화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2009-05-10)

화학분석기사(구) 2009-05-10 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2009-05-10 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 단풍나무의 수액은 물에 설탕이 3.0wt%로 녹아 있는 용액으로 간주할 수 있다. 설탕이 수용액에서 해리되지 않으며 단풍나무는 년간 12갤론의 수액을 생사나한다고 할 때, 이 부피의 수액에 들어 있는 설탕은 약 몇 g인가? (단, 1갤론은 3.785L이고 수액의 밀도는 1.010g/cm3이다.)

  1. 1.16×103
  2. 1.38×103‘
  3. 1.64×103
  4. 1.82×103
(정답률: 81%)
  • 전체 수액의 질량을 먼저 구한 뒤, 중량 퍼센트($wt\%$)를 적용하여 설탕의 질량을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\text{설탕 질량} = \text{부피} \times \text{밀도} \times \frac{\text{중량 퍼센트}}{100}$
    ② [숫자 대입] $\text{설탕 질량} = (12 \times 3.785 \times 1000) \times 1.010 \times \frac{3.0}{100}$
    ③ [최종 결과] $\text{설탕 질량} = 1.38 \times 10^{3}\text{ g}$
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2. 유기화합물의 작용기 구조를 나타낸 것 중 틀린 것은?

  1. 케톤:
  2. 아민:
  3. 알데히드:
  4. 에스테르:
(정답률: 84%)
  • 아민은 질소($\text{N}$) 원자가 탄소 또는 수소와 결합한 작용기로, 제시된 이미지 는 탄소와 질소가 결합한 아미드($\text{Amide}$) 구조에 가깝거나 잘못된 표현입니다. 아민의 기본 구조는 $\text{R-NH}_2$ 형태여야 합니다.
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3. 화학식과 그 명칭을 잘못 연결한 것은?

  1. C3H8-프로판
  2. C4H10-펜탄
  3. C6H14-헥산
  4. C8H18=옥탄
(정답률: 90%)
  • 알케인(Alkane) 계열의 명칭은 탄소 수에 따라 결정됩니다.
    $\text{C}_4\text{H}_{10}$은 탄소가 4개이므로 부탄(Butane)이며, 펜탄(Pentane)은 탄소가 5개인 $\text{C}_5\text{H}_{12}$를 의미합니다.

    오답 노트
    $\text{C}_3\text{H}_8$: 프로판 (정상)
    $\text{C}_6\text{H}_{14}$: 헥산 (정상)
    $\text{C}_8\text{H}_{18}$: 옥탄 (정상)
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4. 다음과 같은 반응에서 압력을 증가시키면 어떻게 되는가?

  1. 평형이 왼쪽으로 이동
  2. 평형이 오른쪽으로 이동
  3. 평형이 이동하지 않음
  4. 평형이 양쪽으로 이동
(정답률: 87%)
  • 르샤틀리에 원리에 따라 압력이 증가하면 전체 분자 수가 감소하는 방향으로 평형이 이동합니다.
    반응식 $3H_{2}(g) + N_{2}(g) \rightleftharpoons 2NH_{3}(g)$에서 반응물(왼쪽)의 계수 합은 $3+1=4$이고, 생성물(오른쪽)의 계수 합은 $2$이므로, 분자 수가 적은 평형이 오른쪽으로 이동하게 됩니다.
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5. 표준상태에서 S8 15g이 다음 반응식과 같이 완전 연소될 때 생성된 이산화황의 부피는 약 몇 L인가? (단, S8의 물질량은 256.48g/mol이다.)

  1. 0.47
  2. 1.31
  3. 4.7
  4. 10.5
(정답률: 76%)
  • 화학 반응식 $S_8(s) + 8O_2(g) \rightarrow 8SO_2(g)$에 따라 $S_8$ 1몰이 연소되면 $SO_2$ 8몰이 생성됩니다. 표준상태에서 기체의 몰부피($22.4 L/mol$)를 이용하여 생성된 $SO_2$의 부피를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{mass}{MW} \times 8 \times 22.4$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{15}{256.48} \times 8 \times 22.4$
    ③ [최종 결과] $V = 10.48$
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6. “액체 속에 들어 있는 기체의 용해도는 용액에 가해지는 기체의 압력에 비례한다.”는 어떤 법칙인가?

  1. Hess의 법칙
  2. Raoult의 법칙
  3. Henry의 법칙
  4. Nernst의 법칙
(정답률: 84%)
  • 기체의 용해도가 그 기체의 부분 압력에 비례한다는 원리를 설명하는 법칙은 Henry의 법칙입니다.
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7. 다음 반응에 대한 평형상수 Kc를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 86%)
  • 평형상수 $K_c$를 구할 때, 순수한 고체(s)나 액체(l)는 농도 변화가 거의 없으므로 식에서 제외하고 수용액(aq)과 기체(g) 상태의 물질만 포함합니다.
    주어진 반응 $\text{NH}_4\text{NO}_3(s) \rightleftharpoons \text{N}_2\text{O}(g) + 2\text{H}_2\text{O}(g)$에서 고체인 $\text{NH}_4\text{NO}_3$는 제외하고, 생성물인 기체 성분들의 농도 곱으로 표현합니다.
    따라서 정답은 이며, 수식으로는 다음과 같습니다.
    $$K_c = [\text{N}_2\text{O}][\text{H}_2\text{O}]^2$$
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8. 다음의 반응에서 산화되는 물질은 무엇인가?

  1. Br-
  2. Cl2
  3. Br2
  4. Cl2, Br2
(정답률: 89%)
  • 산화는 전자를 잃어 산화수가 증가하는 반응을 의미합니다. 제시된 반응 $$\text{Cl}_{2} (g) + 2\text{Br}^{-}(aq) \rightarrow 2\text{Cl}^{-}(aq) + \text{Br}_{2} (L)$$ 에서 $\text{Br}^{-}$는 전자를 잃고 $\text{Br}_{2}$가 되면서 산화수가 $-1$에서 $0$으로 증가하므로 산화되는 물질입니다.
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9. 17Cl 의 전자배치를 옳게 나타낸 것은?

  1. [Ar]3s23p6
  2. [Ar] 3s23p5
  3. [Ne]3s23p6
  4. [Ne]3s23p5
(정답률: 86%)
  • 염소($_{17}Cl$)의 전자배치는 비활성 기체인 네온($_{10}Ne$)의 전자배치에 $3s$와 $3p$ 오비탈에 전자가 채워지는 형태입니다.
    ① [기본 공식] $[Ne] 3s^{n} 3p^{m}$
    ② [숫자 대입] $[Ne] 3s^{2} 3p^{5}$
    ③ [최종 결과] $[Ne] 3s^{2} 3p^{5}$
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10. 6M NaOH 용액 500mL 를 만들려면 NaOH 몇 g 이 필요한가?

  1. 60
  2. 120
  3. 180
  4. 240
(정답률: 85%)
  • 용액의 몰농도 정의를 이용하여 필요한 용질의 질량을 계산합니다. $NaOH$의 화학식량은 $40$입니다.
    ① [기본 공식] $\text{질량} = \text{몰농도} \times \text{부피} \times \text{화학식량}$
    ② [숫자 대입] $\text{질량} = 6 \times 0.5 \times 40$
    ③ [최종 결과] $\text{질량} = 120\text{ g}$
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11. Ca(HCO3)2에서 탄소의 산화수는 얼마인가?

  1. +2
  2. +3
  3. +4
  4. +5
(정답률: 77%)
  • 탄산수소이온($HCO_{3}^{-}$) 내 탄소의 산화수를 구하는 문제입니다. 수소($H$)는 $+1$, 산소($O$)는 $-2$의 산화수를 가지며, 이온 전체의 전하량 합이 $-1$이 되어야 합니다.
    ① [기본 공식] $(+1) + x + 3(-2) = -1$
    ② [숫자 대입] $x - 5 = -1$
    ③ [최종 결과] $x = +4$
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12. 다음 중 반응이 일어나기가 가장 어려운 것은?

  1. F2 + I-→
  2. I2 + Cl-→
  3. Cl2 + Br-→
  4. Br2 + I-→
(정답률: 78%)
  • 할로겐 원소의 반응성은 전자친화도가 클수록 전자를 얻으려는 성질이 강해 반응이 잘 일어납니다. 전자친화도는 $F > Cl > Br > I$ 순으로 크기 때문에, 전자친화도가 가장 작은 $I_{2}$가 전자를 얻어 $I^{-}$가 되려는 경향이 가장 낮아 $I_{2} + Cl^{-} \rightarrow$ 반응이 일어나기가 가장 어렵습니다.
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13. 유기화합물에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 포름알데히드를 산화시키면 글리세린이 된다.
  2. 에틸에테르는 휘발성 액체로 물보다 가볍다.
  3. 메탄올을 산화시면 포름알데히드가 된다.
  4. 알데히드는 카르보닐기를 가진다.
(정답률: 64%)
  • 포름알데히드($\text{HCHO}$)를 산화시키면 글리세린이 아니라 폼산($\text{HCOOH}$)이 생성됩니다.

    오답 노트
    에틸에테르: 휘발성이 강하고 밀도가 물보다 낮은 액체입니다.
    메탄올 산화: 메탄올($\text{CH}_3\text{OH}$) $\rightarrow$ 포름알데히드($\text{HCHO}$) $\rightarrow$ 폼산($\text{HCOOH}$) 순으로 산화됩니다.
    알데히드: $\text{-CHO}$ 형태의 카르보닐기를 가지는 것이 특징입니다.
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14. 노르말 알칸(normal alkane)의 일반식은?

  1. CnH2+1
  2. CnH2n
  3. CnH2n+2
  4. CnH2n-2
(정답률: 85%)
  • 노르말 알칸은 탄소 원자들이 사슬 모양으로 연결된 포화 탄화수소로, 모든 탄소가 단일 결합으로만 이루어져 있습니다. 이에 따른 일반식은 다음과 같습니다.
    $$\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$$
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15. 다음 중 산ㆍ염기에 관한 설명으로 옳은 것을 모두 나열한 것은?

  1. ①, ③
  2. ①, ②
  3. ②, ③
  4. ①, ②, ③
(정답률: 63%)
  • 제시된 세 가지 설명 모두 산·염기의 성질을 정확히 설명하고 있습니다.
    ① $\text{NaOH}$는 강염기이고 $\text{NH}_3$는 약염기이므로 $\text{NaOH}$가 더 강한 염기성을 띱니다.
    ② 옥소산에서 중심 원자의 산화수가 높을수록 산성이 강하므로 $\text{HClO}_2$가 $\text{HClO}$보다 강산입니다.
    ③ $\text{HCl}$은 대표적인 강산이며, $\text{HClO}_2$보다 이온화도가 훨씬 높아 더 강한 산성을 띱니다.
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16. 이온에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 전기적으로 중성인 원자가 전자를 얻거나 잃어버리면 이온이 만들어진다.
  2. 원자가 전자를 잃어버리면 양이온을 형성한다.
  3. 원자가 전자를 받아들이면 음이온을 형성한다.
  4. 이온이 만들어질 때 핵의 양성자 수가 변해야 한다.
(정답률: 91%)
  • 이온은 중성 원자가 전자를 잃거나 얻어 전하를 띠게 된 입자입니다. 이 과정은 전자 껍질의 전자 수만 변하는 것이며, 원자핵 내부의 양성자 수는 절대 변하지 않습니다. 양성자 수가 변하면 원소 자체가 바뀌게 됩니다.
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17. 다음 중 극성 분자인 것은?

  1. CI2
  2. CH4
  3. CO2
  4. NH3
(정답률: 83%)
  • 분자의 기하학적 구조가 비대칭이어서 쌍극자 모멘트의 합이 0이 되지 않는 분자가 극성 분자입니다. $\text{NH}_3$는 중심 원자인 질소(N)에 비공유 전자쌍이 존재하여 삼각뿔 구조를 가지므로 극성을 띱니다.

    오답 노트
    $\text{Cl}_2$, $\text{CH}_4$, $\text{CO}_2$: 구조가 대칭적이어서 쌍극자 모멘트가 상쇄되는 무극성 분자입니다.
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18. Uranium 동위원소는 중성자와 충돌하면 다음과 같은 핵분열 반응을 일으킨다고 할 때 M에 해당되는 입자는?

(정답률: 87%)
  • 핵반응 전후의 질량수(위첨자) 합은 항상 일정해야 합니다. 주어진 반응식 $${}^{1}_{0}n + {}^{235}_{92}U \rightarrow {}^{139}_{56}Ba + {}^{94}_{36}Kr + 3M$$ 에서 질량수 보존 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\text{반응물 질량수 합} = \text{생성물 질량수 합}$
    ② [숫자 대입] $1 + 235 = 139 + 94 + 3 \times M$
    ③ [최종 결과] $M = 1$
    질량수가 1이고 전하가 0인 입자는 중성자이므로 정답은 입니다.
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19. NaOH 용액의 [OH-] 농도를 측정하였더니 2.9 × 10-4M이였다. 이 용액의 PH 값은?

  1. 2.9
  2. 3.54
  3. 10.46
  4. 11.1
(정답률: 83%)
  • 수산화이온 농도를 이용하여 pH를 구하는 문제입니다. pH와 pOH의 합은 14이므로, pOH를 먼저 구한 뒤 14에서 빼주어 pH를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $pH = 14 - (-\log[OH^-])$
    ② [숫자 대입] $pH = 14 - (-\log(2.9 \times 10^{-4}))$
    ③ [최종 결과] $pH = 10.46$
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20. Li, Ba, C, F의ㆍ원자반지름(pm)이 72, 77, 152, 222 중 가각 어느 한가지씩의 값에 대응한다고 할 대 그 값이 옳게 연결된 것은?

  1. Ba-72pm
  2. Li-152pm
  3. F-77pm
  4. C-222pm
(정답률: 86%)
  • 원자 반지름은 같은 주기에서 원자 번호가 커질수록 감소하고, 같은 족에서는 원자 번호가 커질수록 증가합니다. 제시된 원소들의 주기적 성질을 고려할 때 Li-152pm 연결이 옳습니다.
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2과목: 분석화학

21. 갈비니 전지에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 갈바니 전지에서는 산화ㆍ환원 반응이 모두 일어난다.
  2. 염다리를 사용할 수 있다.
  3. 자발적인 화학반응이 전기를 생성한다.
  4. 자발적 반응이 일어나는 경우 일반적으로 전위차 값을 음수로 나타낸다.
(정답률: 84%)
  • 갈바니 전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로, 자발적인 화학 반응이 일어날 때 전위차(기전력) 값은 항상 양수(+)로 나타납니다.
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22. 중크롬산 적정에 대한 설명으로 트린 것은?

  1. 중크룸삼 이온이 분석에 응용될 때 초록색의 크롬(Ⅲ)이온으로 환원된다.
  2. 중크룸산 적정을 일반적으로 염기성 용액에서 이루어진다.
  3. 중크룸산칼륨 용액을 안정한다.
  4. 시약급 중크룸산칼륨은 순수하여 표준용액을 만들 수 있다.
(정답률: 77%)
  • 중크롬산 적정은 강한 산성 조건에서 산화력이 극대화되어 반응이 진행됩니다. 따라서 중크롬산 적정을 일반적으로 염기성 용액에서 이루어진다는 설명은 틀린 것입니다.
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23. 산과 염기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 산은 양성자를 내어주는 물질이다.
  2. 짝염기는 산이 양성자를 내놓을 때 생기는 화학종이다.
  3. 염은 산과 염기가 반응하여 생기는 생선물이다.
  4. 짝산은 염기가 양성자를 내놓을 때 생기는 화학종이다.
(정답률: 78%)
  • 브뢴스테드-로우리 정의에 따라 짝산은 염기가 양성자($H^{+}$)를 받아들였을 때 생성되는 화학종입니다. 양성자를 내놓는 것은 산의 특성입니다.

    오답 노트
    염: 산과 염기의 중화 반응으로 생성되는 물질
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24. 완충용액에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 완충용액은 약염기와 그 짝산으로 만들 수 있다.
  2. 완충용량을 산과 그 짝염기의 비가 같을 때 가장 크다.
  3. 완충용액의 ph는 이온세기와 온도에 의존하지 않는다.
  4. 완충용량이 클수록 ph변화에 대한 용액의 저항은 커진다.
(정답률: 84%)
  • 완충용액의 $pH$는 헨더슨-하셀바흐 식에 따라 산해리상수($K_{a}$)에 영향을 받으며, $K_{a}$는 온도에 따라 변하고 활동도계수는 이온세기에 따라 변하므로 $pH$ 역시 이온세기와 온도에 의존합니다.
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25. 다음의 전기화학전지를 선 표시법으로 옳게 표시한 것은?

  1. ZnCl2(aq)|Zn(s)║CuSO4(aq)|Gu(s)
  2. Zn(s)|ZnCl2(aq)║Cu(s)|CuSO4(aq)
  3. CuSO4(aq)|Cu(s)║Zn(s)|ZnCl2(aq)
  4. Zn(s)|ZnCl2(aq)║CuSO4(aq)|Cu(s)
(정답률: 89%)
  • 전기화학전지의 선 표시법은 [산화전극(Anode) | 전해질 ║ 전해질 | 환원전극(Cathode)] 순으로 표기합니다. 제시된 이미지 에서 산화전극은 $Zn$이며 전해질은 $ZnCl_{2}(aq)$, 환원전극은 $Cu$이며 전해질은 $CuSO_{4}(aq)$이므로 $Zn(s)|ZnCl_{2}(aq)║CuSO_{4}(aq)|Cu(s)$로 표시하는 것이 옳습니다.
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26. 활동도 및 활동도계수에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 활동도는 농도나 온도에 관계없이 일정하다.
  2. 이온세기가 매우 작은 묽은 용액에서 활동도계수는 1에 가까운 값은 갖는다.
  3. 활동도는 활동도계수를 농도의 제곱으로 나눈 값이다.
  4. 이온의 활동도계수는 전하량과 이온세기에 비례한다.
(정답률: 77%)
  • 이온세기가 매우 작은 묽은 용액에서는 이온 간의 상호작용이 최소화되어 활동도계수가 $1$에 수렴하며, 이때 활동도는 농도와 거의 같아집니다.

    오답 노트
    활동도는 농도와 온도에 영향을 받음
    활동도는 활동도계수와 농도의 곱으로 정의됨
    활동도계수는 이온세기와 전하량에 영향을 받으나 단순 비례 관계는 아님
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27. 산화ㆍ환원 적정에서 사용되는 MnO4- 용액에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 어두운 곳에 보관해야 한다.
  2. 모든 산 용액에서 안정하다.
  3. 용액 내에서 고체가 보이면 거르기와 재표준화를 하여야 한다.
  4. MnO4- 용액은 끓어서는 안된다.
(정답률: 84%)
  • 과망가니즈산 이온($MnO_{4}^{-}$)은 빛에 의해 분해되기 쉬우므로 어두운 곳에 보관해야 하며, 가열 시 분해될 수 있어 끓여서는 안 됩니다. 또한, 모든 산 용액에서 안정하지 않으며 특정 조건의 산성 환경에서만 안정하게 유지됩니다.
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28. 산성 용액에서 과망간산이온의 환원반응식으로 옳은 것은?

  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: 81%)
  • 산성 용액에서 과망간산 이온($\text{MnO}_4^-$)은 강력한 산화제로 작용하여 $\text{Mn}^{2+}$로 환원됩니다. 이때 5개의 전자를 얻으며 8개의 수소 이온과 반응하여 물을 생성합니다.
    $$\text{MnO}_4^- + 8\text{H}^+ + 5\text{e}^- \rightleftharpoons \text{Mn}^{2+} + 4\text{H}_2\text{O}$$
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29. HCI 용액을 표준화하기 위해 사용한 Na2CO3가 완전히 건조되지 않아서 물이 포함되어 있다면 이것은 사용하여 제조된 HCI 표준용액의 농도는?

  1. 참값보다 높아진다.
  2. 참값보다 낮아진다.
  3. 참값과 같아진다.
  4. 참값의 1/2이 된다.
(정답률: 86%)
  • 표준물질인 $\text{Na}_2\text{CO}_3$에 물이 포함되어 있으면, 실제 취한 시료의 순수한 $\text{Na}_2\text{CO}_3$ 질량은 계산된 값보다 적게 됩니다.
    이로 인해 적정에 사용된 $\text{HCl}$의 양이 실제보다 적게 필요하게 되어, 계산상으로는 $\text{HCl}$ 표준용액의 농도가 참값보다 높게 산출됩니다.
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30. CH3COOH + H2O⇄H3O++CH3COO-의 해리상수 Ka를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 90%)
  • 산 해리 상수 $K_a$는 산의 해리 반응에서 생성물(이온)의 농도 곱을 반응물(분자)의 농도로 나눈 값으로 정의합니다.
    $$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^-$$
    위 반응식에 따라 $K_a$는 다음과 같습니다.
    $$K_a = \frac{[\text{H}_3\text{O}^+][\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]}$$
    따라서 정답은 입니다.
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31. 0.3M La(NO3)3 용액의 이온세기를 구하면 몇 M인가?

  1. 1.8
  2. 2.6
  3. 6.2
  4. 6.3
(정답률: 75%)
  • 이온세기 $I$는 용액 내 모든 이온의 농도에 전하수의 제곱을 곱한 합의 절반으로 계산합니다.
    $\text{La(NO}_3)_3 \to \text{La}^{3+} + 3\text{NO}_3^-$이므로, $\text{La}^{3+}$ 농도는 $0.3\text{M}$, $\text{NO}_3^-$ 농도는 $0.9\text{M}$입니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{1}{2} \sum c_i z_i^2$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{1}{2} (0.3 \times 3^2 + 0.9 \times 1^2)$
    ③ [최종 결과] $I = 1.8$
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32. 염화수은(I) Hg2Cl2의 용해도곱 상수를 1.2 × 10-18라 할 때 순수한 물에 염화수은(I)을 포화시키면 CI-의 농도는 약 몇 N인가?

  1. 6.7 × 10-8
  2. 1.34 ×10-7
  3. 6.7 × 10-7
  4. 1.34 × 10-6
(정답률: 37%)
  • 염화수은(I) $\text{Hg}_2\text{Cl}_2$의 용해 평형 식은 $\text{Hg}_2\text{Cl}_2(s) \rightleftharpoons 2\text{Hg}^+ + 2\text{Cl}^-$이며, 용해도를 $s$라고 할 때 $\text{Cl}^-$의 농도는 $2s$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $K_{sp} = [\text{Hg}^+]^2[\text{Cl}^-]^2 = (2s)^2(2s)^2 = 16s^4$
    ② [숫자 대입] $1.2 \times 10^{-8} = 16s^4$
    ③ [최종 결과] $[\text{Cl}^-] = 2s = 2 \times \sqrt[4]{\frac{1.2 \times 10^{-8}}{16}} = 1.34 \times 10^{-6}\text{ N}$
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33. Cd(s)+2Ag+⇄Cd2++2Ag(s) 의 화학 반응에서 반쪽 반응식과 그에 따른 표준환원전위 E°가 다음과 같을 때 산화제(oxidizing agent)는 무엇인가?

  1. Cd(s)
  2. Ag+
  3. Cd2+
  4. Ag(s)
(정답률: 88%)
  • 산화제는 자신은 환원되면서 다른 물질을 산화시키는 물질로, 표준환원전위($E^{\circ}$)가 더 높은 물질이 강한 산화제 역할을 합니다.
    제시된 에서 $Ag^{+}$의 $E^{\circ}$는 $0.799\text{V}$이고 $Cd^{2+}$의 $E^{\circ}$는 $-0.402\text{V}$이므로, 전위가 더 높은 $Ag^{+}$가 산화제입니다.
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34. 어떤 삼양성자산(triprox acid)이 수용액에서 다음과 같은 평형을 가질 때 pH 9.0에서 가장 만이 존재하는 화학종은?

  1. H3A
  2. H2A-
  3. HA2-
  4. A3-
(정답률: 81%)
  • 다양성자산의 경우, $\text{pH}$가 $\text{p}K_{a}$ 값들 사이에 위치할 때 해당 단계의 화학종이 주성분이 됩니다. 주어진 조건 에서 $\text{pH} 9.0$은 $\text{p}K_{a2} = 6.0$과 $\text{p}K_{a3} = 10.0$ 사이에 위치하므로, 이 구간에서 가장 많이 존재하는 화학종은 $HA^{2-}$ 입니다.
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35. 다음의 두 평형에서 전하균형식(charge balance equation)을 옳게 표현한 것은?

  1. [H+]=[HA-]+[A2-]+[OH-]
  2. [H+]=[HA-]+2[A2-]+[OH-]
  3. [H+]=[HA-]+4[A2-]+[OH-]
  4. [H+]=2[HA-]+[A2-]+[OH-]
(정답률: 80%)
  • 전하균형식은 용액 내의 모든 양전하의 합과 음전하의 합이 같다는 원리를 이용합니다. 주어진 반응식 에서 이온화된 종인 $H^{+}$, $OH^{-}$, $HA^{-}$, $A^{2-}$ 만 고려하면, $A^{2-}$는 전하량이 $-2$이므로 계수 2를 곱해줘야 합니다.
    따라서 $[H^{+}] = [HA^{-}] + 2[A^{2-}] + [OH^{-}]$가 성립합니다.
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36. 하이포아염소산나트륨의 수용액에서 [OCl-]/[HOCl]의 비가 0.047일 때, 이 용액의 pH는? (단, HOCl의 pKa는 7.53이다.)

  1. 1.3
  2. 4.9
  3. 6.2
  4. 7.5
(정답률: 76%)
  • 핸더슨-하셀바흐 식을 이용하여 약산의 염 용액에서 pH를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{pH} = \text{p}K_{a} + \log \frac{[\text{염}]}{[\text{산}]}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{pH} = 7.53 + \log 0.047$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{pH} = 6.2$$
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37. 다음 중 단위를 잘못 나타낸 것은?

  1. 주파수:Hz
  2. 힘:N
  3. 일률:J
  4. 전기량:C
(정답률: 86%)
  • 일률의 단위는 W(와트)입니다. J(줄)은 일 또는 에너지의 단위이므로 잘못 나타낸 것입니다.

    오답 노트
    주파수: Hz(헤르츠) 맞음
    힘: N(뉴턴) 맞음
    전기량: C(쿨롱) 맞음
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38. 칼슘이온 Ca2+을 무게분석을 활용하여 정량하고자 한다. 이 때 효과적으로 사용할 수 있는 음이온은?

  1. C2O42-
  2. SO42-
  3. Cl-
  4. SCN-
(정답률: 83%)
  • 무게분석법에서 칼슘 이온 $\text{Ca}^{2+}$을 정량하기 위해서는 침전제로 옥살산 이온 $\text{C}_{2}\text{O}_{4}^{2-}$을 사용하여 불용성 침전을 형성시켜야 합니다.

    오답 노트
    $\text{SO}_{4}^{2-}$: 바륨 이온 $\text{Ba}^{2+}$ 정량에 사용
    $\text{Cl}^{-}$: 은 이온 $\text{Ag}^{+}$ 정량에 사용
    $\text{SCN}^{-}$: 구리 이온 $\text{Cu}^{+}$ 정량에 사용
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39. 250Gbyte는 50Mbyte의 몇 배인가?

  1. 50배
  2. 500배
  3. 5000배
  4. 50000배
(정답률: 84%)
  • 단위 변환을 통해 두 값의 비율을 계산합니다. $1\text{Gbyte} = 1000\text{Mbyte}$ 관계를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\text{배수} = \frac{\text{대상 값}}{\text{기준 값}}$
    ② [숫자 대입] $\text{배수} = \frac{250 \times 1000}{50}$
    ③ [최종 결과] $\text{배수} = 5000$
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40. 0.20M의 Mg2+ 50mL를 0.20M의 EDTA로 적정한다. 당량점(50mL)에서 Mg2+의 농도는? (단, 적정 pH 조건에서 Mg2+와 EDTA 반응의 조건형성상수 Kf'는 1.0×109이다.)

  1. 1.0×10-8 M
  2. 1.0×10-7 M
  3. 1.0×10-6 M
  4. 1.0×10-5 M
(정답률: 31%)
  • 당량점에서 생성된 $\text{Mg-EDTA}$ 착이온의 해리 평형을 이용하여 $\text{Mg}^{2+}$의 농도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\text{K}_{f}' = \frac{[\text{Mg-EDTA}]}{[\text{Mg}^{2+}][\text{EDTA}]}$
    ② [숫자 대입] $1.0 \times 10^{9} = \frac{0.1}{x^{2}}$
    ③ [최종 결과] $x = 1.0 \times 10^{-5} \text{ M}$
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3과목: 기기분석I

41. 다음 중 신호-대-잡음비를 개선하는 방법이 아닌 것은?

  1. 토막기 증폭기(chopper amplifier)를 사용한다.
  2. 전자기 복사선에 의한 잡음을 줄이기 위해 접지를 한다.
  3. 고주파 통과 애널로그 필터를 사용하여 열적 잡음을 감소시킨다.
  4. 변환기 회로에서 발생하는 잡음을 줄이기 위해 시차 증폭기를 이용한다.
(정답률: 58%)
  • 열적 잡음은 모든 주파수 대역에 걸쳐 나타나는 백색 잡음이므로, 특정 고주파 영역만 통과시키는 고주파 통과 애널로그 필터로는 전체적인 열적 잡음을 효과적으로 감소시킬 수 없습니다.
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42. 다음 중 레이저 발생의 주요 매커니즘과 관계없는 것은?

  1. 증폭
  2. 펌핑
  3. 흡수
  4. 자발 방출
(정답률: 44%)
  • 레이저(LASER)는 유도 방출에 의한 빛의 증폭을 이용하는 장치입니다. 레이저 발생을 위해서는 외부 에너지를 가하는 펌핑, 에너지를 받아들여 들뜨는 흡수, 그리고 유도 방출을 위한 밀도 반전 상태가 필요합니다. 증폭은 레이저의 결과적인 현상이지 발생을 위한 기초 매커니즘(과정)으로 보지 않습니다.
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43. 가시광선 영역의 스펙트럼을 측정하고자 한다. 이 때 사용하는 광원이 아닌 것은?

  1. D2 램프
  2. 텅스텐 램프
  3. 속빈 음극등
  4. 레이저
(정답률: 59%)
  • 가시광선 영역 측정에는 텅스텐 램프, 레이저, 속빈 음극등(특정 원소) 등이 사용될 수 있습니다. 반면 $D_{2}$ 램프(중수소 램프)는 주로 자외선(UV) 영역의 연속 광원으로 사용됩니다.
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44. 원자분광법에서 발생하는 선 넓힘의 원인이 아닌 것은?

  1. 불확정성 효과
  2. Doppler 효과
  3. 용매 효과
  4. 압력 효과
(정답률: 75%)
  • 원자분광법의 선 넓힘(Line Broadening)은 원자의 에너지 준위가 미세하게 변하여 발생합니다. 불확정성 효과(자연 넓힘), Doppler 효과(열적 운동), 압력 효과(충돌)가 주요 원인이며, 용매 효과는 분자 분광법에서 주로 나타나는 현상으로 원자분광법의 선 넓힘 원인과는 무관합니다.
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45. 적외선 분광법에서 지문영역(fingerprint region)의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 지문영역의 파장범위는 약 8~14μm이다.
  2. 지문영역의 파수점위는 약 10~200cm-1이다.
  3. 화합물들의 지문영역 스펙트럼이 일치하면 같은 화합물이라고 판전할 수 있다.
  4. 지문영역의 스펙트럼으로부터 황산염, 인산염, 질산염과 같은 무기물의 구조를 확인할 수 있다.
(정답률: 64%)
  • 적외선 분광법의 지문영역은 화합물마다 고유한 패턴을 가지므로 물질 식별에 사용됩니다. 지문영역의 파수 범위는 약 $1500 \sim 400 \text{ cm}^{-1}$이므로, $10 \sim 200 \text{ cm}^{-1}$ 라는 설명은 틀린 내용입니다.
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46. 다음 중 원자분광법의 원자화방법이 아닌 것은?

  1. 불꽃
  2. 전열증발화
  3. 전기 아크
  4. 초음파 분무화
(정답률: 69%)
  • 원자분광법의 원자화는 시료를 기체 상태의 원자로 만드는 과정으로, 불꽃, 전열증발화, 전기 아크, 전기 스파크 등이 사용됩니다. 초음파 분무화는 시료를 미세한 액적(droplet)으로 만드는 시료 도입 방법이지, 원자화 방법이 아닙니다.
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47. 궤도함수 3p와 3s 사이의 에너지 차이는 2.107eV이다. 3s 전자를 3p 상태로 들뜨게 하는데 필요한 복사선의 파장은 약 몇 nm인가? (단, 1eV는 1.60×10-19J, 플랭크상수(h)는 6.63×10-34Jㆍs, 빛의 속도는 3.0×108m/s이다.)

  1. 550
  2. 570
  3. 590
  4. 610
(정답률: 63%)
  • 에너지 차이($\Delta E$)와 복사선의 파장($\lambda$) 사이의 관계식 $E = \frac{hc}{\lambda}$를 이용하여 파장을 구합니다. 이때 에너지는 $eV$ 단위에서 $J$ 단위로 변환하여 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식]- $\lambda = \frac{hc}{E}$
    ② [숫자 대입] $\lambda = \frac{6.63 \times 10^{-34} \times 3.0 \times 10^8}{2.107 \times 1.60 \times 10^{-19}}$
    ③ [최종 결과] $\lambda = 591.6 \times 10^{-9} m = 591.6 nm$
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48. 광도법 적정에서 시료(analyte), 적정액(titrant), 생성물(product)의 몰흡광계수를 각각 εa, εt, εp로 표시한다. 다음 중 εa=εt=0이고, εp＞0인 경우의 적정곡선을 가장 잘 나타낸 것은? (단, 흡광도는 증가된 부피에 대하여 보정되어 표시한다.)

(정답률: 67%)
  • 광도법 적정에서 시료($\epsilon_a=0$)와 적정액($\epsilon_t=0$)은 흡광도가 없으나, 생성물($\epsilon_p > 0$)만 흡광도를 가지는 경우입니다. 적정 시작 시점에는 흡광도가 0이며, 적정액을 첨가함에 따라 생성물이 증가하여 흡광도가 직선적으로 상승하다가, 당량점에 도달하여 시료가 모두 소모되면 더 이상 생성물이 생기지 않아 흡광도가 일정하게 유지됩니다. 따라서 가 정답입니다.
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49. Cr6+는 디페닐카르바지드로 발색시켜 정량한다. Cr6+의 농도가 1mg/L이고, 셀의 길이가 1cm이며, 흡광도가 0.5769이면 몰흡광계수(L mol-1cm-1)는 약 얼마인가? (단, Cr의 원자량은 52이다.)

  1. 0.577
  2. 30
  3. 577
  4. 30000
(정답률: 57%)
  • Beer-Lambert 법칙을 이용하며, 먼저 농도를 $\text{mg/L}$에서 $\text{mol/L}$로 변환해야 합니다.
    농도 $c = \frac{1 \times 10^{-3}}{52} = 1.923 \times 10^{-5} \text{ mol/L}$
    ① [기본 공식] $A = \epsilon b c \implies \epsilon = \frac{A}{bc}$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = \frac{0.5769}{1 \times 1.923 \times 10^{-5}}$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 30000$
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50. 양성자 NNR 분광법에서 사용할 수 있는 가장 적당한 용매는?

  1. CDCl3
  2. CHCl3
  3. C6H6
  4. H3O+
(정답률: 74%)
  • 양성자 NMR 분광법에서는 분석 대상인 수소 원자핵의 신호와 겹치지 않도록, 수소($^1H$)가 포함되지 않은 중수소화 용매를 사용해야 합니다. 따라서 $CDCl_3$가 가장 적당한 용매입니다.

    오답 노트
    $CHCl_3$, $C_6H_6$, $H_3O^+$: 수소 원자를 포함하고 있어 분석 신호를 방해함
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51. 화석탐사선(Mars pathfinder)의 착륙지점 근처에 있는 암석과 토양에 있는 나트륨보다 무거운 원소들을 정량 분석하기 위하여 사용된 분석법은?

  1. 유도결합플라스마 원자방출분광법
  2. X선형광법
  3. 원자흡수분광법
  4. 적외선분광법
(정답률: 69%)
  • 화성 탐사선(Mars pathfinder)에서 나트륨보다 무거운 원소들을 정량 분석하기 위해 사용된 방법은 X선형광법입니다. 이 분석법은 시료에 X선을 조사하여 방출되는 특성 X선을 측정함으로써 원소 성분을 분석하는 비파괴 분석법으로, 현장 분석에 매우 효율적입니다.
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52. 적외선흡수분광법에서 흡수봉우리의 파수(cm-1)가 가장 큰 작용기는?

  1. C=0
  2. C-0
  3. 0-H
  4. C=C
(정답률: 69%)
  • 적외선 흡수 분광법에서 파수($\text{cm}^{-1}$)는 결합의 세기가 강할수록, 원자의 질량이 작을수록 커집니다. O-H 결합은 결합 세기가 매우 강하고 수소($\text{H}$)의 질량이 매우 작기 때문에 제시된 작용기 중 가장 큰 파수 영역에서 흡수 봉우리가 나타납니다.
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53. 분석기기에서 발생하는 잡음 중 열적잠음(thermal noise)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 온도가 올라가면 증가한다.
  2. 저항이 커지면 증가한다.
  3. 백색 잡음(white noise)이라고도 한다.
  4. 주파수를 낮추면 감소한다.
(정답률: 80%)
  • 열적 잡음은 모든 주파수 대역에서 균일한 강도를 가지는 백색 잡음(white noise)의 특성을 가집니다. 따라서 단위 대역폭당 잡음 전력은 주파수에 무관하며, 주파수를 낮춘다고 해서 잡음이 감소하지 않습니다.
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54. 핵자기공명(NMR)분광기에서 13C를 사용하는 이유에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 13C의 자연계 존재비가 매우 낮다.
  2. 13C핵의 자기회전 비율이 수소보다 작아서 13C핵은 proton보다 낮은 주파수에서 공명한다.
  3. 탄소간 동종핵의 스핀-스핀 짝지음이 일어나지 않는다.
  4. 13C는 화학적 이동이 없기 때문에 이용한다.
(정답률: 63%)
  • 13C NMR을 사용하는 핵심 이유는 화학적 이동(chemical shift)을 통해 탄소의 화학적 환경과 분자 구조를 분석할 수 있기 때문입니다. 따라서 13C는 화학적 이동이 없기 때문에 이용한다는 설명은 틀린 것입니다.
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55. 원자분광법에서의 고체 시료의 도입에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원자화장치 속으로 시료를 직접 수동으로 도입할 수 있다.
  2. 미세 분말 시료를 슬러리로 만들어 분무하기도 한다.
  3. 시료 분해 및 용해 과정이 없어서 용액시료 도입보다 정확도가 높다.
  4. 보통 연속신호 대신 불연속신호가 얻어진다.
(정답률: 72%)
  • 고체 시료를 직접 도입하면 시료 분해 및 용해 과정이 생략되어 분석 시간이 단축될 수는 있으나, 시료의 불균질성이나 원자화 효율의 차이로 인해 용액 시료 도입보다 정확도가 낮아지는 경향이 있습니다.

    오답 노트
    불연속신호: 고체 시료는 원자화 장치 내에서 불연속적으로 연소/기화되어 신호가 나타남
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56. 분자분광학에서 형광세기 및 효율은 여러 가지의 영향을 받는다. 다음 중 형광효율에 영향을 미치는 요소가 아닌 것은?

  1. 전자전이형태(electronic transition type)
  2. 분자구조의 견고함(structural rigidity)
  3. 용액의 온도(solution temperature)
  4. 용액의 양(solution quantity)
(정답률: 70%)
  • 형광 효율은 전자 전이 형태, 분자 구조의 견고함, 용액의 온도, 용매의 극성 등에 의해 결정되며, 단순히 측정하는 용액의 양은 형광의 세기(Intensity)에는 영향을 줄 수 있으나 효율(Efficiency) 자체를 결정하는 요소는 아닙니다.
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57. 은 과녁의 X-선관에 62000볼트(V)를 가했을 때 생성되는 연속 X-선의 단파장 한계(short-wavelength limit)는 몇 옹스트롬(Å)인가?

  1. 0.2
  2. 0.4
  3. 0.6
  4. 0.8
(정답률: 39%)
  • X-선관에 가해진 전압에 의해 결정되는 연속 X-선의 최단 파장은 전압에 반비례하며, 간략식 $\lambda = 12398/V$를 사용하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\lambda = \frac{12398}{V}$
    ② [숫자 대입] $\lambda = \frac{12398}{62000}$
    ③ [최종 결과] $\lambda = 0.2$
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58. 양성자의 자기 모멘트 배열을 반대방향으로 변화시키는데 100MHz의 라디오 주파수가 필요하다면 양성자 NMR의 자석의 세기는 약 몇 T인가? (단, 양성자의 자기회전비율은 3.0×108T-1s-1이다.)

  1. 2.1
  2. 4.1
  3. 13.1
  4. 23.1
(정답률: 50%)
  • NMR에서 공명 주파수는 자석의 세기와 자기회전비율의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $B = \frac{\nu}{\gamma}$
    ② [숫자 대입] $B = \frac{100 \times 10^{6}}{3.0 \times 10^{8}}$
    ③ [최종 결과] $B = 0.33$
    ※ 제시된 정답 2.1T는 일반적인 양성자 $\gamma$ 값($26.75 \times 10^{7}$) 기준 계산 시 도출되는 값이나, 문제에서 주어진 조건($3.0 \times 10^{8}$)을 적용하면 위와 같습니다. 다만 공식 지정 정답인 2.1T를 도출하기 위해서는 $\nu = 6.3 \times 10^{8}$ 수준의 주파수가 필요합니다.
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59. 분자의 형광 및 인광에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 형광은 들뜬 단일항 상태에서 바닥의 단일항 상태에로의 전이이다.
  2. 인광은 들뜬 삼중항 상태에서 바닥의 단일항 상태에로의 전이이다.
  3. 인광은 일어날 가능성이 낮고 들뜬 삼중항 상태의 수명은 꽤 길다.
  4. 인광에서 스핀이 짝을 이루지 않으면 분자는 들뜬 단일항 상태로 있다.
(정답률: 74%)
  • 인광은 들뜬 삼중항 상태에서 바닥 단일항 상태로 전이되는 현상으로, 이때 스핀 반전이 수반됩니다. 따라서 스핀이 짝을 이루지 않는 상태는 단일항이 아니라 삼중항 상태를 의미합니다.

    오답 노트
    형광: 들뜬 단일항 $\rightarrow$ 바닥 단일항 전이
    인광: 들뜬 삼중항 $\rightarrow$ 바닥 단일항 전이 (수명이 김)
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60. 유도쌍 플라스마 질량분석법(ICPMS)에서의 매트릭스효과에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 분석물신호의 증가의 원인이 된다.
  2. 일반적으로 낮은 농도의 공존원소에서 나타난다.
  3. 약 500~1000μg보다 묽은 농도에서 크게 나타난다.
  4. 분석물질과 같은 질량과 이온화에너지를 갖는 내부표준물질을 가해서 최소화할 수 있다.
(정답률: 62%)
  • ICP-MS의 매트릭스 효과는 시료 내 공존 성분으로 인해 분석물질의 신호 강도가 변하는 현상입니다. 이를 보정하기 위해 분석물질과 화학적 성질(질량, 이온화 에너지 등)이 유사한 내부표준물질을 첨가하여 신호의 변동을 상쇄함으로써 오차를 최소화할 수 있습니다.
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4과목: 기기분석II

61. HPLC에서 역상(reversed-phase)크로마토그래피 시스템을 가장 잘 나타낸 것은?

  1. 정지상이 극성이고 이동상이 비극성인 시스템
  2. 이동상이 극성이고 정지상이 비극성인 시스템
  3. 분석물질이 극성이고 정지상이 비극성인 시스템
  4. 정지상이 극성이고 분석물질이 비극성인 시스템
(정답률: 84%)
  • 역상(reversed-phase) 크로마토그래피는 정지상과 이동상의 극성 관계가 일반적인 정상(normal-phase)과 반대인 시스템으로, 비극성 정지상과 극성 이동상을 사용하는 것이 핵심입니다.
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62. 시료는 주로 높은 온도에서 기체 상태로 만들어져 사용하며 토막내기(fragmentation)가 가장 잘 일어나 많은 봉우리가 생기므로 분석물들을 명확하게 확인할 수 있으나 분자-이온 봉우리가 없어져 분석물의 분자량을 알지 못하게 할 수도 있는 이온화 방법은?

  1. 장 이온화(FI:field ionization)
  2. 화학 이온화(CI:chemical ionization)
  3. 전자 충격 이온화(EI:electron impact ionization)
  4. 매트릭스-지원 레이저 탈착/이온화(MALDI:matrix-assisted laser desorption/ionization)
(정답률: 81%)
  • 전자 충격 이온화(EI:electron impact ionization)는 고에너지 전자를 충돌시켜 이온화하는 방식으로, 토막내기(fragmentation)가 매우 활발하여 구조 분석에 유리하지만 분자-이온 봉우리가 사라져 분자량 확인이 어려울 수 있는 특징이 있습니다.
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63. 30cm의 컬럼을 이용하여 물질 A와 B를 분리할 때 머무름시간이 각각 16.40분과 17.63분이었다. A와 B의 봉우리 밑 나비는 1.11분과 1.21분이었다. 컬럼의 성능을 나타내는 컬럼의 평균단수(N)와 단높이(H)는 각각 얼마인가?

  1. N=3.44×103, H=8.7×10-3cm
  2. N=1.72×103, H=8.7×10-3cm
  3. N=3.44×103, H=19.4×10-3cm
  4. N=1.72×103, H=19.4×10-3cm
(정답률: 70%)
  • 컬럼의 평균단수($N$)를 먼저 구한 뒤, 컬럼 길이($L$)를 단수로 나누어 단높이($H$)를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $N = 16 \times (\frac{t}{W})^2, H = \frac{L}{N}$
    ② [숫자 대입] $N = \frac{16 \times (\frac{16.40}{1.11})^2 + 16 \times (\frac{17.63}{1.21})^2}{2}, H = \frac{30}{3440}$
    ③ [최종 결과] $N = 3.44 \times 10^3, H = 8.7 \times 10^{-3} \text{ cm}$
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64. 혼합물을 얇은층크로마토그래피(TCL)에서 전개시킨 결과 용매는 출발점에서부터 10.0cm를 이동하였고, 한 물질의 spot은 7.0cm를 이동하였다. 이 물질의 지연지수 Rf값은 얼마인가?

  1. 0.7
  2. 1.4
  3. 7
  4. 10
(정답률: 83%)
  • 얇은 층 크로마토그래피(TLC)의 지연지수 $R_f$ 값은 용매가 이동한 전체 거리에 대해 시료(spot)가 이동한 거리의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R_f = \frac{\text{spot 이동 거리}}{\text{용매 전개 거리}}$
    ② [숫자 대입] $R_f = \frac{7.0}{10.0}$
    ③ [최종 결과] $R_f = 0.7$
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65. 중합체를 분석한 시차 열법분석(DTA)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 시차 열법분석은 시료와 기준물을 가영하면서 이 두 물질의 온도 차이를 온도 함수로 측정하는 방법이다.
  2. 시차 열분석도에서 봉우리 면적은 물리ㆍ화학적 엔탈피 변화에만 관계된다.
  3. 시차 열법분석에서 유리 전이온도에서 기준선의 변화는 상평형에 른 열용량의 변화에 기인된 것이다.
  4. 중합체의 결정형성은 발열과정으로서 시차 열분석도에서 최대 봉우리로 나타난다.
(정답률: 66%)
  • 시차 열법분석(DTA)에서 봉우리의 면적은 해당 물리·화학적 변화에 따른 엔탈피 변화량뿐만 아니라, 가열 속도와 시료의 열용량 등 실험 조건 및 물질 특성에 영향을 받습니다. 따라서 엔탈피 변화에만 관계된다는 설명은 틀린 것입니다.
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66. 질량분석기로 C2H4+(MW=28.0313)과 CO+(MW=27.9949)의 봉우리를 분리하는데 필요한 분리능은 약 얼마인가?

  1. 770
  2. 1170
  3. 1570
  4. 1970
(정답률: 78%)
  • 질량분석법에서 두 봉우리를 분리하기 위한 분리능 $R$은 측정하고자 하는 질량을 두 질량의 차이로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$R = \frac{m}{\Delta m}$$
    ② [숫자 대입]
    $$R = \frac{28.0313}{28.0313 - 27.9949}$$
    ③ [최종 결과]
    $$R = 770.2$$
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67. 질량분석법에는 질량분석기가 이온발생원에서 생성된 이온을 질량/전하비에 따라 분리한다. 질량분석기로 사용되지 않는 것은?

  1. 사중극 질량분석기(Quadrupole mass Spectrometer)
  2. 이중 초점 섹터분석기(Double-focusing Sector Spectrometer)
  3. 비행시간형 분석기(Time-of-flight Spectrometer)
  4. 단색화 분석기(Monochromator Spectrometer)
(정답률: 83%)
  • 질량분석기는 이온의 질량 대 전하비($m/z$)를 측정하는 장치입니다. 반면 단색화 분석기(Monochromator Spectrometer)는 빛의 파장을 선택하여 특정 파장의 빛만 통과시키는 광학 장치이므로 질량분석기로 사용될 수 없습니다.
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68. 유도결합플라스마질량분석법(ICPMS)에서 스펙트럼의 방해에 영향을 주지 않는 화학종은?

  1. 동중핵이온(isobaric ion)
  2. 다원자 이온(polyatomic ion)
  3. 이중 하전 이온(doubly charhed ion)
  4. 중성의 야르곤 원자(neutral argon atom)
(정답률: 83%)
  • ICP-MS는 이온화된 입자를 질량 분석하는 장치입니다. 중성의 아르곤 원자(neutral argon atom)는 전하를 띠지 않아 전기장과 자기장에 의해 제어되는 질량 분석 과정에서 검출되지 않으므로 스펙트럼 방해에 영향을 주지 않습니다.

    오답 노트
    동중핵이온, 다원자 이온, 이중 하전 이온: 모두 전하를 띠고 있으며 질량/전하비($m/z$)가 겹칠 수 있어 간섭을 일으킵니다.
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69. 고성능액체크로마토그래피에서 분리효율을 높이기 위하여 사용하는 방법으로 극성이 다른 2~3가지 용매를 선택하여 그 조성을 연속적으로 혹은 단계적으로 변화하며 사용하는 방법은?

  1. 기울기 용리(gradient elution)
  2. 온도 프로그램(temperature programming)
  3. 분배 브로마토그래피(partition chromatography)
  4. 역상 크로마토그래피(revwesed-phase chromatography)
(정답률: 88%)
  • 고성능액체크로마토그래피(HPLC)에서 시료의 성질에 따라 용매의 극성 조성을 시간에 따라 연속적 또는 단계적으로 변화시켜 분리 효율을 극대화하는 방법을 기울기 용리(gradient elution)라고 합니다.
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70. 열무게법(TGA)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열무게법은 탈수나 분해를 포함하는 전이를 온도나 시간의 함수로서 질량감소를 측정한다.
  2. 높은 온도에서는 물리적 및 화학적 결합이 형성되거나 깨어짐으로서 질량의 변화가 나타난다.
  3. 열무게법에서 측정하는 대부분의 시료의 무게는 1~300g 정도가 적당하다.
  4. 열무게법은 혼합성분 물질의 조성분석, 수분과 휘발분 물질의 결정에 유용하다.
(정답률: 72%)
  • 열무게법(TGA)에서 사용하는 열저울은 매우 정밀한 측정이 필요하므로, 일반적인 시료의 무게 범위는 $1\text{mg}$에서 $100\text{mg}$ 정도이며, 최대 $100\text{g}$까지 측정 가능합니다. $1\sim 300\text{g}$은 분석 화학적 관점에서 너무 과도한 양입니다.
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71. 전압전류법에 이용되는 들뜸 전위신호가 아닌 것은?

  1. 선형주사
  2. 시차펄스
  3. 네모파
  4. 원형주사
(정답률: 73%)
  • 전압전류법에서 전위 신호는 분석 목적에 따라 선형주사, 시차펄스, 네모파 등을 사용합니다. 원형주사는 전압전류법에서 사용하는 표준적인 들뜸 전위신호 방식이 아닙니다.
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72. 다음 그래프는 1.0M KNO3와 6.0mM의 K3Fe(CN)6가 녹아 있는 용액에 백금 전극을 이용하여 얻은 순환전압전류곡선이다. b 지점에서 일어나는 전기화학 반응은?

  1. Fe2+⇄Fe4++e2-
  2. Fe(CN)64-⇄Fe(CN)62-+e2-
  3. Fe3++e-⇄Fe2+
  4. Fe(CN)63-+e-⇄Fe(CN)64-
(정답률: 65%)
  • 순환전압전류곡선(CV)에서 b 지점은 전위가 음의 방향으로 주사되면서 전류가 급격히 증가하는 환원 피크의 시작점입니다. 용액 내에 존재하는 $\text{K}_3\text{Fe(CN)}_6$의 $\text{Fe(CN)}_6^{3-}$이온이 전자를 얻어 $\text{Fe(CN)}_6^{4-}$로 환원되는 반응이 일어납니다.
    따라서 해당 반응식은 $\text{Fe(CN)}_6^{3-} + e^- \rightleftharpoons \text{Fe(CN)}_6^{4-}$ 입니다.
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73. 전기화학분석법에서 화학적 편극의 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 전극 반응물의 질량이동이 불충분하여 전류를 제한할 때
  2. 화학종의 이동속도가 전류유지에 필요한 속도보다 커져서 전류를 제한할 때
  3. 화학반응에 참여하는 중간 생성물의 생성속도가 흡착으로 인해 전류를 제한할 때
  4. 전극에서 산화화학종으로 전자이동 속도가 느려서 전류를 제한할 때
(정답률: 51%)
  • 화학적 편극은 전극 표면에서의 질량 이동(확산, 대류, 이주)이나 화학 반응 속도가 느려 전류가 제한되는 현상입니다. 화학종의 이동 속도가 전류 유지에 필요한 속도보다 크다면 전류를 제한하는 원인이 되지 않습니다.

    오답 노트
    전극 반응물의 질량이동 불충분: 질량 이동 편극의 원인
    중간 생성물 흡착: 화학 반응 편극의 원인
    전자이동 속도 느림: 활성화 편극의 원인
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74. 질량분석법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 분자이온봉우리가 미지시료의 분자량을 알려주기 때문에 구조결정에 중요하다.
  2. 가상의 분자 ABCD에서 BCD+는 딸-이온(daughter ion)이다.
  3. 질량 스펙트럼에서 가장 큰 봉우리의 크기를 임의로 100으로 정한 것이 기준봉우리이다.
  4. 질량 스펙트럼에서 분자이온보다 질량수가 큰 봉우리는 생기지 않는다.
(정답률: 79%)
  • 분자이온보다 질량수가 큰 봉우리는 일반적으로 나타나지 않지만, 일부 화합물에서는 분석물질이 이온화 과정 중 다른 분자와 결합하여 생성되는 $\text{M}+1$ 또는 $\text{M}+2$와 같은 부가 이온(adduct ion) 봉우리가 나타날 수 있습니다.
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75. 가상화학종 A가 생성물 P로 환원되는 경우의 선형주사 전압전류 곡선에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 미소전극에 걸어준 전위가 음의 값을 가지도록 선형주사 전위의 음극단자에 연결시킨다.
  2. 선형주사전압전류 곡선은 일반적으로 전압전류파라고도 불리며 S형이다.
  3. 한계전류는 일반적으로 반응물의 농도에 직접 비례한다.
  4. 한계전위보다 높은 곳에 있는 전위를 완파전위라 하고 EOVER로 표시한다.
(정답률: 54%)
  • 한계전위보다 높은 곳에 위치하여 전류가 최대치에 도달한 전위는 완전확산전위라고 합니다. $E_{OVER}$는 전극 반응에서 이론적 전위와 실제 전위의 차이인 과전압을 의미합니다.

    오답 노트
    미소전극 연결: 환원 반응을 위해 음극단자에 연결하는 것이 맞음
    전압전류파: 선형주사 전압전류 곡선은 전형적인 S자 형태를 띰
    한계전류: 확산층을 통해 전달되는 반응물의 농도에 비례함
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76. 다음 선표시법으로 나타낸 전지의 전위 값은? (단, Fe3++e-→Fe2+, E0는 0.771V이고, ES.C.E의 값은 0.244V이다.)

  1. 0.226V
  2. 0.509V
  3. 0.527V
  4. 0.753V
(정답률: 54%)
  • 네른스트 식을 이용하여 전지의 전위를 계산합니다. 주어진 전위 값과 농도를 대입하여 실제 전위(E)를 구한 후, 표준 전극인 S.C.E의 전위를 뺍니다.
    ① [기본 공식] $E_{cell} = (E^{0} + 0.0591 \log \frac{[Fe^{3+}]}{[Fe^{2+}]}) - E_{S.C.E}$
    ② [숫자 대입] $E_{cell} = (0.771 + 0.0591 \log \frac{0.1}{0.2}) - 0.244$
    ③ [최종 결과] $E_{cell} = 0.509$
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77. 폴라로그래피법에서 사용하는 적하수은전극의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 수소의 환원에 대한 과전압이 작다.
  2. 수은이 쉽게 산화된다.
  3. 산화전극으로 사용하는데 제한이 크다.
  4. 재현성이 있는 평균 전류를 얻을 수 있다.
(정답률: 58%)
  • 적하수은전극은 수은의 특성상 수소의 환원에 대한 과전압이 매우 크기 때문에, 수용액에서 수소 가스가 발생하는 것을 억제하고 더 낮은 전위까지 측정할 수 있는 장점이 있습니다.

    오답 노트
    수은이 쉽게 산화된다: 수은 전극의 일반적 특성임
    산화전극으로 사용하는데 제한이 크다: 수은의 산화 전위 때문에 제한적임
    재현성이 있는 평균 전류를 얻을 수 있다: 새로운 수은 방울이 계속 생성되어 표면이 갱신되기 때문임
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78. 다음 그림은 액체크로마토그래피에서 널리 이용되는 검출기의 구조이다. 어떤 검출기인가?

  1. 적외선흡수 검출기
  2. 형광 검출기
  3. 굴절률 검출기
  4. 전기화학 검출기
(정답률: 83%)
  • 제시된 이미지 는 광원, 렌즈, 시료실, 거울 및 검출기로 구성되어 시료의 굴절률 변화에 따른 빛의 경로 변화를 측정하는 굴절률 검출기의 전형적인 구조입니다.
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79. 질량분석계의 부분장치 중 진공장치 속에 설치되어 있지 않는 것은?

  1. 시료도입장치
  2. 이온화장치
  3. 검출기
  4. 신호처리장치
(정답률: 77%)
  • 질량분석계에서 시료도입장치, 이온화장치, 검출기는 이온의 이동과 분석을 위해 고진공 상태가 유지되어야 하는 진공장치 내부에 설치됩니다. 반면, 검출기에서 나온 전기적 신호를 증폭하고 처리하는 신호처리장치는 진공 상태일 필요가 없으므로 진공장치 외부에 설치됩니다.
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80. 다음 중 전위차법에서 주로 사용되는 지시전극은?

  1. 음-염화은 전극
  2. 칼로멜 전극
  3. 표준수소 전극
  4. 유리 전극
(정답률: 70%)
  • 전위차법에서 특정 이온의 농도를 측정하기 위해 사용되는 전극을 지시전극이라고 하며, 특히 $pH$ 측정 시에는 유리 전극이 가장 대표적으로 사용됩니다.

    오답 노트
    음-염화은 전극, 칼로멜 전극, 표준수소 전극: 전위의 기준이 되는 기준전극임
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