5급 공채 2차

2025년 5급 공채 기술 2차 공업화학

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

제1문 (20점)

수소는 원료 및 연료로 이용할 수 있으며, 화학반응, 전기분해, 열분해 등의 방법으로 생산할 수 있다. 수소 생산 방법에 대한 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
  1. (1) 석유계 탄화수소로부터 유황분을 제거한 탄화수소(\mathrm{C}_{{m}} \mathrm{H}_{{n}})를 촉매상에서 수증기와 촉매화학반응을 통하여 수소를 생산하는 수성가스반응의 반응식을 쓰고, 이 반응이 발열반응인지 흡열반응인지 제시하시오. (8점)
  2. (2) 1)의 반응에서 생성된 부생가스를 수증기와 반응시켜 수소를 생산하는 수성가스이동반응의 반응식을 쓰고, 이 반응이 발열반응인지 흡열반응인지 제시하시오. (8점)
  3. (3) 핵분열 원자로에서 초고온가스로 열화학적 사이클을 이용해 물을 열분해하여 수소를 생산하는 공정을 원자력 발전소에서 활용할 때의 장점을 제시하시오. (4점)

제2문 (25점)

다음은 2,2-dimethyl-1-propanol의 산촉매(HX)를 이용한 탈수(dehydration) 반응이다. 다음 물음에 답하시오. (총 25점)
[그림]
  1. (1) 두 종류의 생성물이 생기는 반응 메커니즘을 전자 이동을 포함하여 자세히 설명하시오. (15점)
  2. (2) 생성물 A와 생성물 B를 각각 명명하고, 주 생성물은 어떤 것인지 제시하고 그 이유를 설명하시오. (10점)

제3문 (25점)

반도체 재료 및 소자에 대한 다음 물음에 답하시오. (총 25점)
  1. (1) 주재료가 Si인 반도체 재료를 이용하여 p형과 n형 반도체를 만드는 방법을 도판트(dopant) 관점에서 각각 설명하고, 각 반도체의 전기 전도 원리를 에너지 밴드와 전하수송체(charge carrier)를 포함하여 설명하시오. (단, Si의 고유 반도체 성질은 무시한다) (8점)
  2. (2) pn 접합 다이오드(pn junction diode)의 정류(rectification) 특성 원리를 전위차 부호 및 전류 방향을 포함하여 설명하시오. (8점)
  3. (3) 도판트를 고유 반도체에 첨가하는 도핑(doping) 방법으로 확산(diffusion)과 이온주입(ion implantation)이 있다. 확산 또는 이온주입에 의해 형성되는 도판트의 농도분포를 아래 그래프에 각각 표시하고, 그 이유를 설명하시오. (9점)
    [그림]

제4문 (30점)

결정장 이론(crystal field theory)에 근거하여 중심 금속이 코발트(Co)인 착화합물에 대한 다음 물음에 답하시오. (단, Co는 9족 원소이다) (총 30점)
  1. (1) [Co(NH3)6]Cl3는 반자기성(diamagnetic) 화합물이다. 그 이유를 설명하시오. (10점)
  2. (2) Na3[CoF6]에서 Co 이온에 존재하는 홀전자 수를 구하고, 자기적 성질을 설명하시오. (10점)
  3. (3) [Co(NH3)6]Cl3, Na3[CoF6], Na3[Co(CN)6]에서 결정장 갈라짐 에너지(crystal field splitting energy)가 큰 순서대로 나열하고, 그 이유를 설명하시오. 이 3가지 화합물의 가시광선 흡수 스펙트럼에서 최대 흡수 파장의 크기를 비교하여 설명하시오. (10점)
    끝