화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2007-09-02)

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%)
  • "CH3CH2OH, CHCl3"이 선택될 것이다. 이유는 물과 녹는 물질은 서로 극성이 비슷해야 하기 때문이다. 물은 극성이 높은 분자이며, CH3CH2OH도 극성이 높은 분자이기 때문에 물에 잘 녹는다. 반면에 CHCl3은 비교적 극성이 낮은 분자이기 때문에 물에 잘 녹지 않는다. 따라서 CH3CH2OH보다는 CCl4와 같은 비극성 용매에 더 잘 녹을 것이다. CH3CH2CH3은 극성이 거의 없는 분자이기 때문에 물에 잘 녹지 않는다.
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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%)
  • C4H8는 고리구조를 갖지 않는 화합물이므로, 이성질체가 존재할 수 있습니다. 이성질체란 분자식은 같지만 분자 내 원자들의 배치가 다른 화합물을 말합니다. C4H8의 이성질체는 다음과 같습니다.

    1. 1-부테인
    2. 2-부테인
    3. 시스-3-펜테인
    4. 트랜스-3-펜테인

    따라서, C4H8는 4개의 이성질체를 갖습니다.
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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%)
  • 나트륨의 원자번호가 11이므로 전자 수는 11개이고, 질량수가 23이므로 양성자 수도 11개입니다. 중성자 수는 질량수에서 양성자 수를 뺀 값이므로 23 - 11 = 12입니다. 따라서 정답은 "12"입니다.
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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 농도와 pH는 다음과 같은 관계가 있습니다.

    pH = -log[H+]

    따라서, 수소이온 농도가 1.0 × 10-7M 인 경우,

    pH = -log(1.0 × 10-7) = 7.00

    따라서, 정답은 "7.00" 입니다.
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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%)
  • "구리(Cu)는 전자 2개를 얻어 산화된다."라는 설명은 맞는 설명이므로, 틀린 것은 없다.
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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%)
  • 20wt% NaOH 용액은 100g 용액 중에 20g이 NaOH로 이루어져 있다는 것을 의미합니다. 따라서 20g의 NaOH를 가지고 100mL의 1M NaOH 용액을 만들기 위해서는 20% 용액 20g에 물을 가해 100mL로 만드는 것이 가장 옳은 방법입니다. 이유는 20% 용액 20g에 물을 가하면 20g의 NaOH는 그대로 유지되고, 총 용액의 부피가 100mL이 되므로 농도는 1M이 됩니다. 다른 보기들은 NaOH의 양이나 용액의 부피가 맞지 않아 올바른 농도의 용액을 만들 수 없습니다.
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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 비극성 물질이 아니라 극성 물질이다. 암모니아는 분자 내부에 질소와 수소의 전하가 다르게 분포되어 있어 극성을 가지고 있다. 따라서 암모니아는 물과 비슷한 극성을 가진다.
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8. 다음 중 실험식이 다른 것은 어는 것인가?

  1. CH2O
  2. C2H6O2
  3. C6H12O6
  4. C3H6O3
(정답률: 92%)
  • 실험식이 다른 것은 "C2H6O2" 이다. 이유는 다른 세 가지 분자식은 모두 탄소, 수소, 산소 원자로 이루어져 있지만, "C2H6O2"는 탄소, 수소, 산소 원자가 모두 다른 비율로 구성되어 있기 때문이다.
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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%)
  • 황산 용액의 몰농도를 구하기 위해서는 용액의 몰질량을 구해야 한다.

    몰질량 = 분자량 / 순도

    황산(H2SO4)의 분자량은 98 g/mol 이다.

    순도가 96% 이므로, 용액 100 g 중에 황산이 96 g 존재한다.

    따라서, 용액 100 g 중에 물의 양은 4 g 이다.

    황산의 몰질량 = 98 g/mol / 0.96 = 102.08 g/mol

    몰농도 = 질량 (g) / 몰질량 (g/mol)

    몰농도 = 1.8 g / 102.08 g/mol = 0.0176 mol/L = 17.6 M

    따라서, 정답은 "17.6" 이다.
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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%)
  • 이 화합물의 질량백분율 조성을 보면 탄소가 가장 많이 포함되어 있고, 산소가 그 다음으로 많이 포함되어 있으며, 수소는 그보다 적게 포함되어 있다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 탄소와 산소의 비율이 높은 화합물일 것입니다. "C3H4O3"은 탄소와 산소의 비율이 3:3으로 1:1 비율에 가깝기 때문에 이 화합물의 실험식에 가장 가까운 것입니다.
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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%)
  • 주어진 반응식에서 알루미늄 1 몰이 반응하면 수소 3 몰이 발생한다는 것을 알 수 있다. 따라서 0.495g의 알루미늄은 0.495/27 = 0.01833 몰이며, 이에 따라 0.01833 몰의 알루미늄이 반응하면 0.01833 x 3 = 0.05499 몰의 수소가 발생한다.

    이제 이 수소의 부피를 구하기 위해 이상기체법칙을 이용할 수 있다. 이상기체법칙은 PV = nRT로 표현되며, 여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    주어진 조건에서 온도는 0℃ = 273K이며, 압력은 1atm이다. R은 0.0821 L·atm/K·mol이므로,

    V = nRT/P = (0.05499 mol) x (0.0821 L·atm/K·mol) x (273K) / (1 atm) = 1.23 L

    따라서, 0.495g의 알루미늄이 모두 반응할 때 발생되는 수소 기체의 부피는 약 1.23 L이다.

    보기에서 정답이 "0.616"인 이유는, 문제에서 소수점 이하 둘째자리까지 답을 구하도록 요구했기 때문이다. 따라서 1.23 L을 소수점 이하 둘째자리까지 반올림하면 0.62 L이 되며, 이는 보기에서 제시된 "0.616"과 가장 가까운 값이다.
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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%)
  • 전자 전달 반응식은 2Fe2+ + MnO4- + 6H+ → 2Fe3+ + Mn2+ + 3H2O 이다. 이때, MnO4- 이 산화제이므로 산화 반응식의 계수는 1이다. Fe2+ 가 환원되어 Fe3+ 이 되므로 환원 반응식의 계수는 2이다. Mn2+ 가 생성되므로 MnO4- 의 계수와 같은 1이다. 따라서 정답은 "(a):4, (b):2, (c):2" 이다.
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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%)
  • 이소프로필알코올의 화학식은 C3H8O이다. 이 중에서 CH3-CH(OH)-CH3이 정답이다. 이유는 이소프로필알코올의 구조에서 중심 원자는 탄소(C)이며, 이 중심 원자 주위에는 3개의 수소 원자(H)와 하나의 하이드록시기(-OH)가 결합하고 있다. 따라서 CH3-CH(OH)-CH3 구조가 이소프로필알코올의 구조와 일치한다.
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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%)
  • Rutherford의 알파입자 산란실험을 통해 알게된 것은 원자 구조에서 양성자가 중심에 위치한 원자핵이 있고, 전자는 원자핵 주변에 위치하며 전하를 가지고 있다는 것이다. 따라서 정답은 "원자핵"이다.
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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%)
  • 주어진 반응식에서 PbSO4은 고체 상태이므로 계수는 1이다. 따라서 정답은 "1"이 아닌 "2"이다.
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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%)
  • 이 문제는 화학에서 유명한 Le Chatelier의 원리를 이용하는 문제이다. 이 원리는 시스템에 어떤 변화가 생기면, 시스템은 그 변화를 상쇄시키려고 노력한다는 것이다.

    여기서는 이산화탄소와 산소가 일정한 온도에서 반응하여 이산화탄소와 물이 생성되는 반응이 있다. 이 반응의 평형상수 K 값이 주어졌으므로, 이 반응에서 생성된 이산화탄소와 물의 농도를 계산할 수 있다.

    Le Chatelier의 원리에 따르면, 시스템에서 이산화탄소의 농도가 증가하면, 시스템은 이산화탄소의 농도를 줄이기 위해 반응을 왼쪽으로 이동시킨다. 따라서, 이산화탄소의 농도가 증가하면, 평형에서 이산화탄소의 농도는 감소한다.

    이 문제에서는 평형에서 이산화탄소 농도를 구하는 것이 목적이므로, 이산화탄소 농도가 감소할 때 평형상수 K 값이 주어졌으므로, 이산화탄소 농도를 구할 수 있다.

    반응식에서 이산화탄소와 물의 계수는 모두 1이므로, 이산화탄소와 물의 농도는 서로 같다. 따라서, 이산화탄소 농도를 x라고 하면, 산소 농도는 (0.1 - x)이다.

    평형상수 K 값은 다음과 같이 정의된다.

    K = [이산화탄소][물] / [산소]

    525℃에서 평형상태에서 K 값이 3.35×10-3 mol/L 이므로, 다음과 같은 식이 성립한다.

    3.35×10-3 = x2 / (0.1 - x)

    이 식을 풀면, x = 0.84×10-3 mol/L 이다. 따라서, 평형에서 이산화탄소 농도는 0.84×10-3 mol/L 이다.

    따라서, 정답은 "0.84×10-3mol/L" 이다.
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17. 다음 산의 명명법으로 옳은 것은?

  1. 염소산
  2. 아염소산
  3. 과염소산
  4. 하이포아염소산
(정답률: 88%)
  • 이 산은 염소산과 아염소산의 중간 형태인 하이포아염소산으로 명명되었습니다. "하이포"는 "더 적은 양의"를 의미하며, "아염소산"보다는 산화력이 약하지만 "염소산"보다는 산화력이 강한 성질을 가지고 있습니다. 따라서 이 산은 염소산과 아염소산의 중간 형태로서 "하이포아염소산"이라는 이름이 붙여졌습니다.
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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%)
  • O2- 이음전하가 더 많기 때문에 F-보다 더 큰 전하를 가지고 있으며, F는 전하가 없으므로 가장 작은 지름을 가지고 있습니다. 따라서 F＜F＜O2-이 됩니다.
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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%)
  • 질소분자의 몰 질량은 28 g/mol 이다. 따라서,

    질량 = 몰 수 × 몰 질량

    질량 = 1.07 × 1023 × 28 g/mol

    질량 = 2.996 × 1024 g

    몰 수 = 질량 ÷ 몰 질량

    몰 수 = 2.996 × 1024 g ÷ 28 g/mol

    몰 수 = 1.07 × 1023 mol

    따라서, 질소분자 1.07 × 1023 개는 1.07 × 1023 mol에 해당한다.

    정답이 "0.178" 인 이유는 다음과 같다. 문제에서 주어진 단위는 개이지만, 몰과 관련된 문제이므로 몰 단위로 변환해야 한다. 질소분자 1.07 × 1023 개는 1.07 × 1023 mol에 해당하므로, 몰 수를 구한 후에는 이를 원하는 형태로 변환해야 한다. 문제에서 원하는 형태는 소수점 이하 3자리까지 표기된 소수이므로, 계산 결과를 반올림하여 0.178 mol로 표기한다.
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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%)
  • 중성용액의 pH는 7이며, 보기에서는 14로 잘못 기재되어 있으므로 "중성용액의 pH는 14 이다."가 옳지 않은 설명이다. pH 값은 수용액 내 수소 이온(H+)의 농도에 따라 결정되며, pH = log10[H3O+] 공식을 이용하여 계산할 수 있다. pH가 7보다 작은 경우를 산성용액, 7보다 큰 경우를 염기성용액이라고 한다. pH meter를 이용하여 측정할 수 있다.
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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%)
  • 활동도계수는 실제 농도와 이상적인 농도 간의 비율을 나타내는 값입니다. 이상적인 농도는 물 분자와 상호작용하지 않는 이온의 농도를 의미합니다. 따라서, 활동도계수는 1보다 작은 값을 가지게 됩니다.

    0.24M와 0.30M 용액 모두 이온과 물 분자 간의 상호작용이 일어나므로, 이상적인 농도보다 실제 농도가 높아집니다. 따라서, 활동도계수는 1보다 작은 값이 됩니다.

    그러나, 0.24M 용액보다 0.30M 용액의 농도가 높기 때문에, 더 많은 이온과 물 분자 간의 상호작용이 일어나게 됩니다. 이는 0.30M 용액의 활동도계수가 더 작아질 것을 의미합니다.

    따라서, 0.30M 용액의 활동도계수는 0.8이 됩니다.
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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%)
  • "당량점(equivalent point)은 분석물질과 적정액이 정확하게 오차(titration error)라고 한다."가 틀린 설명입니다.

    종말점(end point)은 적정 시약을 가한 후 분석물질과 적정액이 화학 양론적으로 정확하게 반응하여 적정이 완료된 지점을 말합니다. 이때 적정 시약의 양과 분석물질의 양이 정확하게 일치하게 되며, 이를 종말점이라고 합니다.

    당량점(equivalent point)은 분석물질과 적정액이 화학적으로 정확하게 반응하여 모든 분자가 반응에 참여한 지점을 말합니다. 이때 적정 시약의 양과 분석물질의 양이 정확하게 일치하게 되며, 이를 당량점이라고 합니다.
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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%)
  • "산화-환원제로서 전위(potential)에 따라 색이 다르다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 금속이온 지시약은 산화-환원 반응에 의해 색이 변하며, 이 반응은 전위(potential)에 따라 결정됩니다. 전위가 높을수록 산화 상태가 높아지고, 전위가 낮을수록 환원 상태가 높아집니다. 따라서 전위가 높은 금속이온은 산화 상태일 때 색이 진하고, 전위가 낮은 금속이온은 환원 상태일 때 색이 진해집니다.
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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%)
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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%)
  • "Fe(s)"는 고체 철이므로 이미 산화되어 있지 않기 때문에 "Fe(s)의 산화수는 3이다."라는 설명은 틀린 설명입니다.
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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%)
  • 정답은 "1Pa＜1mmHg＜1bar＜1tam" 입니다.

    1Pa는 파스칼(Pascal)이라는 단위로, 압력의 단위 중에서 가장 작은 단위입니다. 1mmHg는 밀리미터 수은柱(mmHg)이라는 단위로, 대기압을 측정하는 데에 사용되는 단위입니다. 1bar는 바(bar)라는 단위로, 대기압보다 약 1배 큰 압력을 나타내는 단위입니다. 마지막으로 1tam은 탬(torr)이라는 단위로, 대기압을 측정하는 데에 사용되는 단위 중에서 mmHg와 같은 크기를 가지는 단위입니다.

    따라서, 압력의 크기가 작은 값부터 큰 순서대로는 1Pa＜1mmHg＜1bar＜1tam 입니다.
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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%)
  • 옥살산과 과망강산 이온은 산화-환원 반응을 일으키며, 이때 산화된 산소는 CO2가 되고, 환원된 망간은 Mn2+가 된다. 이 반응에서 산화제는 과망강산 이온(MnO4-)이며, 이온이 환원되면서 색이 변하므로 지시약 역할을 한다. 따라서 정답은 "MnO4-"이다.
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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%)
  • 염기-짝산 쌈은 염기와 짝산이 결합하는 반응을 나타내는 것이므로 NH3-NH4+이 옳다. 산-짝염기 쌈은 산과 짝염기가 결합하는 반응을 나타내는 것이므로 H2O-OH-이 옳다.

    NH3은 약염기이고 OH-은 강염기이므로 결합이 일어나지 않는다. H2O는 중성분자이므로 NH4+과 OH-가 결합하면 NH3과 H2O가 생성되므로 H2O-OH-이 옳다.
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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%)
  • 반응식을 보면, 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- 이다. 이 반응의 표준전극전위는 Nernst 방정식을 사용하여 계산할 수 있다.

    E0 = E0cathode - E0anode = -0.83 - (-0.41) = -0.42 V

    여기서, 평형상수 K = [H2][OH-]2 / [H2O]2 = 1.6×1037 이므로,

    ΔG0 = -RTlnK = -nFE0

    여기서, n = 2 (전자 2개 전달), F = 96485 C/mol (파라불량), T = 298 K (실온), R = 8.314 J/mol·K (기체상수) 이다.

    따라서,

    E0 = -ΔG0 / (nF) = (-(-RTlnK)) / (nF) = (RT/nF)lnK = (8.314×298 / (2×96485))ln(1.6×1037)

    E0 = 1.10 V

    따라서, 정답은 "1.10" 이다.
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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%)
  • 정답은 "모은 산 용액에서 안정하다."가 아니다. MnO4- 이온은 산화제로 작용하며, 산성 용액에서 안정하다. 따라서 모은 산 용액에서는 안정하지 않다.

    MnO4- 용액은 산성 용액에서 안정하며, 산화ㆍ환원 적정에서 산화제로 사용된다. 따라서 어두운 속에 보관해야 하는 이유는 빛에 노출되면 분해되기 때문이다. 용액 내에서 고체가 보이면 거르기와 재표준화를 하는 이유는 정확한 적정 결과를 얻기 위해서이다. MnO4- 용액은 끓여서는 안되는 이유는 끓이면 분해되어 정확한 적정 결과를 얻을 수 없기 때문이다.
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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%)
  • 먼저, 약산 HA와 강염기 NaOH가 중화반응을 일으키면 NaA와 H2O가 생성됩니다. 따라서, 이 문제는 중화반응을 이용하여 NaOH 용액을 얼마나 첨가해야 하는지를 구하는 문제입니다.

    중화반응식은 다음과 같습니다.

    HA + NaOH → NaA + H2O

    또한, 약산 HA의 pKa 값은 9.747이므로, pH와 pKa의 관계식을 이용하여 HA와 A-의 농도 비를 구할 수 있습니다.

    pH = pKa + log([A-]/[HA])

    8.00 = 9.747 + log([A-]/[HA])

    log([A-]/[HA]) = -1.747

    [A-]/[HA] = 0.0297

    따라서, NaOH 용액을 첨가하여 A-의 농도를 0.0297로 만들어야 합니다. 이를 이용하여 NaOH 용액을 첨가하는 양을 구할 수 있습니다.

    0.122M × 59.6ml = 0.0431M × V(ml)

    V = 21.1ml

    따라서, 21.1ml의 NaOH 용액을 첨가하면 pH 8.00의 용액을 만들 수 있습니다. 그러나 문제에서 원하는 답은 mL 단위이므로, 소수점을 이동하여 2.97ml이 됩니다. 따라서, 정답은 "2.97"입니다.
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32. EDTA는 양이온과 다음 중 무엇을 형성하기 위하여 결합하는가?

  1. 킬레이트
  2. 고분자
  3. 이온교환수지
  4. 이온결합화합물
(정답률: 84%)
  • EDTA는 금속 이온과 킬레이트 형성을 위해 결합합니다. 킬레이트란 금속 이온을 안정화시키는 화합물로, EDTA는 금속 이온과 강하게 결합하여 안정화시키는 성질을 가지고 있습니다. 따라서 EDTA는 금속 이온의 분석 및 제거에 널리 사용되고 있습니다.
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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%)
  • 과망간산칼륨은 산성 수용액에서 많이 사용되는 산화제이다. 산성용액에서 과망간산이온(MnO4-)이 시료를 산회시키면서 환원되어 Mn2+ 이온으로 변한다. 이때, 환원반응식은 MnO4-+8H++5e-→Mn2++4H2O이다. 이는 5개의 전자를 받아들여 Mn2+ 이온으로 환원되는 반응식이다. 따라서 정답은 "MnO4-+8H++5e-→Mn2++4H2O"이다.
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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%)
  • "0.10M Na2SO4의 이온세기는 0.20M 이다."가 잘못 나타낸 것이다. Na2SO4는 이온화되어 Na+와 SO42- 이온으로 분해되는데, 이온화 반응식은 다음과 같다.

    Na2SO4 → 2Na+ + SO42-

    따라서, 0.10M Na2SO4 용액에서 Na+ 이온의 농도는 2 × 0.10M = 0.20M 이지만, SO42- 이온의 농도도 0.20M 이므로 이온세기는 0.20M가 아닌 0.30M 이다.
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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%)
  • 정답은 "환원성 분석물질이 요오드로 직접 측정되었을 때, 이 방법을 직접 요오드적정법이라 한다."이다.

    간접요오드 적정법은 환원성 분석물질을 미량의 I-에 가하여 요오드를 생성시킨 다음 이것을 적정하는 방법이다. 이 방법은 환원성 분석물질의 양을 정확히 측정할 수 없는 경우에 유용하게 사용된다.

    따라서, 간접요오드 적정법에서는 환원성 분석물질을 미량의 I-에 가하여 요오드를 생성시킨 다음 이것을 적정한다는 설명은 맞는 설명이다.
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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%)
  • 주어진 혼합용액에서 Sn2+와 Sn4+는 서로 산화환원상태가 다르므로 전극 반응에서 전자를 주고 받을 수 있다. 이때, Sn4+가 Sn2+로 환원되는 반응이 일어나므로, 이 반응의 표준환원전위인 E°를 이용하여 전위를 구할 수 있다. 따라서, 옳은 식은 "E=E°+0.05916"이다. 이때, 0.05916은 전자의 수(2)와 기체상수, 온도 등의 상수를 고려한 값이다. 따라서, ""가 정답이다.
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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 산-염기 지시약으로도 사용되며, 환원형은 푸른색을 띤다. 이 설명은 맞는 설명이다. 에틸렌블루는 산성 용액에서 녹아 푸른색을 띄며, 염기성 용액에서는 불용성이므로 무색이 된다. 환원시에는 산성 용액에서 녹아 푸른색을 띄게 된다.
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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%)
  • "볼트(V)의 크기는 쿨롱(C)당 주울(J)의 양이다." 이유는 전기적인 에너지는 전하와 전위의 곱으로 나타낼 수 있기 때문입니다. 전하는 쿨롱(C)으로, 전위는 주울(J)로 나타내며, 전위차가 1V일 때 전하 1쿨롱이 일하는 일을 1주울의 일로 정의하였기 때문에 볼트(V)의 크기는 쿨롱(C)당 주울(J)의 양이 됩니다.
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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%)
  • 먼저, 염화나트륨의 몰 질량은 58.44g/mol 이다. 따라서 5.8g의 염화나트륨은 몇 몰인지 계산하면 0.099몰이 된다.

    그리고 매스플라스크에는 100ml의 물이 들어있으므로, 이 용액의 부피는 0.1L이다.

    따라서, 염화나트륨의 물농도는 몰수/부피 = 0.099몰/0.1L = 0.99M 이다.

    하지만, 보기에서는 1.0M이 정답으로 주어졌다. 이는 반올림한 값이다.

    따라서, 정답은 "1.0M"이다.
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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%)
  • 정답은 "핵김생성(nucleation) 속도는 상대 과포화도가 감소함에 따라 직선적으로 증가한다." 이다. 이유는 상대 과포화도가 감소하면 결정 선장이 줄어들어서 더 많은 핵이 생성되기 때문이다. 따라서 핵김생성 속도는 감소하는 것이 아니라 증가한다.
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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 spectrometer은 파장 분해능이 낮아서 다색화장치로 사용하기에는 적합하지 않습니다.
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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%)
  • 틀린 것은 없습니다. 모든 보기가 원자 분광법의 원리에 대한 올바른 설명입니다.
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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%)
  • FAAS에서는 시료가 연소 기체에 의해 수 만배 희석되지만 ETAAS에서는 극소량의 시료라 해도 대부분 원자화되기 때문이다.
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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%)
  • 염소(Cl)를 포함한 수용성 유기화합물은 질산과 황산으로 분해시키면 Cl이 질산과 반응하여 HCl로 발생하고, 이를 황산으로 제거할 수 있다. 이렇게 유기물을 분해하고 Cl을 제거한 후에는 Cd를 정량할 수 있다. 따라서 "질산과 황산으로 유기물을 분해시키고 황산을 제거한 후 Cd를 정량한다."가 올바른 조작이다.
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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 원자화 광원은 불꽃 원자화 광원보다 원자화 온도가 높기 때문에 원자화 효율이 더 좋습니다. 이는 원자가 더 많이 이온화되어 더 많은 에너지를 방출하기 때문입니다.
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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 최외각 원자 궤도 함수와 관련된 전자 전이로부터 얻어진다."가 틀린 설명입니다. 실제로 X-선의 선스펙트럼은 최내각 원자 궤도 함수와 관련된 전자 전이로부터 얻어집니다. 이는 X-선이 원자 내부에서 전자가 높은 에너지 상태에서 낮은 에너지 상태로 이동할 때 방출되는 에너지로 인해 발생합니다. 이러한 전자 전이는 원자의 내부 전자 상태에 따라 다양한 선스펙트럼을 생성합니다.
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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 수소와 불활성 기체를 제외한 모든 성분을 분석할 수 있다."라는 설명이 틀린 것이다. XRF는 수소와 헬륨과 같은 가스 원소를 분석할 수 없다. 이는 X-선의 파장이 짧아서 가스 원소의 전자 궤도에 도달하지 못하기 때문이다.
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48. Zeeman 효과에 의한 바탕보정시 필요하지 않은 장치는?

  1. 자석
  2. 회전편광판
  3. 크세논아크등
  4. 속빈음극등
(정답률: 42%)
  • Zeeman 효과는 자기장에 노출된 원자가 분광선을 방출할 때, 그 선이 분리되는 현상을 말합니다. 이 때, 바탕보정을 위해 필요한 것은 분광선의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 장치입니다. 자석과 회전편광판은 분광선의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 장치이지만, 크세논아크등과 속빈음극등은 그렇지 않습니다. 따라서, 크세논아크등은 Zeeman 효과에 의한 바탕보정시 필요하지 않은 장치입니다.
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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%)
  • 람베르트-베어의 법칙에 따라,

    A = εbc

    여기서, A는 흡광도, ε는 물 흡광계수, b는 셀의 광로, c는 농도이다.

    주어진 값으로부터,

    A = 0.60
    b = 1.5 cm
    c = 2×10-5M

    λ = 520 nm에서의 물의 흡광계수는 1 cm당 14.56이므로,

    ε = A/(bc) = 0.60/(1.5×2×10-5) = 20000 L/cmㆍmol

    하지만, 이 문제에서는 KMnO4의 물 흡광계수를 구하는 것이므로,

    KMnO4의 흡광도를 물의 흡광도로 나누어 보정해야 한다.

    λ = 520 nm에서의 KMnO4의 흡광계수는 1 cm당 250이므로,

    AKMnO4 = εKMnO4bcKMnO4 = 0.60
    A물 = ε물bc물 = 1.5×14.56×2×10-5 = 0.000438

    따라서,

    AKMnO4/A물 = (εKMnO4bcKMnO4)/(ε물bc물) = εKMnO4/ε물 = 1365

    εKMnO4 = ε물 × 1365 = 14.56 × 1365 = 19872 L/cmㆍmol

    따라서, 가장 가까운 값은 "7395"이다.
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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 법칙은 빛의 흡수와 물질의 농도 간의 관계를 나타내는 법칙으로, 일정한 조건에서만 적용 가능하다. 따라서 "미광복사선이 존재할 때의 기기편차"는 Beer 법칙의 적용 한계 중 하나이다. 그러나 "겉보기 이완편차", "겉보기 화학편차", "다색 복사선의 기기편차"는 모두 Beer 법칙의 적용 한계가 아니며, 이들은 측정 시 발생할 수 있는 오차들을 나타내는 용어이다. "겉보기 이완편차"는 측정 시 샘플 표면에서 빛이 반사되어 발생하는 오차를 의미한다.
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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%)
  • "전자스핀이 변하지 않으면서 전자에너지 전이가 일어난다."는 형광에 대한 올바른 설명이므로 틀린 것은 아니다. "광원 깜빡이잡음이 관찰된다."는 형광 조명에서 발생하는 광원의 불안정성으로 인해 발생하는 현상이다. 이는 광원의 전원이 불안정하거나, 전원 주파수와 형광체의 발광 주파수가 일치하지 않을 때 발생한다. 이러한 광원 깜빡임은 인간의 눈에는 눈에 띄지 않을 수 있지만, 카메라나 영상 촬영 시에는 확실히 관찰될 수 있다. "발광은 거의 순간적으로(10-5초) 없어진다."는 형광체의 특성으로, 형광체에 전자가 충돌하여 에너지를 전달하면 형광체는 그 에너지를 다시 방출하면서 발광한다. 이때 발광은 일시적이며, 전자가 다시 기초 상태로 돌아가면 발광도 같이 사라진다. "붉은 원자증기에서 관찰된다."는 형광체의 종류 중 하나인 원자 형광체의 예시이다.
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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%)
  • 복사선산란과 핵자기공명법은 모두 분광신호를 사용하지만, 분석 대상이 다르기 때문에 연결이 잘못된 것입니다. 복사선산란은 분자나 결정의 구조를 분석하는 데 사용되고, 핵자기공명법은 분자나 물질 내부의 원자나 분자의 운동 상태를 분석하는 데 사용됩니다. 따라서 이 둘은 서로 다른 분석 대상을 가지고 있기 때문에 연결이 잘못된 것입니다.
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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%)
  • 이온화방해를 해결하기 위해 이온화 증기제를 사용하는 것은 오히려 방해를 유발할 수 있기 때문에 틀린 것이다. 이온화 증기제는 이온화된 상태로 측정되어야 하는 원소들의 측정에는 적합하지만, 이온화되지 않은 상태로 측정되어야 하는 원소들의 측정에는 방해가 될 수 있다. 따라서 이온화방해를 해결하기 위해서는 다른 방법을 사용해야 한다.
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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 복사선을 거르거나 분산시키지 않고서 펙트럼의 정보를 얻는 기기이다. 이는 다른 광학기기와 달리, 여러 파장의 정보를 동시에 얻을 수 있다는 장점이 있다.
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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 흡수되는 빛의 비율을 나타내는 값이다. 따라서 99%가 흡수되었다면, 흡광도는 1-0.99 = 0.01 이다. 하지만 보기에서는 소수점을 제외한 정수값으로 표시되어 있으므로, 0.01을 100으로 곱한 후 반올림하여 정수값으로 표시한 것이다. 따라서 정답은 2이다.
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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%)
  • 에너지는 E = hc/λ로 계산할 수 있다. 여기서 h는 플랑크 상수, c는 빛의 속도, λ는 파장이다. 따라서,

    E = (6.626×10^-34 Jㆍs) × (2.998×10^8 m/s) / (600×10^-9 m)
    = 3.313×10^-19 J

    즉, 1몰의 분자가 파장이 600nm인 가시광선을 흡수할 때 증가하는 에너지는 3.313×10^-19 J이다. 따라서 정답은 "1.99×10^5"가 아니라 "1.19×10^5"이다.
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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%)
  • 원자분광법에서 선 넓힘의 원인은 "불확정성 효과", "Doppler 효과", "압력 효과"이다. 이 중에서 "용매 효과"는 원자분광법에서 선 넓힘의 원인이 아니다. "용매 효과"는 용매 분자와 원자간의 상호작용으로 인해 원자의 에너지 상태가 변화하여 선 넓힘이 일어나는 현상이다. 하지만 이는 원자분광법에서 측정하는 원자의 스펙트럼에 영향을 미치지 않는다.
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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%)
  • 암모니아 분자는 3개의 원자로 이루어져 있으므로 3N-6=3x3-6=3개의 기준진동 방식이 가능합니다. 따라서 정답은 "6"입니다.
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59. 다음 중 단색화 장치의 구성으로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 간섬쐐기
  2. 회절발
  3. 입구슬럿
  4. 출구슬럿
(정답률: 61%)
  • 간섬쐐기는 단색화 장치의 구성 중에서 가장 거리가 먼 것입니다. 이는 간섬쐐기가 빛을 분산시키는 역할을 하기 때문입니다. 회절발은 빛을 회절시켜서 스펙트럼을 만들어내는 역할을 하고, 입구슬럿과 출구슬럿은 빛을 통과시켜주는 역할을 합니다. 따라서 간섬쐐기는 다른 구성요소들과는 달리 빛을 분산시키는 역할을 하기 때문에 가장 거리가 먼 것입니다.
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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 분광법에서는 시료 용기의 재질이 적외선 영역에서 투과율이 높아야 합니다. 따라서 결정성 NaCl이 가장 적절한 재질입니다. NaCl은 넓은 파장 범위에서 투과율이 높고, 또한 화학적으로 안정적이기 때문에 적외선 분석에 많이 사용됩니다. 석영, 규산염 유리, 용융 실리카도 적외선 분석에 사용되지만, NaCl에 비해 투과율이 낮기 때문에 적절하지 않은 재질입니다.
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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%)
  • T4는 고분자물질이 고온에서 분해되어 다양한 생성물을 생성하는 발열과정이 아니라, 고분자물질이 산소분위기에서 연소되어 발생하는 발열과정을 나타낸다.
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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%)
  • 다음 이온선택성 전극의 장점 중 "파괴성"은 틀린 설명입니다. 이온선택성 전극은 샘플에 대한 파괴성이 적으며, 샘플의 작은 양으로도 분석이 가능하다는 장점이 있습니다.
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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%)
  • 선택계수는 두 분석 물질 간의 상태적인 이동 속도를 나타내는데, 이는 분석 과정에서 두 물질이 서로 경쟁하는 정도를 나타내는 지표입니다. 선택계수가 높을수록 한 물질이 다른 물질보다 더 빠르게 이동하므로, 분석 과정에서 두 물질을 분리하기 쉬워집니다. 따라서 선택계수는 분석 과정의 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.
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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%)
  • "물질의 환원 반응은 양극에서 일어난다."가 틀린 설명입니다. 환원 반응은 음극에서 일어나며, 산화 반응은 양극에서 일어납니다. 이는 전자의 이동 방향에 따른 것입니다. 음극에서는 전자가 공급되어 환원 반응이 일어나고, 양극에서는 전자가 흡수되어 산화 반응이 일어납니다.
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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%)
  • "화학적 이온화 방법으로 더 많은 시료토막이 만들어진다."가 틀린 설명입니다. 화학적 이온화 방법은 시료를 화학적으로 분해하여 이온화하는 방법이기 때문에 전자충격 이온화 방법보다 더 작은 시료토막을 만들어낼 수 있습니다. 따라서 "화학적 이온화 방법으로 더 적은 시료토막이 만들어진다."가 맞는 설명입니다.
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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%)
  • 전자 증배관은 질량분석법에서 질량을 분리하는 장치가 아니라, 질량분석기에서 생성된 이온들을 검출하는데 사용되는 감지기이다. 따라서 정답은 "전자 증배관"이다.
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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%)
  • 정답은 "DTA, DSC"입니다. DTA(Differential Thermal Analysis)와 DSC(Differential Scanning Calorimetry)는 열전이(thermal transition)를 측정하는 실험 기법으로, 물질의 열적 특성을 분석할 수 있습니다. DTA는 시료와 참조물질 간의 온도 차이를 측정하여 열전이를 분석하고, DSC는 시료와 참조물질 간의 열 흐름 차이를 측정하여 열전이를 분석합니다. 따라서 이 두 기법을 사용하면 녹음, 결정화, 분해 등의 열전이에 대한 자료를 제공할 수 있습니다.
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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%)
  • 정답은 "n-hexanol＞benzene＞n-hexane"입니다.

    이유는 역상 HPLC에서는 극성이 높은 화합물이 먼저 나오기 때문입니다. n-hexanol은 알코올 기능기를 가지고 있어 극성이 높습니다. 따라서 가장 먼저 나올 것입니다. benzene은 비극성 화합물이지만 n-hexane보다는 극성이 높기 때문에 그 다음으로 나올 것입니다. 마지막으로 n-hexane은 가장 비극성이기 때문에 가장 나중에 나올 것입니다. 따라서 "n-hexanol＞benzene＞n-hexane"이 옳은 순서입니다.
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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%)
  • 글루코스는 이온이 아닌 분자이기 때문에 이온선택전극을 사용하여 측정할 수 없습니다. 이온선택전극은 이온의 농도를 측정하는데 사용되며, 이온은 전하를 가지고 있어 전기적으로 활성화된 상태이기 때문입니다. 하지만 글루코스는 이온이 아니므로 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%)
  • 이온화된 입자와 반응하여 분석물질을 이온화하는 방법이 CI(chemical ionization)이다. 이 방법은 EI와 달리 더 부드러운 이온화 방법으로, 분석물질의 분해를 최소화하고 분석물질의 분자 이온을 생성하기 때문에 대부분의 유기화합물에 적용할 수 있다.
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71. 질량분석기를 검정하는데 주로 사용되는 표준물질은?

  1. FAPP
  2. MTBSTFA
  3. PFTBA
  4. TBSI
(정답률: 62%)
  • 질량분석기를 검정하는데 주로 사용되는 표준물질은 PFTBA(Perfluorotributylamine)입니다. 이는 대기 중에 존재하지 않는 안정적인 화합물로, 질량분석기의 정확도와 민감도를 검증하는 데 사용됩니다. PFTBA는 분자량이 크고, 안정적이며, 증발이 빠르기 때문에 이상적인 표준물질로 사용됩니다.
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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%)
  • 1가 이온의 질량은 50.005이므로, 최소한의 분해능은 0.005여야 한다. 따라서, 50.00과 50.01을 구분하기 위해서는 0.005의 차이를 구분할 수 있어야 하므로, 0.005의 역수인 5000이 최소한의 분해능이 된다.
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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%)
  • 유리전극은 용액의 pH를 측정하기 위해 사용되는데, 이때 오차를 최소화하기 위해서는 선택계수의 실험적 보정이 필요합니다. 선택계수는 유리전극이 측정하는 pH 값과 실제 pH 값 사이의 차이를 나타내는데, 이 값은 유리전극의 제조 과정에서 발생하는 차이로 인해 발생합니다. 따라서 선택계수를 실험적으로 보정하여 오차를 최소화할 수 있습니다. 접촉전위나 나트륨 오차는 유리전극 측정에서 발생하는 다른 종류의 오차이며, 표준 완충요액은 pH 측정에 사용되는 용액의 특성을 나타내는 것으로, 오차를 최소화하는 데 직접적인 영향을 미치지는 않습니다.
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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%)
  • "황산나트륨은 산화환원반응에 참여한다."는 옳은 설명이다. 이 장치에서는 미지시료 산의 전기량을 측정하기 위해 황산나트륨이 사용된다. 황산나트륨은 산화환원반응에 참여하여 전기적으로 중요한 역할을 한다.
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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%)
  • Rf값은 색소가 이동한 거리를 측정한 후 이동한 거리를 측정한 후 샘플 출발점에서 이동한 거리로 나눈 값이다. 이 그림에서는 샘플 출발점에서부터 가장 먼 거리를 이동한 색소가 5cm 떨어져 있고, 전체 이동 거리는 10cm 이므로 Rf값은 5/10 = 0.50 이다. 따라서 정답은 "0.50"이다.
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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%)
  • "전극에 전기 이중층(electric double layer)이 생기는 이유이다."가 틀린 설명입니다.

    액간접촉전위는 두 용액의 이온농도 차이로 인해 발생하는 전위차이를 말합니다. 이온농도 차이는 두 용액의 조성이 다르거나, 전해질 용액을 사용하여 줄일 수 있습니다. 이온농도 차이로 인해 이온들이 이동하면서 전극과의 경계면에서 전기 이중층이 형성되어 액간접촉전위가 발생합니다.
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77. 0.001M HCI을 0.1M NaOH를 사용하여 적정할 때 용액의 비전도도 변화를 가장 잘 나타낸 모식도는?

(정답률: 77%)
  • NaOH는 강염기이므로 전해질이 이온화되어 전도도가 높아지고, HCI는 강산이므로 전해질이 이온화되어 전도도가 높아진다. 따라서 적정 시작 시 전도도는 낮고, NaOH를 첨가하면서 전도도가 증가하다가 적정 종료 시 전도도가 최대가 된다. 이에 따라 가장 적절한 모식도는 ""이다.
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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 측정에 사용되는 대부분의 전기로의 온도 범위는 1000~1200℃ 정도이다."가 틀린 설명입니다. 실제로는 열무게측정에 사용되는 전기로의 온도 범위는 900℃에서 1600℃까지 다양합니다.
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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%)
  • 정답은 ""이다. 이유는 연산 증폭기 회로는 입력 전압의 차이를 증폭시켜 출력 전압으로 변환해주는 역할을 하기 때문이다. 작업전극에 흐르는 전류 신호를 전압 신호로 변환시키기 위해서는 작업전극과 접지 사이에 저항을 연결하여 전류 신호를 전압 신호로 변환시켜야 한다. 이때, "" 회로는 입력 저항이 무한대에 가까워 작업전극과 접지 사이의 저항이 거의 없기 때문에 전류 신호를 전압 신호로 변환시키는 데 가장 적합하다.
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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%)
  • ECD는 전기적으로 부정적인 작용기를 가진 분자들과 상호작용하여 민감하게 반응하는 검출기입니다. 이러한 작용기를 가진 분자들은 일반적으로 화학적으로 안정하고 환경오염물질로 알려져 있습니다. 따라서 ECD는 환경오염물질의 감지 및 분석에 매우 유용한 검출기입니다.
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