5급 공채 2차

2018년 5급 공채 기술 2차 공업화학

문제 4개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (20점)

화학반응의 반응속도는 촉매의 사용에 의해 영향을 받게 된다. 촉매, 반응 및 반응속도에 대한 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
  1. (1) 반응속도에 대해 설명하고, 반응속도상수를 나타내는 아레니우스식(Arrhenius equation)에 영향을 주는 인자들을 통해 반응속도상수를 설명하시오. (6점)
  2. (2) 촉매(catalyst)의 역할을 설명하고, 정촉매와 부촉매에 대해 설명하시오. (6점)
  3. (3) 대부분의 경우, 촉매의 활성은 초기와 동일한 수준으로 유지될 수 없다. 시간이 지남에 따라 촉매의 활성이 저하되는 비활성화(deactivation)현상이 발생하는 이유를 3가지 이상 기술하시오. (8점)

제2문 (25점)

다양한 화학 제품에 포함된 화학물질인 포름알데하이드와 관련하여 다음 물음에 답하시오. (총 25점)
  1. (1) 포름알데하이드의 대표적인 제조법 2가지를 화학반응식을 포함하여 기술하시오. (10점)
  2. (2) 포름알데하이드와 아세트알데하이드를 각각 비극성 용매(ether)에서 ethyl magnesium bromide와 반응 시킨 후 양성자를 첨가시켰을 때, 생성되는 주생성물(major product)을 비교하여 설명하시오. (5점)
  3. (3) 포름알데하이드를 이용하여 합성할 수 있는 대표적인 열경화성 수지 3가지의 명칭과 제조법을 기술하시오. (10점)

제3문 (30점)

고분자 중합반응의 속도와 관련하여 다음 물음에 답하시오. (총 30점)
  1. (1) 아디프산(adipic acid)과 1,10－데칸다이올(1,10-decanediol)의 폴리에스테르화 반응에 있어서 별도의 촉매를 사용하지 않는 경우, 중합반응의 속도식은 k[COOH]3으로 표현될 수 있다. 이때, 반응시간(t)과 카복실기의 전환율(P) 사이의 관계식을 유도하고, 전환율이 0.99가 되기 위한 반응시간과 전환율이 0.90이 되기 위한 반응시간의 비율(t0.99/t0.90)을 구하시오. (단, k는 반응의 속도상수이고, [COOH]는 아디프산 카복실기의 농도이다) (15점)
  2. (2) 원자－이동 라디칼 중합(ATRP)은 중합과정 동안 성장라디칼이 거의 소멸되지 않는 리빙(living) 특성을 지닌 고분자 중합 방법으로, 1에 가까운 다분산지수(PDI)를 얻을 수 있는 것이 특징이다. 단량체의 초기 농도를 [M]0라고 하고 특정 반응시간(t)에서의 단량체 농도를 [M]이라고 할 때, ln([M]0/[M]) 값을 반응시간에 따라 도시하였을 경우 원점을 지나는 직선에 가까운 형태가 나오는 이유를 동역학적으로 설명하시오. 또한 다분산지수가 1에 가까운 값이 나오는 이유를 설명하시오. (15점)

제4문 (25점)

화학반응을 조절하여 유리와 세라믹의 미세구조를 제어하는 졸겔(sol-gel)법은 저온합성 및 환경친화성 측면에서 우수한 무기화합물 제조방법으로 알려져 있다. 특히, 알콕사이드(alkoxide)를 출발물로 삼아 실리카 젤(silica gel)을 제조할 경우, 수화－축합 과정을 거치며 이때 반응조건에 따라 생성물의 특성이 달라진다. 다음 물음에 답하시오. (총 25점)
  1. (1) 알콕사이드 출발물로 널리 사용되는 TEOS(tetraethyl orthosilicate)의 구조식을 나타내시오. (5점)
  2. (2) TEOS의 수화(hydroxylation), 축합(condensation) 반응을 거쳐 생성물을 얻게 될 때, 이에 해당하는 다양한 반응식을 단계적으로 나열하시오. (10점)
  3. (3) TEOS의 수화, 축합 반응에 영향을 줄 수 있는 요인들을 제시하고, 각각의 요인에 따른 영향을 설명하시오. (10점)