2019년 화공기사 1회차 공업화학 기출풀이(수정중)
61. Polyisobutylene의 중합방법은?
① 양이온중합
② 음이온중합
③ 라디칼중합
④ 지글러나타중합
해설
■음이온 중합 : 폴리뷰타다이엔, 폴리아이소프렌,스티렌-부타다이엔 공중합체 등의 합성에 이용
■양이온 중합 : 폴리아이소부팉렌, 아이소부틸렌-아이소프렌 공중합체, 폴리비닐에테르 등
■라디칼 중합 : 저밀도에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리스티렌 등
■지글러나타중합 :
☞절대 외우지 말 것
TIP) 양이온중합은 개시제(루이스산)를 통해 물질의 Carbocation 안정화(3차>2차>1차)를 이루어 낼수 있으므로, 반응이 유리하다. 다시 말해, 그 물질이 양이온을 만들어서 중합시킨다는 뜻.
62. 아세트알데히드는 Hochst-Wacker 법을 이용하여 에틸렌으로부터 얻어질 수 있다. 이 때 사용되는 촉매에 해당하는 것은?
① 제올라이트
② NaOH
③ PdCl2
④ FeCl3
■후희스트- 워커법 (Hochst -Wacker)
: (에텔렌)을 (염화팔라듐) 촉매로 물을 용매로 하여, 직접 산화시키는 방법으로 에틸렌이 산화되어 아세트알데히드가 된다.
→
■아세트알데히드
자극성 냄새를 가진 무색액체로 가장 중요한 중간원료이다. 산화를 통해 아세트산을 제조 가능하다.
TIP) 에틸렌 → 알데히드는 산화이므로, 금속산화 촉매 : Pt,Pd 알고 있다면 위 내용을 몰라도 답을 고를수 있다
TIP2) 에틸렌(C2) +염화팔라듐 → 아세트알데히드(C2)
63. 소금물을 전기분해하여 공업적으로 가성소다를 제조할 때 다음 중 적합한 방법은?
① 격막법
② 침전법
③ 건식법
④ 중화법
64. N2O4와 H2O가 같은 몰 비로 존재하는 용액에 산소를 넣어 HNO3 30kg을 만들고자 한다. 이 때 필요한 산소의 양은 약 몇 kg 인가? (단, 반응은 100% 일어난다고 가정한다.)
① 3.5kg
② 3.8kg
③ 4.1kg
④ 4.5kg
65. 다음 중 소다회의 사용 용도로 가장 거리가 먼 것은?
① 판유리
② 시멘트 주원료
③ 조미료, 식품
④ 유지합성세제
■소다회
: 탄산나트륨 무수물의 공업명으로, 가성소다(NaOH)와 함께 소다공업의 2대 제품중 하나이다.
■어원: 화학식은 Na2CO3. 미역을 뜻하는 아랍어‘suwwad’또는 이탈리아어(라틴어?)‘sida'가 어원이다. 미역같이 소듐이 많은 지역에서 자라나는 식물을 태운 재를 소다 재(soda ash)라고 불렀다.
■용도
: 판유리, 유리제품의 제조,나트륨염, 탄산염제조, 조미료 제조 등 용도가 다양하다.
풀이)
Na : 조미료, 식품 , 유지합성세제(계면), 유리의 Na이온 결정관련
TIP) 시멘트의 주원료 : 탄산칼슘 :
66. 아크릴산 에스테르의 공업적 제법과 가장 거리가 먼 것은?
① Reppe 고압법
② 프로필렌의 산화법
③ 에틸렌시안히드린법
④ 에틸알코올법
■아크릴산 : 카복실산과 비닐기를 포함하는 가장 간단한 불포화카복실산이다.
■의미성 : 이중결합(비닐기)와 카르복실산을 가지므로, 중합하기 쉬우며,고분자로 물에 녹아 높은 점성도를 가진 용액이 되므로 증점제로서, 인쇄,잉크니스 등에 사용하며, 그 밖에 혼성중합체로서 여러 가지 성질을 가진 중합체의 중요 원료가 된다.
카복실산의 유도체 : 아크릴산 에스테르 : 아크릴산에 에스테르가 있는 형태이며, 에스테르의 성질을 가지고 있다.
■아크릴산에스테르 제법의 종류
①에틸렌 시안히드린법 ②고압레페법 ③개량레페법 ④케텐법 ⑤아크릴로 니트릴 가수분해법 ⑦프로필렌 산화법
■REPPE 반응식
→
■프로필렌 산화법
프로필렌 → 아크롤레인(알데히드계) → 아크릴산 → 아크릴에스테르
TIP0) 아크릴산 제조하면 아크릴에스테르는 쉽게 제조가능함. 아크릴산 제조하는데 중점을 두어야 함.
TIP1) 아클2(이중)3(삼중) = 아크릴산
TIP2) 아크릴산이 C3 → ②프로필렌(C3)과 ①아세틸렌( ) 과 이중결합(=)을 가진 ③에틸렌을 떠올려야 한다. (암기순서: ①→②→③)
67. 황산 중에 들어있는 비소산화물을 제거하는데 이용되는 물질은?
① NaOH
② KOH
③ NH3
④ H2S
TIP) As = S
68. 반도체공정 중 노광 후 포토레지스트로 보호되지 않는 부분을 선택적으로 제거하는 공정을 무엇이라 하는가?
① 에칭
② 조립
③ 박막형성
④ 리소그래피
5) 식각공정(ething : 에칭)
~ 포토공정 후 필요한 회로 패턴을 제외한 나머지부분을 제거하는 공정 → 반도체의 필요한 회로를 만든다는 의미
69. 암모니아의 합성반응에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 촉매를 사용하여 반응속도를 높일 수 있다.
② 암모니아 평형농도는 반응온도를 높일수록 증가한다.
③ 암모니아 평형농도는 압력을 높일수록 증가한다.
④ 불활성가스의 양이 증가하면 암모니아 평형농도는 낮아진다.
70. 프로필렌, CO 및 H2의 혼합가스를 촉매하에서 고압으로 반응시켜 카르보닐 화합물을 제조하는 반응은?
① 옥소 반응
② 에스테르화 반응
③ 니트로화 반응
④ 스위트닝 반응
■OXO 합성법
TIP) (CO + H2) → CHO (알데히드 = 카르보닐기) 제조
71. 암모니아 합성공업에 있어서 1000℃ 이상의 고온에서 코크스에 수증기를 통할 때 주로 얻어지는 가스는?
① CO, H2
② CO2, H2
③ CO, CO2
④ CH4, H2
암모니아의 제조
→
원료( 와 )의 제조 : 수소가스의 제조
①전기분해 : 고가
②석탄을 이용 : 저가 : 수성 가스법, 석탄가스화법
③석유를 이용 : 현재 : 수증기 개질법, 부분산화법,
■수성가스법 → , → - CO의 전환 : 위험성
72. 하루 117ton 의 NaCl 을 전해하는 NaOH 제조 공장에서 부생되는 H2와 Cl2를 합성하여 39wt% HCl 을 제조할 경우 하루 약 몇 ton의 HCl 이 생산되는가? (단, NaCl 은 100% H2와 Cl2는 99% 반응하는 것으로 가정한다.)
① 200
② 185
③ 156
④ 100
73. 황산 60%, 질산 24%, 물 16%의 혼산 100kg 을 사용하여 벤젠을 니트로화할 때, 질산이 화학양론적으로 전량 벤젠과 반응하였다면 DVS 값은 얼마인가?
① 4.54
② 3.50
③ 2.63
④ 1.85
74. 니트로벤젠을 환원시켜 아닐린을 얻고자 할 때 사용하는 것은?
① Fe, HCl
② Ba, H2O
③ C, NaOH
④ S, NH4Cl
TIP) 환원 : 산화제 : 산화수가 높은 Fe
75. 다음 물질 중 감압증류로 얻는 것은?
① 등유, 가솔린
② 등유, 경유
③ 윤활유, 등유
④ 윤활유, 아스팔트
해설)
상압증류 :
감압증류 : 감압증류의 유분와 잔유로부터 납, 아스팔트 , 석유코크스 등 특히, 납의 주성분은 탄소수가 20이상인 n-paraffine이 주성분이며, 양초, 방습지, 크레용 등의 용도로 사용.
TIP)
상압 : 중경등휘(중경외시) vs 감압 : 윤아(윤활유,아스팔트)
76. 벤젠을 400~500℃ 에서 V2O5 촉매상으로 접촉 기상 산화시킬 때의 주생성물은?
① 나프텐산
② 푸마르산
③ 프탈산무수물
④ 말레산무수물
■Male 어원 ; Bad : 독성이 강한 산
■말레산 C4H4O4 → 물이 한분자 빠진 형태 →C4H2O3 : 말레무수물
TIP)
벤젠 + V2O5 → 디 카르복시산(말레산) → 말레 무수물
나프탈렌 + V2O5 → 디 카르복시산(프탈산) → 프탈산무수물
TIP2)
Benzen :Banana: Bad : male
나 → 프
77. 실용전지 제조에 있어서 작용물질의 조건으로 가장 거리가 먼 것은?
① 경량일 것
② 기전력이 안정하면서 낮을 것
③ 전기용량이 클 것
④ 자기방전이 적을 것
TIP)
전기용량(댐의 크기)
기전력(댐의 높이)
자기방전(댐의 저항)
78. 공업적인 HCl 제조방법에 해당하는 것은?
① 부생염산법
② Petersen Tower법
③ OPL법
④ Meyer법
■합성 염산의 제조
1)직접 염산(순수염산제조)
①합성염산법 → : 특징 :자외선,라디칼,발열반응
②농염산의 증류법(STRIP법)
③건조흡탈착법(흡착법)
2) 부생염산
①탄화수소의 염소화
②TDI,MDI 제조시
③에피클로로히드린 제조시
④식염의 황산분해법(르블랑법)
⑤하그리브스법(Hargreaves)
해설)
최근에는 염소가 유기합성공정에 많이 사용되기 때문에 그 부산물로서 염산을 얻고 있다.
특히 탄화수소의 염소화에 따라 유기염소화합물을 만들때에 부생되는 염산을 정제해서 순수한 염산을 만들 수 있다.
79. 열가소성 수지의 대표적인 종류가 아닌 것은?
① 에폭시수지
② 염화비닐수지
③ 폴리스티렌
④ 폴리에틸렌
■열경화성 수지 : 열경화성 수지는 열을 가하여 모양을 만든 다음에는 다시 열을 가하여도 부드러워지지 않는다.
TIP)
고리형 (에폭시 : O-고리, 멜라민 : N-고리)
굳은형태 (에스테르수지)(요소수지)
TIP2) 경화는 고리에요
80. 다음 중 석유의 전화법으로 거리가 먼 것은?
① 개질법
② 이성화법
③ 수소화법
④ 고리화법
해설)
석유정제에는 물리적 공정 과 화학적 공정으로 나뉜다.
물리적 공정에는 증류, 추출, 흡착
화학적 공정에는 분해(craking), 개질(refoming) →전화 (conversion) 그리고 불순물제거에는 수소화 정제 등이 있다. 이들 모두를 석유정제라 한다.
■분해(craking) : 보다 분자량이 작은 화합물로 전한시키는 방법
1) 열분해법 (①비스브레이킹 ②코킹 ③수증기열분해)
2) 접촉분해법
■개질(refoming) ; 고옥탄가의 가솔린을 얻는 조작 or BTX을 주요 얻는 공정
3)접촉개질 : ①탈수소화반응, 방향족화반응,②이성질화반응,③수소화분해반응,④수소화알킬화반응
4)수소화분해법
5)이성질화법
6)알킬화법
7)중합법
8)수증기개질법