9급 국가직 공무원 공업화학 필기 기출문제복원 (2010-04-10)

9급 국가직 공무원 공업화학
(2010-04-10 기출문제)

목록

1. 가수분해하여 아미노산을 얻을 수 있는 것은?

  1. 단백질
  2. 탄수화물
  3. 유지
  4. 녹말
(정답률: 93%)
  • 가수분해는 단백질을 분해하여 아미노산을 얻는 과정입니다. 따라서 단백질이 가수분해하여 아미노산을 얻을 수 있는 유일한 보기입니다.
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2. 석유정제공정에서 사용하지 않는 증류법은?

  1. 감압증류
  2. 상압증류
  3. 가압증류
  4. 공비증류
(정답률: 67%)
  • 석유정제공정에서는 가압증류를 사용하지 않습니다. 이는 가압증류는 고압으로 인해 장비가 크고 복잡하며 운전이 어렵기 때문입니다. 대신 감압증류, 상압증류, 공비증류 등이 사용됩니다.
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3. 원유를 증류할 때 끓는점이 높은 물질의 순서로 옳은 것은?

  1. ㄱ < ㄴ < ㄹ < ㅁ < ㄷ
  2. ㄱ < ㄴ < ㅁ < ㄹ < ㄷ
  3. ㄱ < ㄹ < ㄴ < ㅁ < ㄷ
  4. ㄷ < ㄹ < ㅁ < ㄴ < ㄱ
(정답률: 60%)
  • 원유를 증류할 때 끓는점이 높은 물질일수록 먼저 증류되므로, 끓는점이 가장 높은 ㄷ이 가장 먼저 증류되고, 그 다음으로 끓는점이 높은 ㅁ, 그리고 ㄹ, ㄴ, ㄱ 순서로 증류됩니다. 따라서 정답은 "ㄱ < ㄴ < ㄹ < ㅁ < ㄷ"입니다.
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4. 수성 가스 변위 과정(water gas shift process)은?

  1. C(s)＋H2O(g) → H2(g)＋CO(g)
  2. CO(g)＋H2O(g) → H2(g)＋CO2(g)
  3. CO(g)＋3H2(g) → CH4(g)＋H2O(g)
  4. C(s)＋2H2(g) → CH4(g)
(정답률: 78%)
  • 수성 가스 변위 과정은 CO와 H2O가 반응하여 H2와 CO2를 생성하는 과정입니다. 이 반응은 열역학적으로 유리하며, CO와 H2O가 상호작용하여 CO2와 H2를 생성하는 것이 이상적인 반응입니다. 따라서 이 반응이 일어나는 것입니다.
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5. 석탄에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 석탄화도란 석탄에 함유된 탄소의 중량％를 의미한다.
  2. 석탄화도가 증가하는 순서는 이탄 < 갈탄 < 역청탄 < 무연탄이다.
  3. 석탄화도가 높은 석탄일수록 지방족 고리(aliphatic ring) 함량이 높다.
  4. 석탄의 H/ C 원자수비가 큰 순서는 석탄화도 순서와 반대이다.
(정답률: 72%)
  • 석탄화도가 높은 석탄일수록 지방족 고리(aliphatic ring) 함량이 높다. (이 설명은 옳은 설명입니다.)

    석탄화도란 석탄에 함유된 탄소의 중량％를 의미하며, 석탄화도가 증가하는 순서는 이탄 < 갈탄 < 역청탄 < 무연탄입니다. 석탄의 H/C 원자수비가 큰 순서는 석탄화도 순서와 반대입니다.
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6. 알킬할라이드(R－X)의 제거반응에서 E2 반응을 나타내는 반응속도식은?

  1. rate＝k[R－X]
  2. rate＝k[R－X]2
  3. rate＝k[R－X][base]
  4. rate＝k[base]2
(정답률: 65%)
  • E2 반응에서는 알킬할라이드(R-X)와 염기(base)가 함께 작용하여 새로운 결합이 형성되고, 동시에 탈수소 반응이 일어나서 알켄(alkene)과 염소이온이 생성됩니다. 이러한 반응은 1차 반응으로서, 알킬할라이드(R-X)의 농도와 염기(base)의 농도에 비례하여 반응속도가 결정됩니다. 따라서, 반응속도식은 rate＝k[R－X][base]가 됩니다.
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7. 키랄 탄소(chiral carbon)가 2개 있는 화합물은?

  1. CH3－CH2－COOH
  2. (CH3)2－C(OH)－COOH
  3. CH3－CH(NH2)－COOH
  4. CH3－CH(OH)－CH(OH)－COOH
(정답률: 91%)
  • 키랄 탄소란 네 개의 서로 다른 기질기가 결합된 탄소 원자를 말합니다. 따라서 CH3－CH(OH)－CH(OH)－COOH은 중앙에 있는 탄소 원자가 네 개의 서로 다른 기질기인 메소형 분자이므로 키랄 탄소가 2개 있는 화합물입니다.
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8. 아래 암모니아 합성의 가역평형반응은 발열반응이다. 따라서 저온이 암모니아 합성에 유리함에도 불구하고 공업적으로 고온 (500℃)에서 반응시키는 이유는?

  1. 폭발의 위험성을 감소시킬 수 있다.
  2. 저온에서는 반응속도가 느려 생산성이 낮다.
  3. 고가 장치재료의 부식이 방지된다.
  4. 사용하는 촉매의 최적온도 제한이 없어진다.
(정답률: 87%)
  • 암모니아 합성 반응은 발열반응이지만, 저온에서는 반응속도가 느려 생산성이 낮아지기 때문에 고온에서 반응시키는 것이 효율적입니다. 따라서 공업적으로는 고온에서 반응시키는 것이 일반적입니다.
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9. 내연기관의 연료인 휘발유 혼합물의 옥탄가(octane number)는 점화시 폭발특성을 나타내는 지표이다. 다음 중 옥탄가의 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 옥탄가는 안티녹킹(antiknocking)성을 나타내는 척도로 활용 된다.
  2. iso－옥탄(2,2,4－trimethylpentane)의 옥탄가를 100, n-헵탄의 옥탄가를 0으로 하여 iso－옥탄의 부피％로 나타낸다.
  3. 일반적으로 옥탄가가 낮을수록 고급휘발유라고 한다.
  4. n-파라핀에서 탄소수가 증가하면 옥탄가는 감소한다.
(정답률: 90%)
  • 일반적으로 옥탄가가 낮을수록 고급휘발유라고 한다는 설명이 옳지 않다. 옥탄가가 높을수록 고급휘발유라고 할 수 있다. 이는 옥탄가가 높을수록 폭발특성이 좋아서 엔진 내에서 더 효율적인 연소가 가능하기 때문이다.
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10. 비료에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 인분 퇴비와 같은 유기질 비료에 비해 화학 비료는 효과가 빨리 나타난다.
  2. 화학비료의 주된 성분은 식물의 성장에 필요한 질소, 인, 칼륨의 세 요소를 포함한다.
  3. CaO나 MgO는 간접비료로서 토양을 약한 산성으로 바꾸어 식물의 성장을 돕는다.
  4. 석회질소나 요소 등은 질소비료에 해당하며, 과린산석회나 용성인비 등은 인산비료에 해당한다.
(정답률: 82%)
  • 옳지 않은 설명은 "CaO나 MgO는 간접비료로서 토양을 약한 산성으로 바꾸어 식물의 성장을 돕는다."입니다. 실제로 CaO나 MgO는 간접비료로서 토양의 pH를 높여줌으로써 산성 토양에서는 식물의 성장을 돕는 역할을 합니다.
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11. 다음의 할로겐산 중 산성이 가장 강한 것은?

  1. 불소산(HF)
  2. 염산(HCl)
  3. 브롬산(HBr)
  4. 요오드산(HI)
(정답률: 91%)
  • 할로겐산의 산성은 결국 수소 이온의 전달 능력에 달려있습니다. 즉, 수소 이온을 가장 쉽게 전달할 수 있는 산이 가장 강한 산입니다. 이에 따라서 요오드산(HI)이 가장 강한 산입니다. 이유는 요오드원자가 전자껍질에 있는 전자쌍의 수가 많아서 결합력이 약하기 때문에 수소 이온을 가장 쉽게 전달할 수 있기 때문입니다.
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12. 다음 중 불포화 탄화수소만 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄹ
  3. ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄷ
(정답률: 88%)
  • 정답은 "ㄴ, ㄹ"입니다.

    이유는 불포화 탄화수소는 반드시 적어도 하나 이상의 이중결합 또는 공극을 가지고 있어야 하기 때문입니다.

    보기에서 "ㄴ"은 이중결합을 가지고 있으며, "ㄹ"은 공극을 가지고 있습니다.

    따라서 "ㄴ, ㄹ"은 불포화 탄화수소이며, 다른 보기는 모두 포화 탄화수소입니다.
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13. 질소비료가 아닌 것은?

  1. 질산암모늄
  2. 질산암모늄과 황산암모늄의 혼합물
  3. 석고와 질산암모늄의 혼합물
  4. 탄산칼슘과 질산암모늄의 혼합물
(정답률: 79%)
  • 석고는 칼슘을 주성분으로 하는 물질이며, 질산암모늄은 질소를 주성분으로 하는 비료입니다. 따라서, "석고와 질산암모늄의 혼합물"은 질소비료가 아닙니다.
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14. 접촉식 황산 제조방법에서 반응기체가 전화기를 통과하여 SO3로 전환된 후 100％ 황산을 제조할 때 가장 적합한 흡수제는?

  1. 순수한 H2O를 사용한다.
  2. 98.3％의 황산용액을 사용한다.
  3. 68.5％의 황산용액을 사용한다.
  4. 25.4％의 황산용액을 사용한다.
(정답률: 알수없음)
  • 접촉식 황산 제조방법에서 SO3가 생성되면, 이를 흡수하여 황산을 만들어야 합니다. 이때, 높은 농도의 황산을 만들기 위해서는 가능한 한 많은 양의 SO3를 흡수해야 합니다. 따라서, 가장 적합한 흡수제는 SO3를 가장 많이 흡수할 수 있는 98.3％의 황산용액입니다. 다른 농도의 황산용액을 사용하면, SO3를 흡수하는 양이 적어져서 높은 농도의 황산을 만들기 어려워집니다.
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15. 1－메틸사이클로헥센(1－Methylcyclohexene)에 HBr을 첨가반응시켰을 때 얻어지는 주생성물(major product)은?

(정답률: 75%)
  • 1-메틸사이클로헥센은 비순환적인 이중결합을 가지고 있으며, HBr과 반응할 때 마크로노프 규칙(Markovnikov's rule)에 따라 더 안정적인 카르보카티온 중간체를 생성합니다. 이 중간체는 2차 카르보카티온으로서, 더 많은 알킬기(메틸기)를 가진 C-3 위치에 생성됩니다. 따라서, HBr과의 첨가반응에서 주생성물은 ""입니다.
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16. 를 산(acid) 존재하에서 가수분해시킬 때 생성되는 화합물로 옳은 것은?

  1. CH3OH＋C2H5COOH
  2. CH3COOH＋C2H5OH
  3. CH3Cl＋C2H5OH
  4. CH3OH＋C2H5OH
(정답률: 73%)
  • 산(acid) 존재하에서 가수분해시키는 것으로 보아 산과 알코올이 반응하여 에스테르를 생성하는 에스터화 반응이 일어날 것입니다. 따라서 보기 중 에스테르를 형성하는 반응식은 "CH3COOH＋C2H5OH" 입니다.
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17. 산화시켰을 때 아세톤이 얻어지는 것은?

  1. CH3CH2CH2OH
(정답률: 73%)
  • 아세톤은 프로판올을 산화시켜 얻어지는데, 이때 산화 반응에서 카본-카본 결합이 끊어지면서 중간체로 프로판알데하이드레이트가 생성됩니다. 이 중간체가 더욱 산화되면 아세톤이 생성됩니다. 따라서 정답은 ""입니다.
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18. 다음 중 엔트로피 변화(ㅿS)의 증가가 예상되는 반응만 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 88%)
  • 반응물인 NH3과 HCl은 기체 상태이고 생성물인 NH4Cl은 고체 상태이므로, 고체가 생성되면서 분자의 자유도가 감소하게 되어 엔트로피가 감소합니다. 따라서 엔트로피 변화(ΔS)의 증가가 예상되는 반응은 "ㄷ, ㄹ" 입니다.
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19. 화합물 A와 Grignard 시약을 반응시켜 3차 알코올을 얻었다. 다음 중 화합물 A에 해당하는 것은?

  1. 아세트알데히드
  2. 에틸렌옥사이드
  3. 포름알데히드
  4. 아세톤
(정답률: 69%)
  • Grignard 시약은 R-MgX 형태로 구성되어 있으며, 이는 카르보닐 화합물과 반응하여 3차 알코올을 생성하는데 사용된다. 따라서, 화합물 A는 카르보닐 화합물이어야 하며, "아세톤"은 카르보닐 화합물 중 가장 간단한 형태이다. 따라서, 정답은 "아세톤"이다.
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20. 혼합산(HNO3/H2SO4)은 방향족 화합물의 니트로화반응(nitration)에 중요한 반응물이다. 혼합산에서 생성되는 화학종은?

  1. NO2+
  2. NO2-
  3. NO2
  4. NO2
(정답률: 75%)
  • 혼합산은 HNO3과 H2SO4로 이루어진 산성 용액이다. 이 용액에서는 HNO3이 NO2+와 H2O로 분해되고, H2SO4는 HSO4-와 H+로 분해된다. 따라서, 혼합산에서 생성되는 화학종은 NO2+이다.
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