화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2007-09-02)

화학분석기사(구) 2007-09-02 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2007-09-02 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 다음 각 쌍의 2개 물질 중에서 물에 더욱 잘 녹을 것이라고 예상되는 물질을 1개씩 옳게 선택한 것은?

  1. CH3CH2OH, CHCl3
  2. CH3CH2OH, CCl4
  3. CH3CH2CH3, CHCl3
  4. CH3CH2CH3, CCl4
(정답률: 89%)
  • 물은 강한 극성 분자이므로 '끼리끼리 녹는다'는 원리에 따라 극성 물질일수록 물에 더 잘 녹습니다.
    $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$는 극성인 반면 $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_3$는 비극성입니다.
    $\text{CHCl}_3$는 극성인 반면 $\text{CCl}_4$는 비극성입니다.
    따라서 물에 더 잘 녹는 물질의 쌍은 $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}, \text{CHCl}_3$ 입니다.
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2. 고리구조를 갖지 않는 어떤 화합물의 화학식이 C4H8 일 경우 이 물질이 갖는 이성질체수는 모두 몇 개인가?

  1. 1개
  2. 2개
  3. 3개
  4. 4개
(정답률: 74%)
  • 화합물의 불포화도를 계산하여 구조를 분석하면, 고리 구조가 없으므로 이중결합 1개를 포함하는 알켄 구조임을 알 수 있습니다.
    불포화도 계산식: $\frac{(4 \times 2 + 2 - 8)}{2} = 1$
    이에 따라 1-뷰텐, 2-뷰텐(cis, trans), 2-메틸프로펜의 총 4가지 이성질체가 존재합니다.
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3. 원자번호가 11 이고 , 질량수가 23 인 나트륨 원자핵에서 중성자수는 얼마인가?

  1. 11
  2. 12
  3. 13
  4. 23
(정답률: 93%)
  • 원자핵의 질량수는 양성자 수와 중성자 수의 합으로 결정됩니다. 나트륨의 원자번호가 11이므로 양성자 수는 11개이며, 전체 질량수에서 양성자 수를 빼면 중성자 수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $N = A - Z$ (중성자 수 = 질량수 - 원자번호)
    ② [숫자 대입] $N = 23 - 11$
    ③ [최종 결과] $N = 12$
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4. 수소이온의 농도가 1.0 × 10-7M 인 용액의 pH 는?

  1. 6.00
  2. 7.00
  3. 8.00
  4. 9.00
(정답률: 94%)
  • 수소이온 농도를 이용하여 pH를 구하는 공식은 수소이온 농도의 상용로그 값에 마이너스를 붙인 것입니다.
    ① $pH = -\log[H^+]$
    ② $pH = -\log(1.0 \times 10^{-7})$
    ③ $pH = 7.00$
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5. 다음의 산화환원반응식에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 산화수 0 의 구리(Cu) 는 반응 후에 +2 로 산화수가 증가하였다.
  2. 구리(Cu)는 전자 2개를 얻어 산화된다.
  3. 은이온(Ag+)은 산화수가 +1에서 반응 후에는 0의 산화수를 갖는다.
  4. 2개의 은이온(Ag+)은 각각 1개씩의 전자를 얻어 환원 된다.
(정답률: 84%)
  • 제시된 반응식 $\text{Cu(s)} + 2\text{AgNO}_3\text{(aq)} \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2\text{(aq)} + 2\text{Ag(s)}$에서 구리($\text{Cu}$)는 산화수가 $0$에서 $+2$로 증가하며 전자 2개를 잃고 산화됩니다. 전자를 얻는 것은 환원 반응이므로, 구리가 전자를 얻어 산화된다는 설명은 틀린 것입니다.
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6. 20wt% NaOH 용액으로 1M NaOH 용액 100mL 를 만들려고 할 때 다음 중 가장 옳은 방법은?

  1. 20% 용액 20g 에 60g 의 물을 가한다.
  2. 20% 용액 20mL 에 물을 가해 100mL 로 만든다.
  3. 20% 용액 20g 에 물을 가해 100mL 로 만든다.
  4. 20% 용액 20mL 에 80mL 의 물을 가한다.
(정답률: 70%)
  • 원하는 용액의 몰수와 필요한 용질의 질량을 계산하여 농축 용액의 취해야 할 양을 결정하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{필요한 NaOH 질량} = \text{몰농도} \times \text{부피} \times \text{분자량}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{질량} = 1\text{ M} \times 0.1\text{ L} \times 40\text{ g/mol} = 4\text{ g}$$
    $$\text{필요한 20\% 용액의 질량} = \frac{4\text{ g}}{0.2} = 20\text{ g}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{20\% 용액 20\text{ g}에 물을 가해 100\text{ mL}로 제조}$$
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7. 다음 물질의 극성에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 물은 극성 물질이다.
  2. 영화수소는 극성 물질이다.
  3. 암모니아는 비극성 물질이다.
  4. 이산화탄소는 비극성 물질이다.
(정답률: 85%)
  • 암모니아는 분자 구조가 삼각뿔형으로 전하 분포가 불균형하여 극성 물질에 해당합니다.

    오답 노트
    물, 영화수소: 극성 물질
    이산화탄소: 직선형 구조로 전하가 상쇄되는 비극성 물질
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8. 다음 중 실험식이 다른 것은 어는 것인가?

  1. CH2O
  2. C2H6O2
  3. C6H12O6
  4. C3H6O3
(정답률: 92%)
  • 실험식은 분자식에서 가장 작은 정수비로 나타낸 식입니다.
    $\text{CH}_2\text{O}$, $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}_2$ (약분 시 $\text{CH}_3\text{O}$), $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$ (약분 시 $\text{CH}_2\text{O}$), $\text{C}_3\text{H}_6\text{O}_3$ (약분 시 $\text{CH}_2\text{O}$) 중 $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}_2$는 가장 간단한 정수비가 $\text{CH}_3\text{O}$가 되어 다른 보기들과 실험식이 다릅니다.
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9. 비중이 1.8 이고, 순도가 96% 인 황산 용액의 몰농도를 구하면 약 몇 M 인가?

  1. 5.4
  2. 17.6
  3. 18.4
  4. 35.2
(정답률: 73%)
  • 용액의 비중과 순도를 이용하여 단위 부피당 용질의 몰수를 계산합니다. 황산($H_{2}SO_{4}$)의 몰질량은 $98.08\text{ g/mol}$입니다.
    ① [기본 공식] $\text{몰농도} = \frac{\text{비중} \times 1000 \times \text{순도}}{\text{몰질량}}$
    ② [숫자 대입] $\text{몰농도} = \frac{1.8 \times 1000 \times 0.96}{98.08}$
    ③ [최종 결과] $\text{몰농도} = 17.6\text{ M}$
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10. 40.9% C, 4.6% H, 54.5% 0 의 질량백분율 조성을 가지는 화합물의 실험식에 가장 가까운 것은?

  1. CH2O
  2. C3H4O3
  3. C6H5O6
  4. C3H6O3
(정답률: 87%)
  • 각 원소의 질량백분율을 원자량으로 나누어 몰비(원자 수 비)를 구하여 가장 간단한 정수비로 나타냅니다.
    C: $40.9 / 12.01 \approx 3.41$
    H: $4.6 / 1.008 \approx 4.56$
    O: $54.5 / 16.00 \approx 3.41$
    가장 작은 값인 $3.41$로 나누면 C:H:O $\approx 1:1.34:1$이며, 이를 정수비로 환산하면 $3:4:3$이 됩니다.
    따라서 실험식은 $\text{C}_3\text{H}_4\text{O}_3$ 입니다.
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11. 0℃, 1atm에서 0.495g 의 알루미늄이 모두 반응할 때 발생되는 수소 기체의 부피는 약 몇 L 인가?

  1. 0.033
  2. 0.308
  3. 0.424
  4. 0.616
(정답률: 65%)
  • 알루미늄과 염산의 반응식 $2\text{Al} + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{AlCl}_3 + 3\text{H}_2$에 따라 알루미늄 2몰당 수소 기체 3몰이 발생합니다. 표준 상태($0^{\circ}\text{C}, 1\text{atm}$)에서 기체 1몰의 부피는 $22.4\text{L}$임을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Volume} = \frac{\text{mass}}{\text{MW}} \times \frac{3}{2} \times 22.4$
    ② [숫자 대입] $\text{Volume} = \frac{0.495}{26.98} \times \frac{3}{2} \times 22.4$
    ③ [최종 결과] $\text{Volume} = 0.616$
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12. 다음 산화환원반응식의 계수 (a), (d), (c) 를 옳게 나타낸 것은? (단, n은 점수이다.)

  1. (a):2, (b):2, (c):2
  2. (a):2, (b):2, (c):3
  3. (a):2, (b):1, (c):2
  4. (a):4, (b):2, (c):2
(정답률: 72%)
  • 산화수 변화를 통해 전하 균형을 맞추는 산화-환원 반응식의 계수 맞추기 문제입니다. $\text{Cu}$는 $0$에서 $+2$로 산화되고, $\text{NO}_{3}^{-}$의 $\text{N}$은 $+5$에서 $+4$로 환원됩니다. 전하량 보존을 위해 $\text{NO}_{3}^{-}$와 $\text{NO}_{2}$의 계수는 2가 되어야 하며, 이에 따라 $\text{H}^{+}$의 계수는 4가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{Cu} + 4\text{H}^{+} + 2\text{NO}_{3}^{-} \rightarrow \text{Cu}^{2+} + 2\text{NO}_{2} + 2\text{H}_{2}\text{O}$
    ② [숫자 대입] $a=4, b=2, c=2$
    ③ [최종 결과] $(a):4, (b):2, (c):2$
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13. 이소프로필알코올(isopryl alxohol)음 다음 중 어느 구조인가?

  1. CH3-CH2-CH
  2. CH3-CH(OH)-CH3
  3. CH3-CH(OH)-CH2-CH3
  4. CH3-CH2-CH2-OH
(정답률: 88%)
  • 이소프로필알코올은 프로판올의 이성질체로, 2번 탄소에 하이드록시기(-OH)가 결합한 2차 알코올 구조인 $\text{CH}_{3}\text{-CH(OH)-CH}_{3}$ 입니다.
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14. Rutherford 의 알파입자 산란실험을 통하여 알게된 것은 다음 중 무엇인가?

  1. 전자
  2. 양성자
  3. 원자핵
  4. 전하
(정답률: 82%)
  • Rutherford는 알파 입자를 얇은 금박에 쏘았을 때 대부분은 통과하지만 극히 일부가 큰 각도로 튕겨 나오는 것을 발견하여, 원자의 중심에 매우 작고 밀도가 높으며 양전하를 띤 원자핵이 존재함을 증명하였습니다.
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15. 납축전지의 전체 반응식은 다음과 같다. 산화-환원식을 이용하여 계수를 맞추고 반응식을 완결하면 PbSO4(s) 의 계수는 얼마인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 78%)
  • 납축전지의 방전 반응은 Pb의 산화와 $\text{PbO}_{2}$의 환원이 동시에 일어나는 반응입니다. 전체 반응식은 $\text{Pb(s)} + \text{PbO}_{2}\text{(s)} + 4\text{H}^{+}\text{(aq)} + 2\text{SO}_{4}^{2-}\text{(aq)} \rightarrow 2\text{PbSO}_{4}\text{(s)} + 2\text{H}_{2}\text{O}$가 되며, 이때 $\text{PbSO}_{4}\text{(s)}$의 계수는 2가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{Pb} + \text{PbO}_{2} + 4\text{H}^{+} + 2\text{SO}_{4}^{2-} \rightarrow 2\text{PbSO}_{4} + 2\text{H}_{2}\text{O}$
    ② [숫자 대입] $\text{PbSO}_{4} \text{의 계수} = 2$
    ③ [최종 결과] $2$
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16. 525℃ 에서 다음 반응에 대한 평형상수 K 값은 3.35×10-3 mol/L 이다. 이 때 평형에서 이산화탄소 농도를 구하면 얼마인가?

  1. 0.84×10-3mol/L
  2. 1.68×10-3mol/L
  3. 3.35×10-3mol/L
  4. 6.77×10-3mol/L
(정답률: 80%)
  • 평형상수 식에서 순수한 고체(s)는 농도 변화가 없으므로 제외하고, 기체 성분만을 이용하여 평형상수를 정의합니다.
    ① [기본 공식] $K = [CO_{2}]$
    ② [숫자 대입] $3.35 \times 10^{-3} = [CO_{2}]$
    ③ [최종 결과] $[CO_{2}] = 3.35 \times 10^{-3} \text{ mol/L}$
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17. 다음 산의 명명법으로 옳은 것은?

  1. 염소산
  2. 아염소산
  3. 과염소산
  4. 하이포아염소산
(정답률: 88%)
  • 제시된 화학식 $\text{HClO}$는 염소의 산화수가 $+1$인 옥소산으로, 명명법에 따라 하이포아염소산(Hypochlorous acid)이라고 부릅니다.
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18. O2- ,F, F- 를 지름이 작은 것부터 큰 순서로 나열한 것은?

  1. O2-＜F＜F-
  2. F＜F-＜O2-
  3. F＜O2-＜F-
  4. F-＜O2-＜F
(정답률: 83%)
  • 원자 및 이온의 크기는 유효 핵전하와 전자 껍질 수에 의해 결정됩니다. F는 가장 작으며, 전자를 얻어 생성된 $F^{-}$는 전자 간 반발력으로 인해 F보다 커집니다. $O_{2}^{-}$는 전자 수가 더 많고 전자 구름의 분포가 넓어 가장 큰 크기를 갖습니다.
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19. 질소분자 1.07 × 1023 개는 몇 몰(mol)에 해당하는가?

  1. 6.85 × 1024
  2. 1.67 × 1021
  3. 11.4
  4. 0.178
(정답률: 82%)
  • 물질의 입자 수를 아보가드로 수($6.022 \times 10^{23} \text{개/mol}$)로 나누어 몰수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{N}{N_A}$
    ② [숫자 대입] $n = \frac{1.07 \times 10^{23}}{6.022 \times 10^{23}}$
    ③ [최종 결과] $n = 0.178$
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20. 수용액의 산성도를 나타내는 pH 에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. pH 값은 pH = -log10[H3O+] 로부터 구할 수 있다.
  2. pH 가 7 보다 작은 경우를 산성용액이라 한다.
  3. 중성용액의 pH는 14 이다.
  4. pH meter 를 이용하여 측정할 수 있다.
(정답률: 88%)
  • 수용액의 산성도는 수소 이온 농도의 역로그 값으로 정의되며, $25^{\circ}C$ 기준 pH가 7일 때를 중성으로 정의합니다.

    오답 노트
    중성용액의 pH는 14 이다: 중성용액의 pH는 7이며, 14는 강염기성 영역에 해당합니다.
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2과목: 분석화학

21. 활동도(activity)가 0.24M 인 0.30M 용액의 활동도계수(activity coefficient)는?

  1. 0.24
  2. 0.3
  3. 0.8
  4. 1.25
(정답률: 72%)
  • 활동도는 몰농도에 활동도계수를 곱한 값으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{활동도계수} = \frac{\text{활동도}}{\text{몰농도}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{활동도계수} = \frac{0.24}{0.30}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{활동도계수} = 0.8$$
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22. 다음 적정에 관한 용어의 설명의 설명 중 틀린 것은?

  1. 종말점(end point)은 분석물질과 적정액이 정확하게 화학 양론적으로 가해진 점이다.
  2. 당량점(equivalent point)은 종말점의 차이를 적정오차(titration error)라고 한다.
  3. 적정은 분석물과 시약 사이의 반응이 완전하게 완결되었다고 판단될 때 가지 표준시약을 가하는 과정이다.
  4. 역적정은 분석물질에 농도를 알고 있는 첫 번째 표준시약을 과량 가해 반응시키고, 두 번째 표준시약을 가하여 첫 번째 표준시약의 과량을 적정하는 방법이다.
(정답률: 67%)
  • 분석물질과 적정액이 화학 양론적으로 정확하게 반응한 지점은 종말점이 아니라 당량점(equivalent point)에 대한 설명입니다.

    오답 노트
    종말점: 지시약의 색 변화 등으로 실험자가 적정을 멈추는 실제 지점
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23. EDTA 적정에 사용되는 xylenol orange와 같은 금속이온 지시약의 설명 중 틀린 것은?

  1. 금속이온 지시약은 PH에 따라 색이 변한다.
  2. 산화-환원제로서 전위(potential)에 따라 색이 다르다.
  3. 지시약은 EDTA 보다 약하게 금속과 결합해야만 한다.
  4. 금속이온과 결합하면 색깔이 변해야 한다.
(정답률: 77%)
  • Xylenol orange와 같은 금속이온 지시약은 전위차에 의한 산화-환원 반응이 아니라, 금속 이온과 결합하여 착물을 형성할 때 색이 변하는 원리를 이용합니다.
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24. 0.1M의 Fe2+ 50ml를 0.1M의 TI3+로 적정한다. 반응식과 각각의 표준환원전위가 다음과 같을 때 당량점에서 전위(V)는 얼마인가?

  1. 0.94
  2. 1.02
  3. 1.11
  4. 1.20
(정답률: 73%)
  • 산화-환원 적정의 당량점에서 전위는 각 반쪽 반응의 표준환원전위의 가중 평균으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E_{eq} = \frac{n_1 E_1^\circ + n_2 E_2^\circ}{n_1 + n_2}$
    ② [숫자 대입] $E_{eq} = \frac{1 \times 0.77 + 2 \times 1.28}{1 + 2}$
    ③ [최종 결과] $E_{eq} = 1.11$
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25. 다음 산화환원 반응에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. Fe3+의 전자수가 증가 되었다.
  2. Fe3+가 환원되었다.
  3. Fe3+는 산화제이다.
  4. Fe(s)의 산화수는 3이다.
(정답률: 86%)
  • 제시된 반응식 $Fe^{3+} + 3V^{2+} \rightarrow Fe(s) + 3V^{3+}$에서 각 원소의 산화수 변화를 분석합니다.
    Fe는 $+3$에서 $0$으로 감소하여 환원되었고, V는 $+2$에서 $+3$으로 증가하여 산화되었습니다.
    따라서 Fe(s)는 순수한 금속 상태이므로 산화수는 0입니다.

    오답 노트
    Fe3+의 전자수가 증가 되었다: 환원되어 전자를 얻었으므로 맞음
    Fe3+가 환원되었다: 산화수가 감소했으므로 맞음
    Fe3+는 산화제이다: 자신은 환원되고 상대를 산화시켰으므로 맞음
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26. 다음 중 압력의 크기가 작은 값부터 큰 순서대로 옳게 표시된 것은?

  1. 1atm＜1Pa＜1mmHg＜1bar
  2. 1Pa＜1mmHg＜1bar＜1tam
  3. 1mmHg＜1bar＜1atm＜1Pa
  4. 1Pa＜1atm＜1mmHg＜1bar
(정답률: 68%)
  • 각 압력 단위의 기준값을 Pa(파스칼)로 환산하여 크기를 비교합니다.
    $$1\text{ Pa} = 1\text{ Pa}$$
    $$1\text{ mmHg} \approx 133.3\text{ Pa}$$
    $$1\text{ bar} = 10^{5}\text{ Pa}$$
    $$1\text{ atm} = 101325\text{ Pa}$$
    따라서 크기 순서는 1Pa < 1mmHg < 1bar < 1atm 순이 됩니다.
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27. 옥살산(H2C2O4)은 뜨거운 산성용애에서 과망강산 이온(MnO4-)과 다음과 같이 반응한다. 이 반응에서 지시약 역할을 하는 것은?

  1. H2C2O4
  2. MnO4-
  3. CO2
  4. H2O
(정답률: 91%)
  • 반응식 $5\text{H}_{2}\text{C}_{2}\text{O}_{4} + 2\text{MnO}_{4}^{-} + 6\text{H}^{+} \rightarrow 10\text{CO}_{2} + 2\text{Mn}^{2+} + 8\text{H}_{2}\text{O}$에서 $MnO_{4}^{-}$이온은 그 자체로 진한 보라색을 띠고 있으며, 반응하여 $Mn^{2+}$가 되면 무색이 됩니다. 따라서 별도의 지시약 없이도 용액의 색 변화를 통해 종말점을 확인할 수 있는 자기 지시약 역할을 합니다.
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28. 다음 반응에서 염기-짝산과 산-짝염기 쌈을 각각 옳게 나타낸 것은?

  1. NH3-OH-, H2O-NH4+
  2. NH3-NH4+, H2O-OH-
  3. H2O-NH3, NH4+-OH-
  4. H2O-NH4+, NH3-OH-
(정답률: 88%)
  • 브뢴스테드-로우리 정의에 따라 산은 양성자($H^{+}$)를 주는 물질, 염기는 양성자를 받는 물질입니다. 반응식 $\text{NH}_{3} + \text{H}_{2}\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_{4}^{+} + \text{OH}^{-}$에서 $\text{NH}_{3}$는 $\text{H}_{2}\text{O}$로부터 양성자를 받아 $\text{NH}_{4}^{+}$가 되므로 염기-짝산 관계이며, $\text{H}_{2}\text{O}$는 양성자를 내어주어 $\text{OH}^{-}$가 되므로 산-짝염기 관계입니다.
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29. 다음 반응에서 평형상수 K는 1.6×1037일 때 이 반응의 표준전극전위 E0는 몇 V인가?

  1. 0.10
  2. 1.10
  3. 0.70
  4. 1.70
(정답률: 68%)
  • 주어진 반응 $\text{Cu}^{2+}(aq) + \text{Zn}(s) \rightarrow \text{Cu}(s) + \text{Zn}^{2+}(aq)$에서 반응에 관여하는 전자의 수 $n$은 2입니다. 표준전극전위와 평형상수의 관계식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E^{0} = \frac{0.05916}{n} \log K$
    ② [숫자 대입] $E^{0} = \frac{0.05916}{2} \log(1.6 \times 10^{37})$
    ③ [최종 결과] $E^{0} = 1.10$
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30. 산화ㆍ환원 적정에서 널리 쓰이는 MnO4- 용액에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 어두운 속에 보관해야 한다.
  2. 모든 산 용액에서 안정하다.
  3. 용액 내에서 고체가 보이면 거르기와 재표준화를 하여야 한다.
  4. MnO4 용액은 끓여서는 안된다.
(정답률: 81%)
  • 과망가니즈산 이온($MnO_{4}^{-}$)은 빛에 의해 분해되기 쉬우므로 어두운 곳에 보관해야 하며, 끓이면 분해되므로 가열해서는 안 됩니다. 또한, 모든 산 용액에서 안정하지 않으며 특히 염산($HCl$)과 같은 특정 산성 조건에서는 반응하여 불안정해질 수 있습니다.
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31. 0.122M 인 약산(HA, pKa=9.747)59.6ml 용액에 0.0431M의 NaOH 몇 mL를 첨가하면 pH 8.00용액을 만들 수 있는가?

  1. 29.7
  2. 2.97
  3. 0.297
  4. 0.0297
(정답률: 49%)
  • 약산과 강염기가 반응하여 완충 용액이 형성될 때, pH와 pKa의 관계를 나타내는 핸더슨-하셀바흐 식을 사용하여 필요한 염기의 양을 계산합니다.
    $$\text{pH} = \text{pKa} + \log \frac{[\text{A}^{-}]}{[\text{HA}]}$$
    $$\text{8.00} = \text{9.747} + \log \frac{0.0431 \times V}{0.122 \times 59.6 - 0.0431 \times V}$$
    $$V = 2.97\text{ mL}$$
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32. EDTA는 양이온과 다음 중 무엇을 형성하기 위하여 결합하는가?

  1. 킬레이트
  2. 고분자
  3. 이온교환수지
  4. 이온결합화합물
(정답률: 84%)
  • EDTA는 하나의 분자가 금속 양이온과 여러 개의 배위 결합을 형성하여 고리 구조의 착화합물을 만드는 특성이 있으며, 이러한 결합 형태를 킬레이트라고 합니다.
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33. 산화-환원적정에서 과망간산칼륨은 산성 수용액에서 많이 사용되는 산화제이다. 산성용액에서 과망간산이온이 환원되어 시료를 산회시킨다면 과망간산이온의 환원반응식은 다음 중 어느 것인가?

  1. MnO4-+6H++3e-→MnO(s)+3H2O
  2. MnO4-+8H++5e-→Mn2++4H2O
  3. MnO4-+6H++5e-→MnO(s)+3H2O
  4. MnO4-+8H++3e-→Mn4++4H2O
(정답률: 78%)
  • 산성 수용액에서 과망간산이온($MnO_{4}^{-}$)은 강력한 산화제로 작용하며, 망가니즈의 산화수가 $+7$에서 $+2$로 감소하며 환원됩니다. 이때 8개의 수소 이온($H^{+}$)과 5개의 전자($e^{-}$)를 받아 망가니즈 이온($Mn^{2+}$)과 물이 생성되는 반응이 일어납니다.
    $$\text{MnO}_{4}^{-} + 8\text{H}^{+} + 5\text{e}^{-} \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4\text{H}_{2}\text{O}$$
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34. 다음 용액 중 이온세기를 잘못 나타낸 것은?

  1. 0.10M NaNO3의 이온세기는 0.10M 이다.
  2. 0.10M Na2SO4의 이온세기는 0.20M 이다.
  3. 0.020M KBr의 이온세기는 0.020M 이다.
  4. 0.030M ZnSO4의 이온세기는 0.12M 이다.
(정답률: 73%)
  • 이온세기($I$)는 각 이온의 농도에 전하수의 제곱을 곱하여 합산한 값입니다.

    오답 노트
    0.10M $Na_{2}SO_{4}$의 이온세기:
    ① [기본 공식] $I = \frac{1}{2} \sum c_{i} z_{i}^{2}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{1}{2} (0.20 \times 1^{2} + 0.10 \times 2^{2})$
    ③ [최종 결과] $I = 0.30M$
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35. 다음 요오드화 반응에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 요오드를 적정액으로 사용한다는 것은 I2에 과량의 I-가 첨가된 용약을 사용함을 의미한다.
  2. 요오드화 적정의 지시약으로 녹말지시약을 사용할 수 있다.
  3. 간접요오드 적정법에서는 환원성 분석물질을 미량의 I-에 가하여 요오드를 생성시킨 다음 이것을 적정한다.
  4. 환원성 분석물질이 요오드로 직접 측정되었을 때, 이 방법을 직접 요오드적정법이라 한다.
(정답률: 72%)
  • 간접요오드 적정법은 환원성 분석물질에 '과량'의 $I^{-}$를 가하여 생성된 $I_{2}$를 적정하는 방법입니다. 미량의 $I^{-}$를 가한다는 설명은 틀린 내용입니다.
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36. 주석이온(Sn2+) 0.1M과 주석이온(Sn4+) 0.01M의 혼합용액에서 백금전극에 의하여 측정되는 전위(E)를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, E°는 Sn4++2e-→Sn2+에서의 표준환원 전위이다.)

  1. E=E°
  3. E=E°+0.05916
(정답률: 67%)
  • 네른스트 식을 이용하여 비표준 상태의 전극 전위를 계산합니다. 주어진 반응 $\text{Sn}^{4+} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{Sn}^{2+}$에서 $n=2$이며, 산화종은 $\text{Sn}^{4+}$, 환원종은 $\text{Sn}^{2+}$ 입니다.
    ① $E = E^\circ - \frac{0.05916}{n} \log \frac{[\text{Red}]}{[\text{Ox}]}$
    ② $E = E^\circ - \frac{0.05916}{2} \log \frac{0.1}{0.01}$
    ③ $E = E^\circ - \frac{0.05916}{2}$
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37. 다음 산화-환원 지시약에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 산화-환원 지시약인 페로인(ferroin)의 환원형은 붉은색을 띤다.
  2. 에틸렌블루는 산-염기 지시약으로도 사용되며, 환원형은 푸른색을 띤다.
  3. 디페닐아민 술폰산의 산화형은 붉은 보라색이며, 환원형은 무색이다.
  4. 산화-환원 지시약인 페로인(ferroin)의 변색은 표준 수소전극에 대해 대략 1.1-1.2V범위에서 일어난다.
(정답률: 54%)
  • 에틸렌블루는 산화-환원 지시약이며, 환원형은 무색이고 산화형이 푸른색을 띱니다.

    오답 노트
    페로인 환원형: 붉은색 (옳음)
    디페닐아민 술폰산 산화형: 붉은 보라색, 환원형: 무색 (옳음)
    페로인 변색 범위: $1.1\sim1.2\text{V}$ (옳음)
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38. 다음 전기화학에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전자를 잃었을 때 산화되었다고 하며, 산화제는 전자를 잃고 자신이 산화된다.
  2. 전자를 얻게 되었을 때 산화되었다고 하며, 환원제는 전자를 얻고 자신이 산화된다.
  3. 볼트(V)의 크기는 쿨롱(C)당 주울(J)의 양이다.
  4. 갈바니 전지(galvenic cell)는 자발적인 화학반응으로부터 전기를 발생기키는 영구기관이다.
(정답률: 73%)
  • 전위(V)의 정의는 단위 전하량(C)당 에너지(J)의 크기를 의미하므로 볼트의 크기는 쿨롱당 주울의 양이라는 설명이 정확합니다.

    오답 노트
    전자를 잃고 산화되는 물질은 환원제입니다.
    전자를 얻는 것은 환원입니다.
    갈바니 전지는 자발적 반응을 이용하지만 영구기관은 아닙니다.
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39. 염화나트륨 5.8g을 매스플라스크에 넣은 후 물을 넣어 녹인 후 100ml 까지 물을 채웠다. 염화나트륨의 물농도는 몇 M인가?

  1. 0.10M
  2. 1.0M
  3. 3.0M
  4. 10.0M
(정답률: 77%)
  • 몰농도는 용질의 몰수를 용액의 전체 부피(L)로 나눈 값입니다. NaCl의 화학식량은 $58.5$ (약 $58$)를 사용합니다.
    ① $M = \frac{w}{Mw \times V}$
    ② $M = \frac{5.8}{58 \times 0.1}$
    ③ $M = 1.0\text{M}$
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40. 침저과정에서 결정선장에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 침전물의 밀자크리를 중가기키기 위하여 침전물이 생성되는 동안에 상대 과포화도를 최소화하여야 한다.
  2. 핵심생성(nucleation)이 지배적이라면 침전물은 매우 작은 입자로 구성된다.
  3. 입자성장(particle growth)이 지배적이면 침전물은 큰 밉자들로 구성한다.
  4. 핵김생성(nucleation) 속도는 상대 과포화도가 감소함에 따라 직선적으로 증가한다.
(정답률: 77%)
  • 핵생성(nucleation) 속도는 상대 과포화도가 증가함에 따라 급격히 증가하며, 상대 과포화도가 감소하면 핵생성 속도는 오히려 감소합니다.

    오답 노트
    입자 크기 증가: 상대 과포화도를 최소화하여 입자 성장을 유도함
    핵생성 지배: 매우 작은 입자로 구성됨
    입자성장 지배: 큰 입자로 구성됨
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3과목: 기기분석I

41. 여러 파장을 동시에 측정하는 다색화장치(polychromator)로 사용할 수 없는 것은?

  1. 전하쌍기기(CCD)
  2. 전하주입기기(CID)
  3. 에셀레(Echelle)장치
  4. Slew scan spectrometer
(정답률: 58%)
  • Slew scan spectrometer는 특정 파장을 순차적으로 스캔하는 방식이므로, 여러 파장을 동시에 측정하는 다색화장치(polychromator)로 사용할 수 없습니다. 반면 CCD, CID, Echelle 장치는 다색 분석이 가능합니다.
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42. 원자 분광법의 원리에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 원자 흡수 분광법은 중성 원자가 빛에너지를 흡수하는데 기초를 둔 원자 분광법의 하나이다.
  2. 원자 방출 분광법은 시료에 에너지를 가하여 들뜨게 한 후 방출된 스펙트럼을 분광하여 분석하는 방법이다.
  3. 원자 형광 분광법은 중성 원자에 빛에너지를 가하여 들뜨게 함으로써 발생되는 형광을 분광하여 분석하는 방법이다.
  4. 자외선-가시선 영역의 원자 분광법은 원자 내의 최내각 전자와 전자파 간의 거동을 이용하여 분석하는 방법이다.
(정답률: 76%)
  • 자외선-가시선 영역의 원자 분광법은 최내각 전자가 아니라 원자가 전자(valence electron)의 전이와 전자파 간의 거동을 이용하여 분석하는 방법입니다.

    오답 노트
    원자 흡수 분광법: 중성 원자의 빛 에너지 흡수 원리 이용
    원자 방출 분광법: 에너지 가열 후 방출되는 스펙트럼 분석
    원자 형광 분광법: 빛 에너지로 들뜬 원자의 형광 분석
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43. 불꽃 원자 흡수 분광법(FAAS)의 감도는 전열 원자 흡수분광법(ETAAS)에 비하여 좋지 않다. 그 이유로서 가장 적절한 것은?

  1. FAAS의 원자화 온도가 ETAAS보다 낮기 때문이다.
  2. FAAS에 의해 원자화시킬 때 ETAAS에서의 중성 원자 수보다 들뜬 원자수가 많기 때문이다.
  3. FAAS에서는 시료가 연소 기체에 의해 수 만배 희석되지만 ETAAS에서는 극소량의 시료라 해도 대부분 원자화되기 때문이다.
  4. FAAS는 불꽃으로 가열하기 때문에 신호/잡음 비가 크지만, ETAAS는 전기로 가열하여 신호/잡음 비가 작기 때문이다.
(정답률: 52%)
  • FAAS는 시료가 연소 기체와 함께 계속해서 흘러가므로 시료가 수만 배 희석되어 신호/잡음비가 낮아집니다. 반면, ETAAS는 전기로에 극소량의 시료를 가두어 대부분을 원자화시키므로 훨씬 높은 감도를 가집니다.
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44. 염소(Cl)를 포함한 수용성유기화합물 중의 카드뮴(Cd)을 유도결합플라스마방출분광법(ICP-AES)으로 정량할 때 올바른 조작은?

  1. 물에 용해하므로 일정량을 용해 후 직접 정량한다.
  2. 유기물을 700℃에서 연소시킨 후 질산 처리하여 Cd를 정량한다.
  3. 질산과 황산으로 유기물을 분해시키고 황산을 제거한 후 Cd를 정량한다.
  4. 물에 용해시킨 후 질산을 100mL당 2mL의 비율로 가하여 산농도를 조절하고 Cd를 정량한다.
(정답률: 81%)
  • 염소를 포함한 수용성 유기화합물 내의 카드뮴을 분석할 때는 유기물 매질에 의한 간섭을 제거하는 것이 핵심입니다. 따라서 질산과 황산을 사용하여 유기물을 완전히 분해(습식 분해)시킨 후, 분석에 방해가 되는 황산을 제거하고 카드뮴을 정량하는 과정이 필요합니다.
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45. 원자화 방법 중 불꽃 원자화 광원과 비교한 플라스마 원자화 광원의 장점에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 원자 및 분자 밀도가 높다.
  2. 원자화 온도가 높아 원자화 효율이 좋다.
  3. 전자 밀도가 낮다.
  4. 시료 원자가 플라스마 관찰 영역에 도달할 때 체류시간이 짧다.
(정답률: 77%)
  • 플라스마(ICP) 원자화는 불꽃 원자화보다 훨씬 높은 온도($6,000 \sim 10,000\text{K}$)를 유지합니다.
    이러한 고온 환경 덕분에 난분해성 화합물도 쉽게 원자화되어 원자화 효율이 매우 뛰어나다는 것이 핵심 장점입니다.
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46. X-선 분광법에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 방사성 광원은 X-선 분광법의 광원으로 사용될 수 있다.
  2. X-선 광원은 연속 스펙트럼과 선스펙트럼을 발생시킨다.
  3. X-선의 선스펙트럼은 최내각 원자 궤도함수와 관련된 전자 전이로부터 얻어진다.
  4. X-선의 선스펙트럼은 최외각 원자 궤도 함수와 관련된 전자 전이로부터 얻어진다.
(정답률: 72%)
  • X-선의 선스펙트럼은 원자의 최내각 전자 껍질에 있는 전자가 튀어나간 빈자리를 더 높은 에너지 준위(안쪽 껍질)의 전자가 채우면서 방출되는 에너지입니다.
    따라서 최외각 원자 궤도 함수와 관련된 전자 전이로부터 얻어진다는 설명은 잘못된 것입니다.
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47. X-선 형광법(XRF)은 시료 중의 금속 성분을 정성ㆍ정량 분석할 수 있다. 이에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. XRF는 수소와 불활성 기체를 제외한 모든 성분을 분석할 수 있다.
  2. XRF는 AAS나 lCP-AES와 같은 시료 전처리를 필요로 하지 않는다.
  3. XRF로 분석시 높은 정확도를 얻기 위해서는 시료의 매트릭스와 유사한 표준물질로 분석해야만 한다.
  4. XRF는 비파괴시험의 대표적인 예로서 시료 중의 대략적인 조성을 확인하고 screening 하는데 사용된다.
(정답률: 51%)
  • XRF는 원자 번호가 낮은 원소의 분석이 어렵습니다.
    XRF는 수소, 헬륨, 리튬과 같은 매우 가벼운 원소들은 검출이 불가능하므로, 수소와 불활성 기체를 제외한 모든 성분을 분석할 수 있다는 설명은 틀린 것입니다.
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48. Zeeman 효과에 의한 바탕보정시 필요하지 않은 장치는?

  1. 자석
  2. 회전편광판
  3. 크세논아크등
  4. 속빈음극등
(정답률: 42%)
  • Zeeman 효과 바탕보정은 강한 자기장을 걸어 에너지 준위를 분리시키는 방법으로, 자석, 회전편광판, 속빈음극등(HCL) 등이 필요합니다.
    크세논아크등은 주로 분광광도계의 광원으로 사용되며, Zeeman 효과를 이용한 바탕보정 장치와는 직접적인 관련이 없습니다.
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49. 2×10-5M KMnO4 용액을 1.5cm의 셀에 넣고 520nm에서 투광도를 측정하였더니 0.60를 보였다. 이 때 KMnO4의 물 흡광계수는 약 몇 L/cmㆍmol인가?

  1. 1.35×10-4
  2. 5.0×10-4
  3. 7395
  4. 20000
(정답률: 74%)
  • 비어-람베르트 법칙을 이용하여 흡광계수를 구하는 문제입니다. 먼저 투광도 $T$를 이용하여 흡광도 $A$를 계산한 후, 농도와 셀 길이를 통해 흡광계수를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $A = -\log T = \epsilon \cdot c \cdot l$
    ② [숫자 대입] $-\log 0.60 = \epsilon \cdot (2 \times 10^{-5}) \cdot 1.5$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 7395$
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50. 다음 중 Beer 법칙의 적용 한계가 아닌 것은?

  1. 겉보기 이완편차
  2. 겉보기 화학편차
  3. 다색 복사선의 기기편차
  4. 미광복사선이 존재할 때의 기기편차
(정답률: 50%)
  • Beer 법칙의 한계는 크게 화학적 편차(용질의 해리, 결합 등)와 기기적 편차(다색광 사용, 미광의 존재 등)로 나뉩니다. 겉보기 이완편차는 Beer 법칙의 적용 한계 범주에 해당하지 않습니다.

    오답 노트
    겉보기 화학편차: 용질의 화학적 상태 변화로 인한 편차
    다색 복사선의 기기편차: 단색화 장치의 불완전함으로 인한 편차
    미광복사선: 검출기에 도달하는 원치 않는 잡광으로 인한 편차
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51. 다음 형광에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 광원 깜빡이잡음이 관찰된다.
  2. 전자스핀이 변하지 않으면서 전자에너지 전이가 일어난다.
  3. 발광은 거의 순간적으로(10-5초) 없어진다.
  4. 붉은 원자증기에서 관찰된다.
(정답률: 43%)
  • 형광은 들뜬 상태에서 바닥 상태로 전이될 때 빛을 방출하는 현상으로, 광원의 깜빡이 잡음(Flicker noise)은 주로 측정 기기의 전기적 특성이나 광원 자체의 불안정성으로 인해 발생하는 것이지 형광 현상의 고유한 특성이 아닙니다.
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52. 분광신호와 이를 사용하는 분석법간에 연결이 잘못된 것은?

  1. 복사선방출-X선 형광법
  2. 복사선흡수-분광광도법
  3. 복사선산란-핵자기공명법
  4. 전기전위-전위차법
(정답률: 66%)
  • 핵자기공명법(NMR)은 강한 자기장 속에서 라디오파(RF)를 조사하여 핵스핀의 에너지 상태 변화를 측정하는 분석법으로, 복사선 산란이 아닌 전자기파의 흡수 원리를 이용합니다.
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53. 원자분광법에서 측정 시 다양한 방해가 발생하게 된다. 다음 방해 종류에 따른 해결방법을 연결한 것 중 틀린 것은?

  1. 스펙트럼 방해-Zeeman 바탕보정 혹은 다른 파장 선택
  2. 화학적 방해-해방제(Releasing agent) 사용
  3. 이온화방해-이온화 증기제 사용
  4. 시료조성방해-표준물 첨가법 사용
(정답률: 65%)
  • 이온화 방해는 분석 대상 원자가 너무 쉽게 이온화되어 원자 상태의 농도가 감소하는 현상입니다. 이를 해결하기 위해서는 이온화 증기제가 아니라, 이온화 경향이 더 큰 원소(이온화 억제제, Ionization suppressor)를 첨가하여 분석 대상 원자의 이온화를 억제해야 합니다.
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54. 다음 광학기기 및 장치 등과 관련된 용어에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 광도계(photometer)는 한가지 또는 그 이상의 색비교 표준물을 사용하여 육안을 검출기로 사용하는 흡수측정기기이다.
  2. 분광기(spectroscope)는 파장이나 진동수의 함수로서 복사선의 세기에 대한 정보를 제공해주는 기기이다.
  3. 다중공용형(multiplex) 기기는 원하는 파장을 얻기 위하여 복사선을 거르거나 분산시키지 않고서 스펙트럼의 정보를 얻는 기기이다.
  4. 분광계(spectrometer)는 원자 방출선을 육안으로 확인하는 데 사용되는 기기이다.
(정답률: 51%)
  • 다중공용형(multiplex) 기기는 푸리에 변환 분광법(FT-IR)처럼 모든 파장을 동시에 측정하여 효율적으로 스펙트럼 정보를 얻는 방식입니다.

    오답 노트
    광도계(photometer): 육안이 아닌 광전 검출기를 사용하여 흡수, 방출, 형광 등을 측정하는 기기입니다.
    분광기(spectroscope): 복사선을 분산시켜 육안으로 확인하는 장치입니다.
    분광계(spectrometer): 파장의 함수로서 복사선의 세기 정보를 정량적으로 제공하는 기기입니다.
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55. 빛을 어떤 시료에 통과시켜 99%가 흡수되었다면 흡광도는 얼마인가?

  1. -1
  2. 0.99
  3. 1
  4. 2
(정답률: 62%)
  • 흡광도는 투과도($T$)의 역수에 상용로그를 취한 값으로 정의됩니다. 99%가 흡수되었다면 투과도는 $1\%$ 즉, $0.01$입니다.
    ① [기본 공식] $A = -\log_{10} T$
    ② [숫자 대입] $A = -\log_{10} 0.01$
    ③ [최종 결과] $A = 2$
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56. 1몰(mol)의 분자가 파장이 600nm인 가시광선을 흡수했을 때 증가하는 에너지의 양은 약 몇 J/mol인가? (단, 빛의 속도는 2.998×108m/s, 플랑크상수는 6.626×10-34 Jㆍs로 한다.)

  1. 1.19×105
  2. 1.99×105
  3. 3.31×105
  4. 5.52×105
(정답률: 44%)
  • 빛의 에너지 공식과 아보가드로 수를 이용하여 1몰당 에너지를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{hc}{\lambda} \times N_A$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 2.998 \times 10^8}{600 \times 10^{-9}} \times 6.022 \times 10^{23}$
    ③ [최종 결과] $E = 1.99 \times 10^5$
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57. 원자분광법에서 선 넓힘의 원인이 아닌 것은?

  1. 불확정성 효과
  2. Doppler 효과
  3. 용매 효과
  4. 압력 효과
(정답률: 60%)
  • 원자분광법의 선 넓힘(Line Broadening)은 원자의 에너지 준위가 완전히 날카롭지 않고 일정 폭을 갖게 되는 현상입니다. 불확정성 원리에 의한 자연 넓힘, 원자의 이동 속도에 의한 Doppler 효과, 원자 간 충돌에 의한 압력 효과가 주요 원인입니다.

    오답 노트
    용매 효과: 주로 분자 분광법에서 용매-용질 상호작용으로 인해 나타나는 현상으로, 기체 상태의 원자분광법과는 거리가 멉니다.
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58. 암모니아(NH3) 분자는 적외선 스펙트럼에서 몇 가지의 기준진동 방식이 가능한가?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 72%)
  • 분자의 진동 모드 수는 원자 수 $n$에 따라 결정됩니다. 암모니아($NH_3$)는 비선형 분자이므로 $3n-6$ 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $Mode = 3n - 6$
    ② [숫자 대입] $Mode = 3 \times 4 - 6$
    ③ [최종 결과] $Mode = 6$
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59. 다음 중 단색화 장치의 구성으로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 간섬쐐기
  2. 회절발
  3. 입구슬럿
  4. 출구슬럿
(정답률: 61%)
  • 단색화 장치(Monochromator)는 다색광을 단색광으로 분리하는 장치로, 빛을 분산시키는 회절발(Grating)과 빛의 폭을 조절하는 입구슬럿, 출구슬럿으로 구성됩니다. 간섬쐐기는 단색화 장치의 구성 요소가 아닙니다.
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60. 적외선 분광법에 사용하기 가장 적절한 시료 용기의 재질은?

  1. 결정성 NaCl
  2. 석영
  3. 규산염 유리
  4. 용융 실리카
(정답률: 66%)
  • 적외선(IR) 분광법에서 일반적인 유리는 적외선을 강하게 흡수하여 시료 분석을 방해합니다. 따라서 적외선 영역에서 투과성이 좋은 결정성 NaCl과 같은 할라이드 염 재질을 시료 용기로 사용해야 합니다.
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4과목: 기기분석II

61. 시간주사열량법을 사용하여 산소분위기에서 고분자물질을 분석하여 그림과 같은 결과를 얻었다. 실험결과를 설면한 내용 중 옳지 않은 것은?

  1. T1은 고분자물질의 유리전이 온도이다.
  2. T2는 고분자의 결정화 과정에서 나타나는 발열과정이다.
  3. T3은 결정화된 고분자의 녹는 과정을 나타내는 흡열과정이다.
  4. T4는 고분자물질이 고온에서 분해되어 다양한 생성물을 생성하는 발열과정이다.
(정답률: 66%)
  • 제시된 그래프에서 $T_4$는 위쪽(Exo) 방향으로 솟은 피크이므로 발열 과정인 것은 맞으나, 일반적으로 고분자의 열분해 과정은 에너지를 흡수하는 흡열 반응으로 나타나거나 복합적인 거동을 보입니다. 특히 이 그래프의 맥락상 $T_4$는 분해 과정의 특성보다는 다른 열적 전이로 해석되며, 분해를 단순 발열과정으로 정의한 설명은 옳지 않습니다.
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62. 다음 이온선택성 전극의 장점에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 직선적 감응의 넓은 범위
  2. 파괴성
  3. 짧은 감응시간
  4. 색깔이나 혼탁도에 영향을 비교적 받지 않음
(정답률: 81%)
  • 이온선택성 전극은 시료를 파괴하지 않고 측정하는 비파괴 분석법이 큰 장점입니다.

    오답 노트
    파괴성: 비파괴 분석이 특징임
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63. 선택계수(selectivity coefficient, α)는 다음 중 무엇을 나타내는가?

  1. 두 분석 물질 간의 상대적인 이동 속도
  2. 분석 물질의 띠넓어짐의 정도
  3. 이동상의 이동 속도
  4. 분석 가능한 물질의 최대수
(정답률: 73%)
  • 선택계수($\alpha$)는 크로마토그래피에서 두 분석 물질이 정지상과 이동상 사이에서 분배되는 정도의 차이를 나타내며, 결과적으로 두 물질 간의 상대적인 이동 속도 차이를 결정하는 지표입니다.
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64. 다음 전기분석화학에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 물질의 환원 반응은 양극에서 일어난다.
  2. 농도분극은 전극표면의 시료물질 농도와 용액농도의 차이에 기인하여 발생한다.
  3. 과접압은 전류가 흐르는 반응용기의 용액이 갖는 저항을 극복하기 위하여 필요한 전압이다.
  4. 작업전극에서 시료물질의 산화반응이 일어날 때, 기준 전극에서는 시료물질의 환원반응이 수반된다.
(정답률: 61%)
  • 전극의 정의에 따라 산화 반응은 양극(Anode)에서, 환원 반응은 음극(Cathode)에서 일어납니다. 따라서 물질의 환원 반응은 양극이 아닌 음극에서 일어납니다.

    오답 노트
    농도분극: 전극 표면과 용액의 농도 차이로 발생함 (옳음)
    과접압: 반응 저항을 극복하기 위한 추가 전압 (옳음)
    전하 균형: 작업전극의 산화 시 기준/상대전극에서 환원 수반 (옳음)
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65. 전자충격 이온화 방법과 화학적 이온화 방법에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 화학적 이온화 방법으로 더 많은 시료토막이 만들어진다.
  2. 전자충격 이온화 방법은 시료가 열분해하는 단점을 갖고 있다.
  3. 화학적 이온화 방법에서도 전자충격 이온화 과정이 있다.
  4. 전자충격 이온화 방법은 넓은 범위의 토악화로 시료확인 가능성을 높이는 장점이 갖고 있다.
(정답률: 56%)
  • 전자충격 이온화(EI)는 에너지가 매우 높아 시료가 많이 분해되어 많은 시료토막(fragment)이 생성되는 반면, 화학적 이온화(CI)는 부드러운 이온화 방법으로 분해 정도가 적어 분자 이온 피크가 잘 나타납니다.

    오답 노트
    전자충격 이온화 방법은 시료가 열분해하는 단점을 갖고 있다: 고에너지 전자 충돌로 인한 분해 현상을 의미함
    화학적 이온화 방법에서도 전자충격 이온화 과정이 있다: 반응 가스를 이온화시키기 위해 EI 과정이 선행됨
    전자충격 이온화 방법은 넓은 범위의 토막화로 시료확인 가능성을 높이는 장점이 갖고 있다: 고유한 분쇄 패턴을 통해 구조 분석이 가능함
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66. 다음 중 질량분석법에서 m/z 비에 따라 질량을 분리하는 장치가 아닌 것은? (단, m은 질량, z는 전하이다.)

  1. 사중극자(quadrupole)
  2. 이중 집중(double focusing)
  3. 전자 증배관(electron multiplier)
  4. 자기장 분석관(magnetic sector analyzer)
(정답률: 64%)
  • 질량분석법에서 질량 분석기(Analyzer)는 $m/z$ 비에 따라 이온을 분리하는 역할을 합니다. 전자 증배관은 분리된 이온을 검출하여 신호를 증폭시키는 검출기(Detector)이지 분리 장치가 아닙니다.
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67. 다음 보기 중 녹음(melting), 결정화(crystallization), 분해(decomposition) 등과 같은 열전이(thermal transition)의 자료를 제공하는 방법을 모두 고른 것은?

  1. TG, DTA, DSC
  2. DTA, DSC
  3. DSC, TG
  4. DSC
(정답률: 70%)
  • 녹음, 결정화, 분해와 같은 열전이는 시료의 질량 변화보다는 열의 흡수나 방출(엔탈피 변화)을 측정하는 것이 핵심입니다. 중 시차열분석법(DTA)과 시차주사열량법(DSC)이 이에 해당합니다.

    오답 노트
    TG: 열중량분석법으로 온도 변화에 따른 질량 변화를 측정하는 방법입니다.
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68. n-hexane, n-hexanol, benzene이 역상 HPLG에서 분리될 경우 용리 순서를 빨리 나오는 것부터 옳게 예측된 것은?

  1. n-hexane＞n-hexanol＞benzene
  2. n-hexanol＞n-hexane＞benzene
  3. benzene＞n-hexanol＞n-hexane
  4. n-hexanol＞benzene＞n-hexane
(정답률: 66%)
  • 역상 HPLC는 고정상이 비극성이고 이동상이 극성입니다. 따라서 극성이 강한 물질일수록 고정상과 상호작용이 적어 가장 먼저 용리됩니다.
    극성 세기: n-hexanol (가장 강함) > benzene > n-hexane (가장 약함) 순이므로, 용리 순서는 n-hexanol > benzene > n-hexane 순이 됩니다.
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69. "화학 7(Chem 7)" 시험은 임상병리실에서 수행되는 시험의 70% 정도를 차지한다. 이들 중에서 이온선택전극을 사용하여 측정할 수 없는 화학종은?

  1. 글루코스
  2. 염소 이온
  3. 칼륨 이온
  4. 총 이산화탄소
(정답률: 68%)
  • 이온선택전극(ISE)은 특정 이온에만 반응하는 막을 이용하여 이온의 활성도를 측정하는 장치입니다. 글루코스는 이온이 아닌 중성 분자이므로 이온선택전극으로 측정할 수 없습니다.
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70. 다음 설명에 해당하는 질량분석법의 이온화 방법은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. CI(chemical ionization)
  2. EI(electeron impact ionization)
  3. FI(field ionization)
  4. MALDI(matrix-assisted laser desorption/ionization)
(정답률: 44%)
  • 시료 분자가 과량의 시약 기체와 전자 충돌하여 생성된 이온과 다시 충돌하며 이온화되는 방식은 화학적 이온화(CI, chemical ionization)의 특징입니다. 메탄, 프로판, 암모니아 등이 대표적인 시약 기체로 사용됩니다.
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71. 질량분석기를 검정하는데 주로 사용되는 표준물질은?

  1. FAPP
  2. MTBSTFA
  3. PFTBA
  4. TBSI
(정답률: 62%)
  • 질량분석기(MS)의 질량축 검정(Calibration) 및 감도 확인을 위해 표준물질로 주로 사용되는 화합물은 PFTBA(Perfluorotributylamine)입니다.
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72. 질량분석계를 이용하여 질량이 50.00과 50.01인 1가 이온을 분리하려면 최소한의 분해능(resolution)은 얼마인가?

  1. 2000
  2. 3000
  3. 4000
  4. 5000
(정답률: 74%)
  • 질량분석계의 분해능은 두 질량 값의 평균을 두 질량의 차이로 나눈 값으로 정의합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{m_{avg}}{\Delta m}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{50.005}{50.01 - 50.00}$
    ③ [최종 결과] $R = 5000.5 \approx 5000$
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73. 유리전극을 사용하여 용액의 pH를 측정할 때 오차에 영향을 미치지 않는 것은?

  1. 접촉전위
  2. 나트륨 오차
  3. 표준 완충요액
  4. 선택계수의 실험적 보정
(정답률: 51%)
  • 유리전극을 이용한 pH 측정 시 발생하는 주요 오차 요인으로는 산 오차, 알칼리 오차(나트륨 오차), 탈수 현상, 낮은 이온세기, 접촉전위의 변화, 온도 변화 등이 있습니다. 선택계수의 실험적 보정은 오차를 줄이기 위한 방법이지 오차를 유발하는 요인이 아닙니다.
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74. 미지시료 산의 전기량법 적정(coulometric titration)에 그림에 있는 장치가 사용된다. 이 실험과 관련된 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 음극에서 수소 기체가 발생한다.
  2. 적정반응은 "H++OH-⇄H2O“이다.
  3. 황산나트륨은 산화환원반응에 참여한다.
  4. 종말점을 찾기 위해 pH 전극이나 지시약을 사용할 수 있다.
(정답률: 55%)
  • 전기량법 적정에서 황산나트륨($Na_{2}SO_{4}$)은 전해질로서 용액의 전기 전도도를 높여 전류가 잘 흐르게 하는 보조 전해질 역할을 할 뿐, 직접적인 산화환원반응에 참여하지 않습니다.

    오답 노트
    음극에서 수소 기체가 발생한다: 물의 전기분해로 인해 발생합니다.
    적정반응은 $H^{+} + OH^{-} \rightleftharpoons H_{2}O$이다: 생성된 $OH^{-}$가 산과 반응하는 중화반응입니다.
    종말점을 찾기 위해 pH 전극이나 지시약을 사용할 수 있다: 일반적인 산-염기 적정법과 동일합니다.
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75. 그림은 어떤 시료의 얇은층크로마토그램이다. 이 시료의 지연인자(retaedation factor) Rf값은?

  1. 0.10
  2. 0.20
  3. 0.30
  4. 0.50
(정답률: 76%)
  • 지연인자 $R_{f}$ 값은 출발선에서 시료(반점)까지의 거리를 출발선에서 용매선단까지의 거리로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $R_{f} = \frac{d_{sample}}{d_{solvent}}$
    ② [숫자 대입] $R_{f} = \frac{5}{10}$
    ③ [최종 결과] $R_{f} = 0.50$
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76. 액간접촉전위(liquid junction potential)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 양이온과 음이온의 확산속도가 다르기 때문에 발생한다.
  2. 조성이 다른 전해질 용액에 접촉할 때, 경계면에서 발생한다.
  3. 전극에 전기 이중층(electric double layer)이 생기는 이유이다.
  4. 두 용액 사이에 진한 전해질 용액을 포함한 염다리(salt bridge)를 사용하여 줄일 수 있다.
(정답률: 48%)
  • 액간접촉전위는 조성이 다른 두 전해질 용액이 접촉할 때, 양이온과 음이온의 확산 속도 차이로 인해 경계면에서 발생하는 전위입니다. 이는 염다리를 사용하여 줄일 수 있습니다.

    오답 노트
    전극에 전기 이중층(electric double layer)이 생기는 이유이다: 이는 전극 표면과 용액 사이의 계면 현상이며, 액간접촉전위와는 다른 원리입니다.
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77. 0.001M HCI을 0.1M NaOH를 사용하여 적정할 때 용액의 비전도도 변화를 가장 잘 나타낸 모식도는?

(정답률: 77%)
  • 강산($\text{HCl}$)을 강염기($\text{NaOH}$)로 적정하면, 이동도가 매우 큰 $\text{H}^+$이온이 $\text{Na}^+$이온으로 대체되면서 당량점까지 비전도도가 감소하고, 당량점 이후에는 과량의 $\text{OH}^-$이온으로 인해 다시 비전도도가 증가하는 V자형 곡선을 나타냅니다. 따라서 가 정답입니다.
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78. 다음 중 열법무게측정(TG)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 시료의 무게를 시간 또는 온도의 함수로 연속적으로 기록한다.
  2. 시간의 함수로 무게 또는 무게 백분율을 도시한 것을 열분석도라 한다.
  3. 열무게 측정에 사용되는 대부분의 전기로의 온도 범위는 1000~1200℃ 정도이다.
  4. 비활성 환경기류를 만들기 위한 기체 주입장치가 필요하다.
(정답률: 65%)
  • 열무게 측정(TGA)에 사용되는 전기로의 일반적인 온도 범위는 실온부터 약 $1000^{\circ}\text{C}$ 정도까지입니다. 따라서 $1000\sim1200^{\circ}\text{C}$ 정도라는 설명은 적절하지 않습니다.
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79. 연산 증폭기(poerational amplifier) 회로를 사용하여 작업전극에 흐르는 전류(current)신호를 전압(voltage)신호로 변환시켜서 측정하고자 한다. 가장 적절한 회로는?

(정답률: 79%)
  • 전류 신호를 전압 신호로 변환하기 위해서는 전류-전압 변환기인 트랜스임피던스 증폭기(Transimpedance Amplifier) 회로가 필요합니다. 회로는 입력단에 전류가 흐르고 피드백 저항 $R$을 통해 전압으로 출력되는 전형적인 구조입니다.
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80. 할로겐화합물, 과산화물, 퀴논 및 니트로기와 같은 전기음성도가 큰 작용기를 포함하는 분자에 특히 예민하게 반응하는 가스크로마토그래피 검출기는?

  1. ECD
  2. FID
  3. AED
  4. TCD
(정답률: 64%)
  • 전자포착검출기(ECD)는 전기음성도가 큰 할로겐 원소나 니트로기, 퀴논 등이 전자 친화력이 강해 전자를 잘 포착하는 성질을 이용하므로, 해당 작용기를 포함하는 분자에 매우 높은 감도를 보입니다.
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