  1. MDI (methylenediisocyanate)
  2. PC (polycarbonate)
  3. ADN (adiponitrile)
  4. TDI (toluene diisocyanate)
(정답률: 46%)
  • 출발물질로부터 니트로화, 수소화, 포스겐화 공정을 거쳐서 제조되는 화합물은 TDI (toluene diisocyanate)입니다. TDI는 톨루엔을 출발물질로 사용하며, 이를 니트로화, 수소화, 포스겐화하여 제조됩니다. 이 과정을 거치면서 TDI는 이소시아네이트 기능성을 가지게 되어 폴리우레탄 등의 중요한 화합물의 원료로 사용됩니다.
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3. 다음 금속들의 공통적인 특징이 아닌 것은?

  1. 공기 중에서 산소와 쉽게 반응한다.
  2. 물과 반응하여 염기성 수산화물을 생성한다.
  3. 이소프로필 알코올 속에 보관하면 안전하다.
  4. 불꽃 반응에서 독특한 색을 띈다.
(정답률: 67%)
  • 이소프로필 알코올은 물과 반응하여 염기성 수산화물을 생성하고, 공기 중에서 산소와 쉽게 반응하여 화재 위험이 있기 때문에 이소프로필 알코올 속에 보관하면 안전하다는 것은 옳지 않다. 따라서 정답은 "이소프로필 알코올 속에 보관하면 안전하다." 이다.
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4. 다음 중 연료전지에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 내연기관에 비하여 전환효율이 매우 높다.
  2. 일반적으로 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시킨다.
  3. 일반적으로 산화전극에는 산소가 사용되고 환원전극에는 수소가 사용된다.
  4. 고온형 연료전지에서 사용되는 전해질은 탄산염, 세라믹산화물 등이다.
(정답률: 60%)
  • 일반적으로 산화전극에는 산소가 사용되고 환원전극에는 수소가 사용된다는 설명은 옳은 설명입니다. 이는 연료전지에서 전기화학적 반응이 일어나는 원리이며, 산화전극에서는 연료가 산화되어 전자를 방출하고, 환원전극에서는 산소가 전자를 받아 수소와 결합하여 물을 생성합니다. 따라서, 이 보기에서 옳지 않은 설명은 없습니다.
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5. 옥탄가(octane number) 0과 100의 기준물질로 사용되는 화합물은?

  1. n-Heptane(0), 2,2,4-Trimethylpentane(100)
  2. n-Heptane(0), n-Octane(100)
  3. n-Hexane(0), 2,2,4-Trimethylpentane(100)
  4. n-Octane(0), n-Heptane(100)
(정답률: 72%)
  • 옥탄가는 휘발유의 저항성을 나타내는 지표입니다. 따라서 옥탄가가 높을수록 휘발유는 덜 쉽게 폭발하게 되어 더욱 안전하고 효율적으로 연소됩니다.

    n-Heptane은 옥탄가 0의 기준물질로, 가장 폭발하기 쉬운 화합물입니다. 반면에 2,2,4-Trimethylpentane은 옥탄가 100의 기준물질로, 가장 폭발하기 어려운 화합물입니다. 따라서 이 두 화합물을 기준물질로 사용하여 옥탄가를 측정합니다.

    n-Octane은 옥탄가 100의 기준물질로도 사용되지만, n-Heptane보다는 덜 폭발하기 쉬운 화합물입니다. n-Hexane은 옥탄가 0의 기준물질로 사용될 수 있지만, n-Heptane보다는 덜 폭발하기 쉬운 화합물입니다. 따라서 이 두 화합물은 옥탄가 측정에서는 사용되지 않습니다.

    따라서 옥탄가 0과 100의 기준물질로는 n-Heptane과 2,2,4-Trimethylpentane이 선택되는 것입니다.
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6. 다음 중 산화-환원 반응으로만 짝지워진 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄹ
(정답률: 92%)
  • 산화-환원 반응은 전자의 이동을 통해 일어나는 반응입니다. 이 반응에서 산화는 전자를 잃고 양이온이 되는 것이고, 환원은 전자를 받아 음이온이 되는 것입니다. 따라서, 이 문제에서 산화되는 물질과 환원되는 물질을 찾아보면, "ㄱ"은 전자를 잃어 양이온이 되는 것이고, "ㄴ"은 전자를 받아 음이온이 되는 것입니다. 따라서, "ㄱ, ㄴ"이 산화-환원 반응으로만 짝지워진 것입니다.
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7. 다음 중 비료공업에서 가장 중요하게 포함되는 세 가지 요소는?

  1. N, P, Ca
  2. N, K, Ca
  3. P, Ca, K
  4. N, K, P
(정답률: 83%)
  • 비료공업에서 가장 중요하게 포함되는 세 가지 요소는 질소(N), 인(P), 칼륨(K)입니다. 이는 식물의 생장과 생산성에 매우 중요한 영양소이기 때문입니다. 질소는 식물의 생장과 엽록소 합성에 필요하며, 인은 근간적인 대사 활동과 생식에 필요하며, 칼륨은 식물의 생장과 대사 활동을 조절하고 수분 균형을 유지하는 데 필요합니다. 따라서 비료공업에서는 이 세 가지 요소를 적절하게 조합하여 비료를 생산하고 사용합니다.
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8. 탄산나트륨 제조 방법에서 염화나트륨(NaCl)의 포화 수용액에 이산화탄소와 함께 사용하는 반응물질은?

  1. 수산화나트륨
  2. 암모니아
  3. 산화칼슘
  4. 탄산수소나트륨
(정답률: 50%)
  • 탄산나트륨 제조 방법에서 염화나트륨(NaCl)의 포화 수용액에 이산화탄소(CO2)와 함께 사용하는 반응물질은 암모니아(NH3)입니다. 이는 염화나트륨과 암모니아가 반응하여 염화암모늄(NH4Cl)을 생성하고, 이산화탄소가 더해져서 탄산나트륨(Na2CO3)과 암모늄클로라이드(NH4Cl)가 생성되기 때문입니다.
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9. 다음 중 디아조화 반응을 하는 것은?

  1. 방향족 1차 알코올
  2. 지방족 2차 아민
  3. 지방족 2차 알코올
  4. 방향족 1차 아민
(정답률: 67%)
  • 디아조화 반응은 아민과 질산염이 반응하여 아조화합물을 생성하는 반응입니다. 이 중에서 방향족 1차 아민은 아민의 구조가 방향족이며, 아민 중에서도 1차 아민은 질산염과 반응하여 안정적인 아조화합물을 생성할 수 있기 때문에 디아조화 반응을 합니다. 따라서 정답은 "방향족 1차 아민"입니다.
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10. 톨루엔의 친전자성 방향족 치환반응(Electrophilic aromatic substitution)에서 반응 생성물을 나타낸 것으로 옳지 않은 것은?

(정답률: 16%)
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11. 2-브로모-2-메틸프로페인(2-Bromo-2-methylpropane)분자를 다음과 같은 조건에서 반응시킬 때 주로 일어날 수 있는 반응은?

  1. SN1 반응
  2. SN2 반응
  3. E1 반응
  4. E2 반응
(정답률: 47%)
  • 2-브로모-2-메틸프로페인은 3차 알킬 할로겐화물이므로, E2 반응이 주로 일어납니다. E2 반응은 1단계 반응으로서, 베이스가 치환작용과 동시에 β-수소를 탈취하여 더 안정적인 알켄을 생성하는 반응입니다. 이 반응은 2차, 3차 알킬 할로겐화물에서 일어나며, 고온에서 일어나는 경향이 있습니다. 따라서, 위의 반응 조건에서는 E2 반응이 주로 일어날 것입니다.
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12. 에탄올을 산화시키면 아세트알데히드가 되는데 한 번 더 산화시키면 어떤 물질이 되는가?

  1. 아세톤
  2. 아세트산
  3. 프로판올
  4. 에틸렌
(정답률: 77%)
  • 에탄올을 산화시키면 아세트알데히드가 되고, 이를 한 번 더 산화시키면 아세트산이 된다. 이는 아세트알데히드가 카르복실기를 가지고 있어서 산화될 수 있기 때문이다. 따라서 정답은 "아세트산"이다.
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13. Buta-1,3-diene이 브롬(Br2)과 부가반응을 할 때 브롬원자가 결합되는 탄소의 위치는?

  1. 2, 4
  2. 2, 3
  3. 1, 4
  4. 1, 3
(정답률: 69%)
  • Buta-1,3-diene은 1,3-다이엔으로 두 개의 이중결합을 가지고 있습니다. 브롬과의 부가반응에서는 브롬원자가 이중결합 중 하나의 탄소에 결합하여 가산물을 형성합니다. 이 때, 브롬원자가 결합하는 탄소의 위치는 이중결합 중에서 가장 안정적인 위치인 즉, 부분적인 양이 가장 적은 위치를 선호합니다. 이는 곧 공유결합의 극성 때문입니다.

    따라서, Buta-1,3-diene에서는 이중결합 중 첫 번째 탄소와 세 번째 탄소가 가장 안정적인 위치이며, 이 중에서도 첫 번째 탄소가 부분적인 양이 더 적으므로 브롬원자는 첫 번째 탄소에 결합하게 됩니다. 따라서 정답은 "1, 4"입니다.
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14. 케톤(ketone) 화합물이 Grignard 시약(RMgX)과 반응하여 얻어지는 화합물은?

  1. 1차 알코올
  2. 2차 알코올
  3. 3차 알코올
  4. 3가 알코올
(정답률: 50%)
  • Grignard 시약은 카르보닐 화합물과 반응하여 알코올을 생성하는데, 케톤은 카르보닐 화합물의 일종입니다. 따라서 케톤과 Grignard 시약이 반응하면 3차 알코올이 생성됩니다. 이는 Grignard 시약이 카르보닐 화합물의 탄소에 결합하여 중간체를 생성하고, 이 중간체가 물과 반응하여 3차 알코올을 생성하기 때문입니다.
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15. 질소질 비료의 종류 중 요소의 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 질소분을 46% 함유하고 있으며 비료효과가 크다.
  2. 흡습성이 큰 단점이 있다.
  3. 물에 녹으면 염기성을 나타낸다.
  4. 암모니아와 이산화탄소를 고온 고압에서 반응시켜 얻는다.
(정답률: 65%)
  • "물에 녹으면 염기성을 나타낸다."가 옳지 않은 것은, 질소질 비료는 물에 녹을 때 산성을 나타내기 때문입니다. 이는 비료 내부의 질소가 물과 반응하여 아황산과 질산을 생성하기 때문입니다.
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16. 에틸렌글리콜의 공업적인 생산방법 중의 하나는 에탄올을 원료로 사용하여 제조된다. 제조과정 중에서 일어나지 않는 반응은?

  1. 수화반응
  2. 탈수반응
  3. 부분산화반응
  4. 이성화반응
(정답률: 60%)
  • 에틸렌글리콜의 생산과정에서 일어나는 반응은 대부분 수화반응과 탈수반응이지만, 이성화반응은 일어나지 않습니다. 이는 에틸렌글리콜이 이미 이성질체가 하나인 화합물이기 때문입니다. 이성화반응은 분자 내에서 이성질체가 다른 화합물로 변화하는 반응으로, 이미 이성질체가 하나인 에틸렌글리콜에서는 일어나지 않습니다. 따라서 이성화반응은 에틸렌글리콜의 생산과정에서 일어나지 않는 반응입니다.
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17. 미생물의 발효에 의해 A라는 생성물을 생산하고자 배양 실험을 수행하였다. 시간에 따른 생성물의 농도변화가 아래 그림과 같이 얻어졌다. 이 경우 생성물의 생산성(productivity)이 가장 높은 시점은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉢
  4. ㉣
(정답률: 65%)
  • 생산성은 단위 시간당 생산물의 양을 의미한다. 따라서 이 문제에서는 생성물 농도의 변화율이 가장 높은 시점이 생산성이 가장 높은 시점이 된다. 그래프를 보면 시간 2에서 3으로 넘어가는 구간에서 생성물 농도의 변화율이 가장 크므로, 정답은 "㉡"이 된다.
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18. 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 중합반응을 통하여 얻어지는 섬유는?

  1. 나일론 6,6계 섬유
  2. 폴리에스테르계 섬유
  3. 아크릴계 섬유
  4. 폴리올레핀계 섬유
(정답률: 70%)
  • 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 중합반응을 통해 얻어지는 섬유는 폴리에스테르계 섬유입니다. 이는 이들 물질이 중합되어 결합된 고분자 구조를 가지고 있기 때문입니다. 이러한 구조는 섬유의 내구성과 탄성을 높여주며, 또한 가볍고 부드러운 특성을 가지고 있어 의류 등 다양한 용도로 사용됩니다.
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19. 중합반응 중에서 단위체들이 결합할 때 물과 같은 간단한 분자들이 떨어져 나가면서 중합체를 형성하는 것은?

  1. 양이온 중합
  2. 음이온 중합
  3. 축합중합
  4. 라디칼 중합
(정답률: 84%)
  • 축합중합은 단위체들이 결합할 때 물과 같은 간단한 분자들이 떨어져 나가면서 중합체를 형성하는 반응입니다. 이는 단위체들이 결합할 때 생성되는 물과 같은 간단한 분자들이 중합체 형성에 기여하게 되는 것을 의미합니다. 따라서, "축합중합"이 정답입니다.
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20. 다음 중 RCOONa는 어떤 계면활성제인가?

  1. 비이온성 계면활성제
  2. 음이온성 계면활성제
  3. 양이온성 계면활성제
  4. 양쪽성 계면활성제
(정답률: 50%)
  • RCOONa는 카르복실산의 나트륨염으로, 카르복실산은 음이온이기 때문에 RCOONa는 음이온성 계면활성제입니다.
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