5급 공채 2차

2023년 5급 공채 기술 2차 환경화학

문제 6개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (14점)

현대인이 사용하는 생활용품, 식품, 의약품 등에서 발견되는 일부 유기 화합물은 환경, 동식물, 인체에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 다음 물음에 답하시오. (총 14점)
  1. (1) 방향족 유기 화합물 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin(TCDD)의 화학 구조식을 그리고, 대표적인 발생원을 쓰시오. (7점)
  2. (2) 방향족 유기 화합물 5-chloro-2-(2,4-dichlorophenoxy)phenol(triclosan)의 화학 구조식을 그리고, 대표적인 발생원을 쓰시오. (7점)

제2문 (20점)

산성광산배수(acid mine drainage)는 폐광산 지역에서 발생하는 오염물질로서 주변 환경에 막대한 피해를 입힌다. 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
  1. (1) 산성광산배수의 주성분은 황철광(pyrite, FeS2)의 산화로 생성되는 황산이다. 황철광이 산화되어 황산이 발생되는 반응식을 쓰시오. (10점)
  2. (2) 산성광산배수를 처리하기 위해 석회석(CaCO3)을 사용한다. 산성광산배수를 석회석으로 처리하는 경우의 반응식을 쓰시오. (10점)

제3문 (15점)

공기 중의 산소로 포화된 호수에 C12H22O11가 유입되었다. 다음 물음에 답하시오. (단, 호수의 온도는 25°C, 부피는 7×106L이고, 25°C에서 산소의 물에 대한 용해도는 8.3mg/L이다) (총 15점)
  1. (1) C12H22O11의 생분해에 의해 호수의 용존산소가 소모되는 반응식을 쓰시오. (7점)
  2. (2) C12H22O11의 생분해에 의해 호수의 용존산소가 모두 소모되었다고 가정할 때, 유입된 C12H22O11의 질량(kg)을 구하시오. (8점)

제4문 (16점)

바이오연료는 이산화탄소 배출량을 저감할 수 있는 지속 가능한 에너지원 중 하나로 주목받고 있다. 다음 물음에 답하시오. (총 16점)
  1. (1) 바이오연료의 정의를 쓰고, 바이오연료가 화석연료와 비교하여 이산화탄소 배출량 저감에 효과적이라는 주장을 설명하시오. (8점)
  2. (2) 바이오연료 중 하나인 에탄올(C2H5OH)은 셀룰로스를 발효하여 얻을 수 있다. 셀룰로스의 단량체인 글루코스(C6H12O6)가 발효과정을 통해 에탄올을 생성하는 알코올 발효과정의 화학 반응식을 쓰고, 이 반응의 수율이 10%일 때, 글루코스 99g으로부터 생성되는 에탄올의 양(g)을 구하시오. (8점)

제5문 (15점)

25°C, 755mmHg의 조건에서 공기 중 산소(\mathrm{O}_{{2}})와 이산화탄소(\mathrm{CO}_{{2}})의 몰분율이 각각 0.203과 3.85×10－4이다. 다음 물음에 답하시오. (단, 25°C에서 \mathrm{O}_{{2}}와 \mathrm{CO}_{{2}}의 물에 대한 헨리상수는 각각 24.41atmㆍL/g과 0.67atmㆍL/g이다) (총 15점)
  1. (1) 공기 중 산소로 포화된 빗방울의 용존산소 농도(\mathrm{M})를 구하시오. (6점)
  2. (2) 다음의 평형반응과 이 반응에 대한 25°C에서의 평형상수(K \,)를 고려하여 공기 중 빗방울의 pH를 구하시오. (단, 주어진 반응 이외의 반응은 고려하지 않는다) (9점)
    \mathrm{CO}_{{2}} ( aq ) \, + \, \mathrm{H}_{{2}} \mathrm{O} ( l ) \, \rightleftharpoons \, \mathrm{H}^{+} ( {aq} ) \, + \, \mathrm{H} \mathrm{CO}_{{3}}^{-} ( aq ), K \, = \, 4.43 \times 10^{{- 7}}

제6문 (20점)

화학반응속도에 대한 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
  1. (1) \mathrm{A} \, \mathrm{REL} \rightleftharpoons {k_{{1}}} {k_{{2}}} \, \mathrm{B}의 1차가역반응에서 반응속도상수, A의 초기농도([A]0), 반응시간(t)을 이용하여 반응 중 B의 농도([B])를 구하는 식을 유도하시오. (단, k1＝정반응속도상수, k2＝역반응속도상수, B의 초기 농도([B]0)는 0M이다) (10점)
  2. (2) 1)에서 구한 식을 이용하여 반응 시작 30분 후 B의 농도를 구하시오. (단, [A]0는 0.5M, [B]0는 0M, k1＝0.02min－1, k2＝0.015min－1이다) (5점)
  3. (3) 1차반응에서 반응속도상수의 온도의존성을 나타내는 Arrhenius식을 쓰고 설명하시오. (5점)