[9급 국가직 공업화학] 11년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

수평균분자량은 16,000 g/mol이다.
공식: $\bar{M}_n=\dfrac{\sum w_i}{\sum (w_i/M_i)}$
각 몰수: $\dfrac{100}{1.0\times10^4}=0.010$, $\dfrac{50}{2.5\times10^4}=0.002$, $\dfrac{50}{1.0\times10^5}=0.0005\ \mathrm{mol}$
전체 몰수 $0.0125\ \mathrm{mol}$, 전체 질량 $200\ \mathrm{g}$
$\bar{M}_n=\dfrac{200}{0.0125}=16000\ \mathrm{g/mol}$
수평균은 분자 개수(몰수) 기준이라 몰수가 많은 저분자량 성분 쪽으로 치우친다.

탄화도가 높아지는 순서는 이탄 → 갈탄 → 역청탄 → 무연탄이다.
식물이 매몰된 뒤 시간이 지나며 산소·수소가 빠지고 탄소 함량이 증가하는 순서로 탄화가 진행된다. 이탄이 가장 덜 탄화되었고 무연탄이 가장 많이 탄화되었다.
갈탄을 이탄보다 앞에 둔 순서: 이탄이 갈탄보다 탄화도가 낮다.
무연탄을 역청탄보다 앞에 둔 순서: 무연탄이 탄소 함량이 가장 높은 최고 단계이다.

HLB는 친수성과 친유성의 균형을 수치로 나타낸 것이므로, 용해도가 크게 변하는 온도라는 설명이 옳지 않다.
용해도가 급변하는 온도는 이온성 계면활성제의 크라프트점(비이온성은 흐림점)이다. HLB 값이 클수록 친수성이 커서 O/W 유화제·세정제로, 작을수록 W/O 유화제로 쓰인다.
계면에 흡착해 계면에너지를 낮춘다: 계면활성제의 정의이다.
CMC 전후로 수용액 성질이 크게 변한다: 표면장력·전도도 등이 CMC에서 꺾인다.
긴 탄화수소 소수부와 극성 친수부로 구성: 양친매성 구조로 옳다.

안트라센의 일염소 치환체는 3종류이다.
안트라센의 수소는 대칭에 따라 세 무리로 나뉜다.
- 바깥 고리의 다리목 옆 자리 1·4·5·8 위치(4개)
- 바깥 고리의 가운데 자리 2·3·6·7 위치(4개)
- 가운데 고리의 9·10 위치(2개)
같은 무리의 수소는 대칭 조작으로 서로 겹치므로 어느 것을 치환해도 같은 화합물이 된다. 따라서 1-, 2-, 9-클로로안트라센의 세 가지만 생긴다.

알라닌과 세린으로 만들 수 있는 다이펩타이드는 두 종류이므로, 한 개라는 설명이 옳지 않다.
펩타이드는 N-말단과 C-말단의 방향성이 있어 Ala-Ser와 Ser-Ala가 서로 다른 화합물이다(같은 아미노산끼리의 Ala-Ala, Ser-Ser까지 치면 더 많다).
쌍극성 이온으로 존재: 분자 내 -COOH가 -N$\mathrm{H}_{2}$에 양성자를 주어 쯔비터 이온이 된다.
산성 용액에서 양이온: -N${\mathrm{H}_{3}}^{+}$, -COOH 형태로 양이온이 된다.
아마이드 결합으로 회전 제한: 펩타이드 결합은 공명으로 부분 이중결합 성질을 가져 평면이다.

옳지 않은 짝은 폴리(에틸렌 글라이콜)과 -(OC$\mathrm{H}_{2}$C$\mathrm{H}_{2}$O)- 반복단위이다.
PEG의 반복단위는 -(OC$\mathrm{H}_{2}$C$\mathrm{H}_{2}$)- 또는 -(C$\mathrm{H}_{2}$C$\mathrm{H}_{2}$O)-이다. 제시된 단위를 이으면 -O-O- 결합이 생겨 과산화물 사슬이 되므로 잘못이다.
폴리에틸렌 -(C$\mathrm{H}_{2}$C$\mathrm{H}_{2}$)-: 옳다.
PMMA -(C$\mathrm{H}_{2}$C(C$\mathrm{H}_{3}$)(COOC$\mathrm{H}_{3}$))-: 메타크릴산메틸의 반복단위로 옳다.
폴리아크릴로나이트릴 -(C$\mathrm{H}_{2}$CH(CN))-: 옳다.

접촉개질은 방향족·가지 달린 탄화수소를 만들어 옥탄가를 높이므로, 직쇄 탄화수소가 생성되도록 한다는 설명이 옳지 않다.
직쇄 파라핀은 옥탄가가 낮으므로, 개질에서는 백금계 촉매로 탈수소·고리화·이성화를 일으켜 방향족과 이소파라핀을 늘린다.
접촉분해: 촉매로 고비점 유분을 분해해 고옥탄가 가솔린을 얻는다.
비스브레이킹: 중질 잔유의 점도를 낮추는 완만한 열분해이다.
수소화분해: 수소 가압하 촉매로 고비점 유분을 가솔린 등으로 분해한다.

친핵체는 C$\mathrm{H}_{3}$N$\mathrm{H}_{2}$와 $\mathrm{H}_{2}$O이다.
친핵체는 비공유 전자쌍(또는 음전하)을 내주어 전자가 부족한 원자와 결합하는 화학종이다. 메틸아민의 질소와 물의 산소는 비공유 전자쌍을 가진다.
N$\mathrm{O}_{2}$: 홀전자를 가진 라디칼로, 전자를 내주는 친핵체로 분류되지 않는다(양이온 N${\mathrm{O}_{2}}^{+}$는 친전자체).
$\mathrm{H}^{+}$: 전자가 전혀 없는 대표적 친전자체이다.

측정할 수 있는 물성은 평균분자량과 불포화도이다.
비누화값은 유지 1 g을 비누화하는 KOH mg 수로 평균분자량에 반비례하고, 아이오딘값은 유지 100 g에 첨가되는 $\mathrm{I}_{2}$의 g 수로 불포화도를 나타낸다. 산값은 유리 지방산 양을 나타낸다.
아세틸기 함량: 아세틸값으로 측정한다.
OH 농도: 수산기값(하이드록실값)으로 측정한다.

비스페놀과 방향족 다이카복실산의 축합으로 얻는 투명한 엔지니어링 플라스틱은 폴리아릴레이트에 대한 설명이므로 페놀수지 설명으로 옳지 않다.
페놀수지는 페놀과 폼알데하이드의 축합으로 얻는 열경화성 수지이다. 산 촉매에서는 노볼락, 염기 촉매에서는 레졸이 생긴다.
베이클라이트로 알려진 열경화성 수지: 옳다.
산 촉매에서 열가소성 노볼락이 생긴다: 옳다.
전기적 성질·내약품성이 우수하나 알칼리에 약하다: 옳다.

중과린산석회는 인광석을 인산으로 분해해 만들므로, 염산으로 분해한다는 설명이 옳지 않다.
인광석을 황산으로 분해하면 석고가 섞인 과린산석회가 되고, 인산으로 분해하면 석고가 생기지 않아 인산 함량이 높은 중과린산석회가 된다.
$\mathrm{Ca_3(PO_4)_2+4H_3PO_4\rightarrow 3Ca(H_2PO_4)_2}$
주원료는 인광석: 옳다.
인산암모늄은 양·음이온 모두 비료 작용: N${\mathrm{H}_{4}}^{+}$는 질소, 인산 이온은 인산 성분이다.
과린산석회는 C$a_{3}$(P$\mathrm{O}_{4}$)${}_{2}$를 황산으로 분해: 옳다.

암모니아 합성은 발열 반응이므로 온도가 높을수록 평형 수율이 낮아진다. 따라서 온도가 높을수록 수율이 높아진다는 설명이 옳지 않다.
$\mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons 2NH_3}$는 발열이고 기체 몰수가 줄어드는 반응이므로, 르 샤틀리에 원리에 따라 저온·고압이 평형에 유리하다.
압력이 높을수록 수율 증가: 기체 몰수가 줄어드는 쪽으로 이동하므로 옳다.
공간속도를 크게 하면 암모니아 농도 감소: 접촉 시간이 짧아져 평형에 덜 도달하므로 옳다.
철 촉매가 근간: 산화철에 촉진제를 넣은 철 촉매를 쓰므로 옳다.

(A)는 아세트알데하이드(C$\mathrm{H}_{3}$CHO), (B)는 알돌(C$\mathrm{H}_{3}$CH(OH)C$\mathrm{H}_{2}$CHO)이다.
아세틸렌에 물을 첨가하면 엔올(비닐알코올)을 거쳐 곧바로 아세트알데하이드로 토토머화한다. 아세트알데하이드 2분자는 염기 촉매에서 알돌 축합해 3-하이드록시뷰탄알이 된다.
알돌을 수소화하면 C$\mathrm{H}_{3}$CH(OH)C$\mathrm{H}_{2}$C$\mathrm{H}_{2}$OH(1,3-뷰테인다이올)가 되고, 이를 탈수하면 뷰타다이엔이 된다.
(A)를 C$\mathrm{H}_{2}$=CHOH로 본 조합: 비닐알코올은 불안정해 아세트알데하이드로 바뀌며, (B)도 수소화 생성물과 맞지 않는다.
(A) 에틸렌 글라이콜, (B) C$\mathrm{H}_{2}$(OH)C$\mathrm{H}_{2}$C$\mathrm{H}_{2}$CHO인 조합: 아세틸렌 수화로 다이올이 생기지 않으며, 이 (B)를 수소화하면 1,4-뷰테인다이올이 되어 반응식의 생성물과 다르다.
(A) 에틸렌 글라이콜, (B) C$\mathrm{H}_{3}$CH(OH)C$\mathrm{H}_{2}$CHO인 조합: (B)는 맞지만 아세틸렌에 물이 첨가되면 다이올이 아니라 아세트알데하이드가 생긴다.

주생성물 (A)는 m-나이트로벤조산(3-나이트로벤조산)이다.
-COOH는 고리의 전자를 끌어가는 메타 지향성 불활성화기이다. 오르토·파라 공격 시 생기는 중간체는 양전하가 카복실기가 붙은 탄소에 놓이는 불리한 공명 구조를 포함하므로, 메타 치환이 우세하다.
o-나이트로벤조산: 오르토 공격은 불리해 주생성물이 아니다.
p-나이트로벤조산: 파라 공격도 불리하다.
COOH와 N$\mathrm{O}_{2}$가 같은 탄소에 붙은 구조: 방향족성이 깨진 구조로 생기지 않는다.

배합비료는 원료 비료를 화학반응 없이 단순히 섞은 것이므로, 혼합 과정에서 화학반응을 일으킨 것이라는 설명이 옳지 않다.
화학반응을 거쳐 여러 성분을 한 알갱이에 담은 것은 화성비료이다.
3요소를 N, $\mathrm{P}_{2}$$\mathrm{O}_{5}$, $\mathrm{K}_{2}$O의 %로 표시: 비료 성분 표시 방식이다.
습식인산은 황산 분해 후 석고를 여과: 옳다.
복합비료는 2성분 이상 함유: 옳다.

상압증류로 생성되는 것은 나프타와 등유이다.
상압증류에서는 끓는점 순으로 LPG·나프타·등유·경유가 나오고 상압 잔사유가 남는다. 윤활유 유분은 끓는점이 높아 열분해를 피하려고 잔사유를 감압증류해 얻는다.
나프타: 상압증류의 경질 유분이다.
등유: 상압증류의 중간 유분이다.
윤활유: 감압증류 제품이다.

퓨린 염기는 아데닌·구아닌, 피리미딘 염기는 타이민·사이토신이므로, 아데닌+타이민을 퓨린으로 묶은 설명이 옳지 않다.
DNA에서는 A-T, G-C가 짝을 이루므로 퓨린(A+G)과 피리미딘(T+C)의 몰 비율이 같다(샤가프 규칙).
RNA의 당은 리보스: 옳다.
RNA는 타이민 대신 유라실, 일부는 효소로 변형: 옳다.
RNA는 단일 가닥이라 스스로 접혀 3차 구조 형성: tRNA 등이 그 예로 옳다.

솔베이법과 관련 없는 반응은 식염의 황산 분해와 황화나트륨-탄산칼슘 반응으로, 둘 다 르블랑법의 단계이다.
솔베이법은 암모니아를 포화한 식염수에 C$\mathrm{O}_{2}$를 불어 NaHC$\mathrm{O}_{3}$를 침전시키고, 이를 하소해 N$a_{2}$C$\mathrm{O}_{3}$를 얻으며, 여액의 N$\mathrm{H}_{4}$Cl은 석회유로 처리해 암모니아를 회수한다.
NaCl + $\mathrm{H}_{2}$S$\mathrm{O}_{4}$ → NaHS$\mathrm{O}_{4}$ + HCl: 르블랑법의 망초(황산나트륨) 제조 단계이다.
2NaHC$\mathrm{O}_{3}$ → N$a_{2}$C$\mathrm{O}_{3}$ + C$\mathrm{O}_{2}$ + $\mathrm{H}_{2}$O: 솔베이법의 하소 단계이다.
2N$\mathrm{H}_{4}$Cl + Ca(OH)${}_{2}$ → 2N$\mathrm{H}_{3}$ + …: 솔베이법의 암모니아 회수 단계이다.
N$a_{2}$S + CaC$\mathrm{O}_{3}$ → 탄산나트륨 + CaS: 르블랑법의 흑회 생성 단계이다.

가장 저온에서 작동하는 연료전지는 고분자전해질형(PEMFC)이므로, 인산형이라는 설명이 옳지 않다.
고분자전해질형은 수소이온 전도성 고분자막을 전해질로 써서 저온에서 작동하고 소형·단순 구조로 만들 수 있어 수송용·가정용에 쓰인다. 인산형은 이보다 높은 온도에서 작동한다.
반응물이 외부에서 지속 공급: 연료전지의 정의이다.
인산형·용융탄산염형·고체산화물형·고분자전해질형: 대표 종류이다.
화학에너지를 직접 전기로 바꿔 효율이 높고 공해가 적다: 옳다.

거치지 않으면 섬유 간 결합이 약해 강도가 낮아지는 과정은 고해(beating)이다.
고해는 펄프 섬유를 기계적으로 두드려 피브릴화·팽윤시켜 섬유 표면적을 늘리고, 섬유 사이 수소결합을 강화해 종이 강도를 높인다.
초지: 지료를 망 위에서 탈수해 종이를 뜨는 공정이다.
칼렌더링: 롤로 눌러 표면을 평활하게 하고 두께를 고르게 한다.
사이징: 액체(잉크) 침투를 막는 처리이다.