[9급 지방직 공업화학] 17년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

석탄화도가 가장 높은 것은 무연탄이다.
석탄화도는 식물질이 매몰된 뒤 열과 압력으로 탄소 함량이 높아지고 휘발분·수분이 줄어든 정도로, 이탄 → 아탄 → 갈탄 → 역청탄 → 무연탄 순으로 높아진다.
아탄: 이탄 다음 단계로 석탄화가 가장 덜 진행되어 수분·휘발분이 많다.
갈탄: 아탄보다는 진행되었으나 탄소 함량이 낮고 수분이 많다.
역청탄: 갈탄보다 높지만 휘발분이 남아 있어 무연탄보다는 석탄화도가 낮다.

옳지 않은 것은 온도가 낮을수록 평형이 왼쪽으로 이동한다는 설명이다.
암모니아 합성은 열을 내놓는 발열 반응이므로, 르샤틀리에 원리에 따라 온도를 낮추면 열을 방출하는 정반응 쪽, 즉 오른쪽으로 평형이 이동한다.
산화철 촉매: 활성화 에너지를 낮춰 반응 속도를 높인다(평형 위치는 바꾸지 않음).
암모니아 제거: 생성물 농도가 줄어 이를 보충하는 정반응 쪽으로 평형이 이동한다.
고압 조건: 기체 몰수가 4 mol에서 2 mol로 줄어드는 반응이므로 압력이 높을수록 암모니아 생성에 유리하다.

폴리에틸렌글리콜형 계면활성제는 물에서 이온으로 해리되지 않는 비이온형이다.
이 계열은 에틸렌옥사이드 사슬의 에터 산소가 물과 수소 결합하여 친수성을 얻으므로 전하를 띠지 않는다.
황산염형: 친수기가 황산 에스터 음이온이므로 음이온형이다.
암모늄염형: 친수기가 4차 암모늄 양이온이므로 양이온형이다.
카복실산염형: 비누처럼 친수기가 카복실산 음이온이므로 음이온형이다.

산 무수물과 알코올이 반응하면 에스터와 카복실산이 생성된다.
알코올의 산소가 무수물의 카보닐 탄소를 친핵 공격하고, 다른 쪽 아실기가 카복실산 이탈기로 떨어져 나간다.
$(\mathrm{RCO})_2\mathrm{O} + \mathrm{R'OH} \rightarrow \mathrm{RCOOR'} + \mathrm{RCOOH}$
에터와 에스터: 에터는 생성되지 않는다. 무수물의 연결 산소는 이탈기 쪽 카복실산으로 간다.
알코올과 에터: 알코올은 반응물이며 에터 결합은 형성되지 않는다.
알코올과 카복실산: 알코올은 소모되는 반응물이고, 에스터가 반드시 생성된다.

산도 순서는 염산 > 아세트산 > 페놀 > 에탄올이다.
염산은 강산이고, 아세트산은 카복실산 음이온이 두 산소에 공명 안정화되어 페놀보다 강하다. 페놀은 페녹사이드 음이온이 벤젠 고리에 공명 분산되어 에탄올보다 훨씬 강한 산이다.
페놀을 아세트산보다 앞에 둔 배열: 페녹사이드는 음전하가 탄소 위로도 퍼져 카복실레이트보다 덜 안정하므로 아세트산이 더 강하다.
에탄올을 페놀보다 앞에 둔 배열: 에톡사이드는 공명 안정화가 없어 에탄올이 가장 약한 산이다.
에탄올을 아세트산보다 앞에 둔 배열: 알코올은 카복실산보다 산도가 매우 낮다.

에스터화 수율을 높이는 방법으로 옳지 않은 것은 수산화 소듐을 첨가하는 것이다.
피셔 에스터화는 산 촉매 하의 가역 반응이므로, 염기를 넣으면 아세트산이 아세트산 음이온으로 중화되어 친전자성을 잃고 반응이 진행되지 않는다. 또한 염기는 생성된 에스터를 비누화(가수분해)시킨다.
생성되는 물을 계 밖으로 제거: 생성물을 제거하면 평형이 정반응 쪽으로 이동한다.
에탄올을 과량 사용: 반응물을 과량 넣으면 평형이 에스터 쪽으로 이동한다.
황산을 촉매로 사용: 카보닐 산소를 양성자화해 반응 속도를 높이고 탈수 작용으로 물도 붙잡는다.

R 배열인 것은 에틸·아이소프로필·프로필·메틸이 결합한 탄소를 가진 화합물이다.
CIP 우선순위는 아이소프로필 > 프로필 > 에틸 > 메틸이다. 가장 낮은 메틸을 보는 사람 반대쪽으로 두고 보면 1→2→3 순서가 시계 방향이므로 R이다.
OH·CH(2)OH·COOH·CH(3)가 결합한 화합물: OH > COOH > CH(2)OH > CH(3) 순서가 반시계 방향이 되어 S이다.
Br·Cl·CH(2)I·CH(3)가 결합한 화합물: Br > Cl > CH(2)I > CH(3) 순서가 반시계 방향이 되어 S이다.
OH·H·에틸·아이소프로필이 결합한 화합물: OH > 아이소프로필 > 에틸 > H 순서가 반시계 방향이 되어 S이다.

수소 첨가 후 유지의 요오드가는 감소하므로, 증가한다는 설명이 옳지 않다.
요오드가는 유지 100 g에 부가되는 요오드의 양으로 불포화도(이중 결합 수)를 나타낸다. 수소 첨가로 이중 결합이 줄면 요오드가도 낮아진다.
이중 결합을 단일 결합으로 변화: 수소 첨가의 본질이다.
액상 유지가 굳는 경화와 경화유: 포화도가 높아져 융점이 올라가 고체화되며, 이를 경화유라 한다.
백금·니켈 촉매: 공업적으로는 주로 니켈 촉매가 쓰이며 백금 등 귀금속도 사용 가능하다.

자유 라디칼 중합의 실시 방법(중합 방식)에 해당하지 않는 것은 리빙 중합이다.
라디칼 중합은 반응 매질에 따라 괴상·용액·현탁·유화 중합으로 나뉜다. 리빙 중합은 정지·연쇄이동 반응이 없는 중합 메커니즘의 특성에 따른 분류로, 음이온 중합에서 대표적으로 나타난다.
용액 중합: 단량체와 개시제를 용매에 녹여 중합하며 열 제거가 쉽다.
현탁 중합: 물에 단량체 액적을 분산시키고 단량체에 녹는 개시제로 중합한다.
유화 중합: 유화제 미셀 안에서 수용성 개시제로 중합하며 고분자량을 빠르게 얻는다.

전도성 고분자에 해당하지 않는 것은 폴리이미드이다.
전도성 고분자는 주사슬을 따라 π 전자가 연속 공액되어 있어 도핑 시 전기가 통한다. 폴리이미드는 내열성이 뛰어난 절연성 엔지니어링 플라스틱이다.
폴리디아세틸렌: 이중·삼중 결합이 교대로 이어진 공액 주사슬을 가진다.
폴리아닐린: 방향족 고리와 질소가 공액된 대표적 전도성 고분자이다.
폴리파라페닐렌: 벤젠 고리가 파라 위치로 이어져 주사슬 전체가 공액된다.

폴리스타이렌은 축합 중합이 아니라 부가(사슬) 중합으로 합성하므로 이 설명이 옳지 않다.
스타이렌은 비닐기의 이중 결합이 열리며 연결되는 단량체로, 물 같은 부생성물 없이 라디칼·이온 중합으로 고분자가 된다.
폴리비닐클로라이드: 비닐클로라이드의 자유 라디칼 중합(주로 현탁 중합)으로 합성한다.
나일론 6: ε-카프로락탐의 고리가 열리는 개환 중합으로 합성한다.
폴리우레탄: 섬유(스판덱스), 접착제, 탄성체, 발포체 등으로 널리 쓰인다.

효소에 결합해 활성을 나타내게 하는 금속 이온은 조효소가 아니라 보조인자(활성제)이므로 이 설명이 옳지 않다.
조효소는 비타민 B군 유래 물질처럼 효소에 결합해 작용을 돕는 유기 분자를 말하며, 금속 이온과 구분된다.
단백질이 주성분: 효소는 아미노산이 펩타이드 결합으로 연결된 단백질이다.
기질 특이성: 활성 부위 구조에 맞는 특정 기질에만 작용한다.
온도·pH 영향: 단백질이므로 최적 온도·pH가 있고 벗어나면 변성되어 활성이 떨어진다.

인산 비료의 인 함량은 오산화 인 $(\mathrm{P_2O_5})$ 기준으로 나타낸다.
비료 성분은 관행적으로 산화물로 환산해 표시하며, 질소는 N, 인산은 $\mathrm{P_2O_5}$, 칼리는 $\mathrm{K_2O}$로 나타낸다. 인 원소가 +5 산화 상태인 무수 인산의 질량 백분율이 기준이다.
$\mathrm{PO_3}$: 메타인산 이온의 조성으로, 함량 표시 기준이 아니다.
$\mathrm{P_2O_3}$: 삼산화 인(인 +3)으로, 비료 표시와 무관하다.
$\mathrm{PO_4}$: 인산 이온의 조성일 뿐 비료 성분 표시에 쓰지 않는다.

크기가 작은 순서는 아데닌 < 뉴클레오티드 < 유전자 < 염색체이다.
아데닌은 염기 하나이고, 여기에 당과 인산이 붙은 것이 뉴클레오티드다. 뉴클레오티드가 수없이 이어진 DNA의 특정 구간이 유전자이며, 많은 유전자를 담은 DNA가 단백질과 응축된 것이 염색체다.
유전자를 가장 작게 둔 배열: 유전자는 수많은 뉴클레오티드로 이루어지므로 염기나 뉴클레오티드보다 크다.
유전자를 아데닌보다 작게 둔 배열: 아데닌은 유전자를 구성하는 염기의 일부이다.
뉴클레오티드를 가장 크게 둔 배열: 뉴클레오티드는 유전자와 염색체를 이루는 단위체이므로 이들보다 작다.

옳은 것은 ㄷ과 ㄹ이다.
n-파라핀은 등유·경유 유분에서 분자체 흡착 등으로 분리해 세제 원료 등에 쓰며, 수소화 정제는 수소화(분해) 반응으로 황·질소 등 불순물을 제거하는 공정이다.
ㄱ: 등유·경유는 상압 증류로 얻지만, 윤활유는 상압 잔유를 다시 감압 증류해서 얻으므로 틀리다.
ㄴ: 나프타는 원유의 상압 증류에서 직접 얻는 유분이며, 오히려 나프타를 열분해해 에틸렌 등을 만드므로 틀리다.

메타자일렌을 파라자일렌으로 바꾸는 것은 알킬화가 아니라 이성질화(isomerization) 공정이므로 이 설명이 옳지 않다.
두 자일렌은 분자식이 같고 메틸기 위치만 다르므로 메틸기가 새로 붙는 알킬화가 아니라 고리 위 위치가 재배열되는 반응이다.
접촉 분해: 무거운 유분을 촉매로 분해해 고옥탄가 가솔린을 만든다.
수소화탈황: 유분 속 황 화합물을 수소와 반응시켜 황화 수소로 제거한다.
접촉 개질: 직쇄 탄화수소를 가지 달린 탄화수소나 방향족으로 바꿔 옥탄가를 높인다.

헤미셀룰로오스는 단당류가 아니라 여러 당이 결합한 다당류이므로 이 설명이 옳지 않다.
헤미셀룰로오스는 자일로스·만노스 등 여러 단당이 연결된 가지 달린 다당류로, 셀룰로오스와 함께 세포벽을 이룬다.
가장 많은 성분이 셀룰로오스: 목재 성분 중 셀룰로오스 비중이 가장 크다.
셀룰로오스의 구성 단위가 글루코오스: 글루코오스가 β-1,4 결합으로 이어진 다당류다.
리그닌의 결합 작용: 방향족 고분자로 섬유와 세포 사이를 굳게 접착해 강도를 준다.

탄산소다 제법이 아닌 것은 Haber법이다.
Haber법은 질소와 수소로 암모니아를 합성하는 공정이다.
$\mathrm{N_2} + 3\mathrm{H_2} \rightleftharpoons 2\mathrm{NH_3}$
Leblanc법: 소금을 황산으로 망초로 만든 뒤 석회석·석탄과 가열해 탄산소다를 얻는다.
Solvay법: 소금물에 암모니아와 이산화 탄소를 넣어 탄산수소 나트륨을 침전시킨 뒤 하소한다.
염안소다법: 암모니아소다법을 변형해 염화 암모늄을 부산물로 회수하며 탄산소다를 얻는다.

염기성 비료로만 묶인 것은 석회질소와 용성인비이다.
석회질소(칼슘 사이안아마이드)는 분해 과정에서 수산화 칼슘을 내고, 용성인비는 마그네슘·칼슘 규산염을 포함해 토양을 알칼리화하는 대표적 염기성 비료이다.
염안과 염화 포타슘: 염 자체는 중성이지만 작물이 양이온을 흡수한 뒤 산이 남는 생리적 산성 비료이다.
요소와 과린산석회: 요소는 중성, 과린산석회는 유리 인산을 포함한 산성 비료이다.
황안과 중과린산석회: 황안은 생리적 산성, 중과린산석회는 화학적 산성 비료이다.

올바른 순서는 ㄱ → ㄹ → ㄷ → ㄴ(도포 → 저온 열처리 → 노광 → 현상)이다.
웨이퍼에 감광제를 회전 도포한 뒤, 소프트 베이킹으로 용매를 날려 막을 굳히고, 마스크를 통해 빛을 쬐는 노광을 거쳐, 마지막에 현상으로 패턴을 드러낸다.
저온 열처리를 도포보다 먼저 두는 배열: 열처리는 도포된 감광막의 용매를 제거하는 단계이므로 도포 뒤에 와야 한다.
저온 열처리를 현상 뒤 맨 끝에 두는 배열: 감광막의 용매를 노광 전에 날려 두어야 하므로 열처리가 마지막에 올 수 없다.
현상 뒤에 도포를 두는 배열: 감광제가 없으면 노광·현상 자체가 성립하지 않는다.