61. 다음 중 에폭시 수지의 합성과 관련이 없는 물질은?
① 비스페놀-에이
② 에피클로로 하이드린
③ 톨루엔 디이소시아네이트
④ 멜라민
반응식)
에피클로로히드린 + 비스페놀 A → 에폭시수지
프로필렌 + Cl2 → 염화알릴
염화알릴 + HClO ( Cl2 + H2O) → 에피클로로히드린 + 비스페놀A → 에폭시수지
★생각해볼 문제) : 위와 같이 멜라민은 에폭시 수지 합성에 관여 하지 않는다. (오류)
하지만, 큐넷 출제위원이 의도한 문제는 " 다음 중 에폭시 수지 합성과 연관성이 없는 물질은 ? "
열경화성 수지는 정교하게 가교를 이룬 3차원적 구조를 가져서 최종생성물의 제조과정에서 화학반응이 일어나 경화됩니다.
축합형 : 페놀수지, 요소 수지, 멜라민수지,
첨가중합형 : 폴리우레탄, 에폭시수지, 폴리에스테르수지☆ 등이 있습니다. ( 그외, 알키드 수지, 규소수지)
반응식의 예)
페놀 + 포름알데히드 → 페놀수지
멜라민 + 포름알데히드 → 멜라민수지
멜라민 수지 구조
에폭시 수지 구조
위와 구조와 과정을 보면 멜라민수지의 반응메카니즘이랑 에폭시 수지의 반응 메카니즘이 완전히 다른 걸 알수 있다.
즉, 모두 다 열경화성 수지에 해당되나, 아미노수지 계통(-NH2)과 에폭시 수지(-o-) 계통이 다르다.
이러한 두 계통은 경화제로서의 역할을 하게 되지만, 관능기가 달라 접착성, 내열성 등 물성이 달라지게 된다.
답3
62. 석회질소 제조시 촉매역할을 해서 탄화칼슘의 질소화 반응을 촉진시키는 물질은?
① CaCO3
② CaO
③ CaF2
④ C
반응식
→
플루오르 칼슘은 용해를 하기 위해 보통 용제로 많이 사용한다.
TIP) F : 플루오르 반응성이 대단히 크다. 어떠한 물질도 결합을 깨뜨리는 역할을 할수 있다. 카바이드의 의 3중결합과 반응성을 생각해서 F2를 답으로 고를 수 있다.
63. 포름알데히드를 사용하는 축합형수지가 아닌 것은?
① 페놀수지
② 멜라민수지
③ 요소수지
④ 알키드수지
풀이)
축합형 : 물 한분자가 제거되면서 새로운 화합물로 이루어진 중합
페놀 + 포름알데히드 = 페놀수지
멜라민 + 포름알데히드 = 멜라민수지
요소 + 포름알데히드 = 요소수지 (우레아수지)
다가알코올 + 다가산 = al + cid = 알키드 수지
TIP) 외우지 않아도 페놀, 멜라민 , 요소의 분자구조를 알면 쉽게 풀리는 문제유형이다.
페놀(OH) + CHO → H2O 축합
Mel+ amine (NH2) + CHO → H2O 축합
요소 (NH2)2CO +CHO → H2O 축합
64. [보기]의 설명에 가장 잘 부합되는 연료전지는?
① 인산형 연료전지(PAFC)
② 용융탄산염 연료전지(MCFC)
③ 고체산화물형 연료전지(SOFC)
④ 알칼리연료전지(AFC)
(4) 연료전지
~ 물질의 산화환원 반응을 이용하여 전력을 발생시킨다는 점에서 기본적으로 화학전지와 동일하나, 닫힌계내에서 전지반응을 하는 화학전지와는 다르게 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되고 반응생성물이 연속적으로 계외로 제거되는 차이점을 가지고 있다.
~ 음극에 공급된 연료는 촉매 등에 의하여 이온화되어 전자는 도선을 타고 이동하고, 생성된 이온들은 전해질층을 통과하여 이동한후, 양극의 산화제(통상 공기중의 산소)와 반응하여 물 또는 기타 반응물을 생성하게 된다. 수소 연료를 사용하는 전지는 다음과 같다.
음극 : →
양극 : →
전체반응 : →
|
종류 |
알카리형 |
인산형 |
고분자 전해질형 |
직접 메탄올형 |
용융 탄산염형 |
고체 산화물형 |
|
전해질 |
KOH |
|
이온교환막 |
이온교환막 |
탄산칼륨+탄산리튬 |
지르코니아 ( ) |
|
촉매 |
Pt |
Pt |
Pt |
|
Ni |
Perovskite |
|
작동시간 |
수초~1분 |
1~4시간 |
수초~1분 |
수초~1분 |
5~10시간 |
5~10시간 |
|
작동온도 |
5~240℃ |
60~210℃ |
60~80℃ |
5~150℃ |
600~700℃ |
750~100℃ |
|
연료 |
수소 |
수소 |
수소 |
메탄올 |
수소+이산화탄소 |
수소 |
|
산화제 |
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|
공기 |
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전달이온 |
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|
|
|
|
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특성 |
저용량 순수수소 연료사용 |
중/고용량 고온작동 |
저용량 소형가능 저온작동 |
저용량 소형가능 저온작동 |
고용량 복합발전 고온작동 |
고용량 복합발전 고온작동 |
|
용도 |
우주선, 잠수함 |
분산전원 |
가정용, 자동차용 |
소형배터리 |
분산전원 대용량발전 |
가정용, 대용량발전 |
65. H2와 Cl2를 직접 결합시키는 합성염화수소의 제법에서는 활성화된 분자가 연쇄를 이루기 때문에 반응이 폭발적으로 진행된다. 실제 조작에서는 폭발을 막기 위해서 어떤 조치를 하는가?
① 염소를 다소 과잉으로 넣는다.
② 수소를 다소 과잉으로 넣는다.
③ 수증기를 공급하여 준다.
④ 반응압력을 낮추어 준다.
1)직접 염산(순수염산제조)
① 합성염산법 → : 특징 :자외선, 라디칼, 발열반응
가. 와 로부터 생성반응 (일종의 연쇄반응)
라디칼반응 → 활성적인 연쇄반응 → 폭발적인 연소반응 → 연소반응진행을 억제 하기 위한 조업 → 공급가스양 과 가스압을 조절, 연소탑의 외부로 물로 냉각
공급가스양 조절은 의 과량주입하고, 의 양을 줄여야 한다 (WHY? 염소라디칼분자가 생성하므로)
- 내열, 내염소성의 석영유리 또는 합성수지 함침 불침투 흑연재료로 만든 반응기 사용하여 자외선 차단
- 원료의 몰비를 1:1 보다 약 10% 수소과잉상태로 반응시켜 폭발방지, 미반응 를 남기지 않는다.
- 불활성가스로 희석하거나 반응완화 촉매를 사용
66. 다음 중 석유의 성분으로 가장 거리가 먼 것은?
① C3H8
② C2H4
③ C6H6
④ C2H5OC2H5
67. 어떤 유지 2g속에 들어 있는 유리지방산을 중화시키는데 KOH가 200mg 사용되었다. 이 시료의 산가(acid value)는?
① 0.1
② 1
③ 10
④ 100
68. 질산공업에서 암모니아 산화반응은 촉매 존재하에서 일어난다. 이 반응에서 주반응에 해당하는 것은?
① 2NH3→N2+3H2
② 2NO→N2+O2
③ 4NH3+3O2→2N2+6H2O
④ 4NH3+5O2→4NO+6H2O
1) 칠레초석법 : 천연산 칠레초석( ) 과 황산( )을 복분해시켜 질산을 얻음
2) 전호법 : 공기중에 방전을 시켜 공기중에 질소와 산소를 화합시켜 , 를 만들어 이것을 물에 흡수시켜 질산을 얻음
→
→
3) 암모니아산화법 : 암모니아를 산소로 산화시킨 후 물에 흡수시켜 얻음
1단계 :
부반응) →
부반응) →
부반응) →
2단계 :
3단계 :
69. 다음 중 비료의 3요소에 해당하는 것은?
① N, P2O5, CO2
② K2O, P2O5, CO2
③ N, K2O, P2O5
④ N, P2O5, C
■비료의 3요소 : 이다. 식물은 토양을 통해 영양분을 보충할 필요가 있기 때문이며, 결핍되지 않게 이온형태로 존재하면 안된다.
■식물에서 생육에 필요한 필수 원소는
N : 헥산에 사용
P : 단백질, 인지질에 사용 , ATP에 관여
K : 식물생육에 관여
70. H2와 Cl2를 원료로 하여 염산을 제조하는 공정에 대한 설명 중 틀린 것은?
① HCl 합성반응기는 폭발의 위험성이 있으므로 강도가 높고 부식에 강한 순철 재질로 제조한다.
② 합성된 HCl 은 무색투명한 기체로서 염산용액의 농도는 기상 중의 HCl 농도에 영향을 받는다.
③ 일정 온도에서 기상중의 HCl 분압과 액상중의 HCl 증기압이 같을 때 염산농도는 최대치를 갖는다.
④ 고농도의 염산을 제조 시 HCl이 물에 대한 용해열로 인하여 온도가 상승하게 된다.
71. 1000ppm의 처리제를 사용하여 반도체 폐수 1000m3/day를 처리하고자 할 때 하루에 필요한 처리제는 몇 kg 인가?
① 1
② 10
③ 100
④ 1000
72. 환원반응에 의해 알코올(alcohol)을 생성하지 않는 것은?
① 카르복시산
② 나프탈렌
③ 알데히드
④ 케톤
■일반적인 산화 순서 : 메탄 → 알코올 → 알데히드(케톤) → 카르복시산 → 이산화탄소
■일반적인 환원 순서 : 메탄 ← 알코올 ← 알데히드(케톤) ← 카르복시산 ← 이산화탄소
73. 다음 탄화수소 중 석유의 원유 성분에 가장 적은 양이 포함되어 있는 것은?
① 나프텐계 탄화수소
② 올레핀계 탄화수소
③ 방향족 탄화수소
④ 파라핀계 탄화수소
74. 다음의 O2:NH3의 비율 중 질산 제조 공정에서 암모니아 산화율이 최대로 나타나는 것은? (단, Pt 촉매를 사용하고 NH3농도가 9% 인 경우이다.)
① 9 : 1
② 2.3 : 1
③ 1 : 9
④ 1 : 2.3
■ 산화율은 온도, 압력, 공기와 암모니아의 혼합비, 촉매를 통과하는 유속 등 제어, 특히 온도와 압력이 큰 영향을 주는 인자. 특히 암모니아와 산소의 혼합가스는 폭발성이 있기 때문에 [산소/암모니아] = 2.2~2.3이 되도록 주의한다. 산화온도는 924℃에서 산화율이 가장 높으며, 압력이 증가하면 산화율이 감소하므로 대기압에서 산화율이 가장 크다.
75. 다음 중 접촉개질 반응으로부터 얻어지는 화합물은?
① 벤젠
② 프로필렌
③ 가지화 C5 유분
④ 이소뷰틸렌
76. 비닐단량체(VCM)의 중합반응으로 생성되는 중합체 PVC가 분자량 425000 으로 형성되었다. Carothers에 의한 중합도(degree of polymerization)는 얼마인가?
① 2500
② 3580
③ 5780
④ 6800
77. 벤젠을 산촉매를 이용하여 프로필렌에 의해 알킬화함으로써 얻어지는 것은?
① 프로필렌옥사이드
② 아크릴산
③ 아크롤레인
④ 큐멘
78. 솔베이법의 기본공정에서 사용되는 물질로 가장 거리가 먼 것은?
① CaCO3
② NH3
③ HNO3
④ NaCl
■암모니아 (솔베이) 합성법 공정
→
→
→
1-1) 함수 중에 녹아들어 있는 염을 로 침전시킨다.
79. 소금의 전기분해 공정에 있어 전해액은 양극에 도입되어 격막을 통해 음극으로 흐른다. 격막법 전해조의 양극재료로서 구비하여야 할 조건 중 옳지 않은 것은?
① 내식성이 우수하여야 한다.
② 염소과전압이 높고 산소과전압이 낮아야 한다.
③ 재료의 순도가 높은 것이 좋다.
④ 인조흑연을 사용하지만 금속전극도 사용할 수 있다.
80. 다음 중 석유의 성분으로 질소 화합물에 해당하는 것은?
① 나프텐산
② 피리딘
③ 나프토티오펜
④ 벤조티오펜
■질소화합물은 원유 중에 소량 존재하며, 저비점 석유유분 중에는 거의 존재하지 않으며, 고비점 석유유분 중에는 소량 존재한다. 원유 중에 유기질소 화합물은 피리딘, 퀴놀린, 피롤의 헤테로 고리 형태로 혹은 복잡한 구조로 존재한다.
대부분의 원유에 들어 있는 질소함량은 0.1wt% 정도이나 몇가지 중질 석유유분 중에는 0.7%~0.9 인경우도 있다.
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