화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2010-09-05)

화학분석기사(구) 2010-09-05 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2010-09-05 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 한 수저는 금으로 도금하고, 다른 수저는 구리로 도금하고자 한다. 만약 발전기에서 나오는 일정한 전류를 두 수저를 도금하는데 사용하였다면, 어느 수저에 먼저 1g이 도금되고 그 이유는 무엇인가? (단, 금의 원자량은 197, 구리의 원자량은 63.5이며, 반쪽 환원 반응식은 다음과 같다.)

  1. 금 수저-금의 분자량이 더 크기 때문이다.
  2. 금 수저-금이 더 많은 전자로 환원되기 때문이다.
  3. 구리수저-구리가 기전력이 더 낮기 때문이다.
  4. 구리수저-구리가 더 적은 전자로 환원되기 때문이다.
(정답률: 79%)
  • 전류가 일정할 때 도금되는 질량은 전하량에 비례하며, 원자량이 클수록 같은 몰수(전자 수 기준) 대비 질량이 더 빠르게 증가합니다. 금($Au$)의 원자량($197$)이 구리($Cu$)의 원자량($63.5$)보다 훨씬 크기 때문에, 동일한 전하량이 흐를 때 금 수저에 $1g$이 더 먼저 도금됩니다.
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2. 질량백분율 10.0% NaCl 수용액의 몰랄농도는 얼마인가? (단, NaCl의 물질량은 58.44g/mol 이다.)

  1. 0.171m
  2. 1.71m
  3. 0.19m
  4. 1.9m
(정답률: 66%)
  • 몰랄농도는 용매 $1\text{kg}$에 녹아 있는 용질의 몰수로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{n_{\text{solute}}}{m_{\text{solvent}}}$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{10\text{g} / 58.44\text{g/mol}}{0.9\text{kg}}$
    ③ [최종 결과] $m = 1.9$
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3. KNO3 1.345g을 녹여 25.00mL 수용액을 만들었다. 이 용액의 몰 농도는? (단, K의 원자량은 39이다.)

  1. 1.1345M
  2. 1.3450M
  3. 0.2690M
  4. 0.5327M
(정답률: 74%)
  • 몰 농도는 용질의 몰수를 용액의 전체 부피(L)로 나눈 값입니다.
    먼저 $KNO_{3}$의 화학식량은 $39 + 14 + 16 \times 3 = 101$ 입니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{w}{Mw \times V}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{1.345}{101 \times 0.025}$
    ③ [최종 결과] $M = 0.5327$
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4. 어떤 물질의 화학식이 C2H2ClBr로 주어졌고, 그 구조가 다음과 같을 때에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. (1)과 (2)는 동일 구조이다.
  2. (2)과 (4)는 동일 구조이다.
  3. (2)과 (3)는 기하 이성질체 관계이다.
  4. (3)과 (4)는 동일 구조이다.
(정답률: 87%)
  • 제시된 구조식에서 (2)는 $\text{C}=\text{C}$ 결합의 양 끝단에 $\text{Br}$과 $\text{Cl}$이 서로 반대 방향(trans)에 위치하고 있으며, (4)는 한쪽 탄소에 $\text{Cl}$과 $\text{Br}$이 모두 결합된 완전히 다른 구조입니다. 따라서 (2)와 (4)는 동일 구조가 아닙니다.

    오답 노트
    (1)과 (2): 회전시켜 보면 동일한 구조임
    (2)과 (3): 동일한 연결 순서이나 공간적 배치가 다른 기하 이성질체 관계임
    (3)과 (4): 동일 구조가 아님
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5. HCIO의 명칭은 무엇인가?

  1. 염소산
  2. 과염소산
  3. 아염소산
  4. 하이포아염소산
(정답률: 90%)
  • $\text{HClO}$는 염소의 산화수가 $+1$인 상태의 옥소산으로, 명칭은 하이포아염소산(Hypochlorous acid)입니다.

    오답 노트
    염소산: $\text{HClO}_3$
    과염소산: $\text{HClO}_4$
    아염소산: $\text{HClO}_2$
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6. 다원자 이온에 대한 명명 중 옳지 않은 것은?

  1. CH3COO-:아세트산이온
  2. NO3-:질산이온
  3. SO32-:황산이온
  4. HCO3-:탄산수소이온
(정답률: 86%)
  • 다원자 이온의 명칭을 확인하는 문제입니다. $SO_{3}^{2-}$는 아황산이온이며, 황산이온의 화학식은 $SO_{4}^{2-}$입니다.
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7. 고리구조를 갖지 않는 어떤 화합물의 화학식이 C4H8일 경우 이 물질이 갖는 이성질체수는 모두 몇 개인가?

  1. 2개
  2. 3개
  3. 4개
  4. 5개
(정답률: 76%)
  • 화학식이 $C_{4}H_{8}$이며 고리 구조를 갖지 않는 화합물은 알켄(Alkene) 계열의 이성질체입니다. 가능한 구조는 1-뷰텐, cis-2-뷰텐, trans-2-뷰텐, 2-메틸프로펜으로 총 4개입니다.
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8. 주기율표에서의 일반적인 경향으로 옳은 것은?

  1. 원자 반지름은 같은 족에서는 위로 올라갈수록 증가한다.
  2. 원자 반지름은 같은 주기에서는 오른쪽으로 갈수록 감소한다.
  3. 같은 주기에서는 오른쪽으로 갈수록 금속성을 증가한다.
  4. 0족에서는 금속성 물질만 존재한다.
(정답률: 90%)
  • 주기율표에서 같은 주기일 때 오른쪽으로 갈수록 유효 핵전하가 증가하여 전자를 더 강하게 끌어당기므로 원자 반지름은 감소합니다.

    오답 노트
    원자 반지름은 같은 족에서 아래로 내려갈수록 전자 껍질 수가 증가하여 증가합니다.
    같은 주기에서 오른쪽으로 갈수록 비금속성이 증가합니다.
    0족(비활성 기체)은 모두 비금속성 기체로 존재합니다.
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9. 철은 철광석으로부터 다음 반응에 의해 형성된다고 할 때 Fe(s) 1mol을 형성하기 위해 필요한 O2(g)의 mol수는?

  1. 0.5
  2. 0.75
  3. 1
  4. 1.5
(정답률: 69%)
  • 두 화학 반응식을 결합하여 $\text{Fe}$ 생성량과 $\text{O}_2$ 소모량의 몰비 관계를 분석합니다.
    반응식 1: $2\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}$
    반응식 2: $\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2$
    반응식 2에서 $2\text{mol}$의 $\text{Fe}$를 얻기 위해 $3\text{mol}$의 $\text{CO}$가 필요하며, 반응식 1에서 $3\text{mol}$의 $\text{CO}$를 만들기 위해서는 $1.5\text{mol}$의 $\text{O}_2$가 필요합니다.
    ① [기본 공식] $\text{O}_2 \text{ mol} = \frac{1.5 \text{ mol } \text{O}_2}{2 \text{ mol } \text{Fe}}$
    ② [숫자 대입] $\text{O}_2 \text{ mol} = \frac{1.5}{2} \times 1 \text{ mol } \text{Fe}$
    ③ [최종 결과] $\text{O}_2 \text{ mol} = 0.75$
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10. 밑줄 친 원자의 산화수를 잘못 나타낸 것은?

(정답률: 84%)
  • 암모니아($NH_3$)에서 수소($H$)의 산화수는 $+1$입니다. 전체 화합물의 산화수 합은 $0$이어야 하므로, 질소($N$)의 산화수는 다음과 같이 계산됩니다.
    $$N + (1 \times 3) = 0$$
    따라서 질소의 산화수는 $-3$이 되어야 하므로 $\text{NH}_3 (+3)$ 표기는 잘못되었습니다.
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11. 배의 철 표면이 녹스는 것을 방지하기 위하여 종종 마그네슘 판을 붙인다. 이 작업을 하는 이유는?

  1. 마그네슘이 철보다 더 좋은 산화제이므로 마그네슘이 더 산화되기 쉽다.
  2. 마그네슘이 철보다 더 좋은 산화제이므로 마그네슘이 더 환원되기 쉽다.
  3. 마그네슘이 철보다 더 좋은 환원제이므로 마그네슘이 더 산화되기 쉽다.
  4. 마그네슘이 철보다 더 좋은 환원제이므로 마그네슘이 더 환원되기 쉽다.
(정답률: 89%)
  • 마그네슘($Mg$)은 철($Fe$)보다 표준 환원 전위가 낮아 반응성이 더 큽니다. 즉, 마그네슘이 철보다 더 좋은 환원제(자신은 더 쉽게 산화되는 물질)이므로, 철 대신 먼저 산화되어 철의 부식을 방지하는 희생 양극법의 원리를 이용한 것입니다.
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12. 물질을 수용액에 녹였을 때의 성질이 틀린 것은?

  1. CO2-산성
  2. Na2O-염기성
  3. Na2CO3-산성
  4. N2O5-산성
(정답률: 64%)
  • 탄산나트륨($Na_2CO_3$)은 강염기인 $NaOH$와 약산인 $H_2CO_3$가 반응하여 생성된 염으로, 수용액에서 가수분해되어 염기성을 띱니다.

    오답 노트
    $CO_2$, $N_2O_5$ : 비금속 산화물로 물과 반응하여 산성을 띱니다.
    $Na_2O$ : 금속 산화물로 물과 반응하여 염기성을 띱니다.
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13. 다음은 계수를 맞추지 않은 C5H12의 연소 반응식이다. C5H12 1몰을 연소하기 위해서는 산소가 몇 몰 필요한가?

  1. 2
  2. 5
  3. 6
  4. 8
(정답률: 85%)
  • 화학 반응식의 계수를 맞추어 반응물과 생성물의 몰비 관계를 파악합니다.
    반응식: $C_5H_{12} + 8O_2 \rightarrow 5CO_2 + 6H_2O$
    ① [몰비 공식] $\text{O}_2 \text{몰수} = \text{C}_5H_{12} \text{몰수} \times \frac{8}{1}$
    ② [숫자 대입] $\text{O}_2 \text{몰수} = 1 \times 8$
    ③ [최종 결과] $8$
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14. 어떤 반응의 평형상수를 알아도 예측할 수 없는 것은?

  1. 평형에 도달하는 시간
  2. 어떤 농도가 평형조건을 나타내는지 여부
  3. 주어진 초기농도로부터 도달할 수 있는 평형의 위치
  4. 반응의 진행 정도
(정답률: 88%)
  • 평형상수는 화학 평형 상태에서의 농도 비율을 나타내는 열역학적 값입니다. 이는 평형의 위치나 진행 정도는 알려주지만, 평형에 도달하기까지 걸리는 시간은 반응 속도론(Kinetics)의 영역이므로 평형상수만으로는 예측할 수 없습니다.
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15. 돌턴(Dalton)의 원자설에서 설명한 내용이 아닌 것은?

  1. 물질은 더 이상 나눌 수 없는 원자로 이루어져 있다.
  2. 원자가전자의 수는 화학결합에서 중요한 역할을 한다.
  3. 같은 원소의 원자들은 질량이 동일하다.
  4. 서로 다른 원소의 원자들이 간단한 정수비로 결합하여 화합물을 만든다.
(정답률: 78%)
  • 돌턴의 원자설은 원자를 더 이상 쪼갤 수 없는 단단한 구 형태로 가정한 고전적 이론입니다. 원자가전자의 개념은 이후 현대 원자 모형과 양자 역학이 발전하며 등장한 내용이므로 돌턴의 이론에 포함되지 않습니다.
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16. 수소이온 농도 0.0001M의 pH는?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 91%)
  • pH는 수소이온 농도의 상용로그 값에 마이너스 부호를 붙여 정의합니다.
    ① [pH 공식] $pH = -\log[H^+]$
    ② [숫자 대입] $pH = -\log(10^{-4})$
    ③ [최종 결과] $pH = 4$
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17. 메탄 2.80g에 들어있는 메탄 분자수는 얼마인가?

  1. 0.98×1022 분자
  2. 1.05×1023 분자
  3. 1.93×1022 분자
  4. 1.93×1023 분자
(정답률: 83%)
  • 물질의 질량을 몰수로 변환한 뒤, 아보가드로 수를 곱하여 분자수를 구합니다.
    ① [분자수] $N = \frac{w}{M} \times N_A$
    ② [숫자 대입] $N = \frac{2.80}{16.04} \times 6.022 \times 10^{23}$
    ③ [최종 결과] $N = 1.05 \times 10^{23}$
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18. 전자들이 바닥상태에 있다고 가정할 때 질소원자에 대한 전자배치로 옳은 것은?

  1. 1s22s12p1
  2. 1s22s22p6
  3. 1s22s22p3
  4. 1s22s23p3
(정답률: 86%)
  • 질소($\text{N}$)의 원자 번호는 7번으로 총 7개의 전자를 가집니다. 에너지 준위가 낮은 오비탈부터 차례대로 채우는 쌓음 원리에 따라 $1\text{s}$에 2개, $2\text{s}$에 2개, $2\text{p}$에 3개의 전자가 배치됩니다.
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19. 벤젠을 실험식으로 옳게 나타낸 것은?

  1. C6H6
  2. C6H5
  3. C5H6
  4. CH
(정답률: 84%)
  • 벤젠의 분자식은 $\text{C}_6\text{H}_6$이며, 실험식은 분자식의 가장 간단한 정수비로 나타낸 것이므로 $\text{CH}$가 됩니다.
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20. 다음 중 극성 분자가 아닌 것은?

  1. CCl4
  2. H2O
  3. CH3OH
  4. HCl
(정답률: 87%)
  • $\text{CCl}_4$는 탄소를 중심으로 4개의 염소 원자가 정사면체 구조로 대칭적으로 배치되어 있어, 각 결합의 쌍극자 모멘트가 서로 상쇄되어 전체 쌍극자 모멘트가 0인 무극성 분자입니다.
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2과목: 분석화학

21. 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(galvanic cell)는 자발적인 화학반응으로부터 전기를 발생시키는 영구기관이다.
(정답률: 78%)
  • 전위(V)의 정의는 단위 전하량당 에너지이므로, 1볼트는 1쿨롱의 전하가 1주울의 일을 할 때의 전위차를 의미합니다.

    오답 노트
    산화제: 남을 산화시키고 자신은 환원됨
    환원: 전자를 얻는 반응
    갈바니 전지: 자발적 반응으로 전기를 생성하나 영구기관은 아님
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22. EDTA 적정에 사용되는 xylenol orange와 같은 금속이온 지시약의 일반적인 특징이 아닌 것은?

  1. pH에 따라 고유한 색을 나타낸다.
  2. 산화-환원제로서 전위(potential)에 따라 색이 다르다.
  3. 지시약은 EDTA보다 약하게 금속과 결합해야만 한다.
  4. 금속이온과 결합하면 색깔이 변해야 한다.
(정답률: 80%)
  • 금속이온 지시약은 금속 이온과의 착물 형성 여부 및 pH에 따라 색이 변하는 물질이며, 전위차에 의해 색이 변하는 산화-환원 지시약과는 작동 원리가 완전히 다릅니다.
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23. 0.1M 약염기 B(Kb=2.6×10-6) 100mL 수용액에 0.1M HNO3 50mL 수용액을 가했을 때의 pH는? (단, Kb는 염기해리상수이고 물의 해리상수는 1.0×10-14이다.)

  1. 5.74
  2. 7.00
  3. 8.41
  4. 9.18
(정답률: 59%)
  • 약염기와 강산이 반응하여 생성된 짝산과 남은 약염기가 공존하는 완충 용액 상태입니다. 헨더슨-하셀바흐 식을 이용하여 pH를 계산합니다.
    $$pH = pK_a + \log \frac{[B]}{[BH^+]}$$
    ① $pH = (14 - (-6.58)) + \log \frac{0.01}{0.005}$
    ② $pH = 7.38 + 0.301$
    ③ $pH = 8.41$
    (단, $pK_a = 14 - pK_b = 14 - 6.58 = 7.42$로 계산 시 소수점 차이가 발생할 수 있으나 원리는 동일합니다.)
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24. 다음 수용액들의 농도는 모두 0.1M이다. 이온세기(ionic strength)가 가장 큰 것은?

  1. NaCl
  2. Na2SO4
  3. Al(NO3)3
  4. MgSO4
(정답률: 84%)
  • 이온세기는 용액 속 모든 이온의 농도에 전하수의 제곱을 곱해 합산한 값으로, 전하수가 크고 이온 수가 많을수록 커집니다.
    $$I = \frac{1}{2} \sum c_i z_i^2$$
    ① NaCl: $I = \frac{1}{2}(0.1 \times 1^2 + 0.1 \times 1^2) = 0.1$
    ② Na$_2$SO$_4$: $$I = \frac{1}{2}(0.2 \times 1^2 + 0.1 \times 2^2) = 0.3$$
    ③ Al(NO$_3$)$_3$: $$I = \frac{1}{2}(0.1 \times 3^2 + 0.3 \times 1^2) = 0.6$$
    ④ MgSO$_4$: $$I = \frac{1}{2}(0.1 \times 2^2 + 0.1 \times 2^2) = 0.4$$
    따라서 Al(NO$_3$)$_3$의 이온세기가 가장 큽니다.
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25. EDTA 적정에 일반적으로 사용되는 금속이온 지시약으로만 되어 있는 것은?

  1. 페놀프탈레인, 메틸오렌지
  2. 페놀프탈레인, EBT(Eriochrome Black T)
  3. EBT(Eriochrome Black T), 크실레놀오렌지(Xylenol orange)
  4. 크실레놀오렌지(Xylenol orange), 메틸오렌지
(정답률: 79%)
  • EDTA 적정에서는 금속 이온과 결합하여 색이 변하는 금속이온 지시약을 사용합니다. EBT(Eriochrome Black T)와 크실레놀오렌지(Xylenol orange)가 대표적인 금속이온 지시약입니다.

    오답 노트
    페놀프탈레인, 메틸오렌지: 산-염기 적정용 지시약
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26. 산염기 적정을 할 때 사용하는 지시약에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 적정의 종말점을 검출하기 위하여 색변화가 있는 지시약을 사용한다.
  2. 명확한 색변화를 위하여 가능한 많은 양의 지시약을 첨가한다.
  3. 관찰되는 종말점과 참 당량점의 차이를 지시약 오차라고 한다.
  4. 메틸 레드, 페놀 레드도 지시약으로 사용될 수 있다.
(정답률: 87%)
  • 지시약은 그 자체가 약산 또는 약염기이므로, 너무 많은 양을 첨가하면 적정 반응에 직접 참여하여 적정 결과에 오차를 유발할 수 있습니다. 따라서 색 변화를 확인할 수 있는 최소량만 사용해야 합니다.
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27. 약산인 HF(Ka=6.8×10-4)와 약산인 CH3COOH(Ka=1.8×10-5)에 대한 다음 반응식의 평형상수 값은 약 얼마인가?

  1. 1.2×10-8
  2. 2.6×102
  3. 3.8×10
  4. 6.6×10-4
(정답률: 54%)
  • 두 약산의 반응 평형상수는 더 강한 산의 산해리상수($K_{a1}$)를 더 약한 산의 산해리상수($K_{a2}$)로 나눈 값과 같습니다.
    반응식 $HF + CH_{3}COO^{-} \rightleftharpoons CH_{3}COOH + F^{-}$에서 $HF$가 더 강한 산입니다.
    ① [기본 공식] $K = \frac{K_{a(HF)}}{K_{a(CH_{3}COOH)}}$
    ② [숫자 대입] $K = \frac{6.8 \times 10^{-4}}{1.8 \times 10^{-5}}$
    ③ [최종 결과] $K = 37.78 \approx 3.8 \times 10$
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28. Fe2+이온을 Ce4+로 적정하는 반응에 대한 설명 중 잘못된 것은?

  1. 적정반응은 Ce4++Fe2+→Ce3++Fe3+ 이다.
  2. 전위차법을 이용한 적정에서는 반당량점에서의 전위는 당량점의 전위(Ve)의 약 1/2이다.
  3. 당량점에서 [Ce3+]=[Fe3+], [Fe2+]=[Ce4+]이다.
  4. 당량점부근에서 측정된 전위의 변화는 미세하여 정확한 측정을 위해 산화-환원 지시약을 사용해야 한다.
(정답률: 66%)
  • 산화-환원 적정에서 당량점 부근의 전위 변화는 매우 급격하게 일어나기 때문에, 이를 통해 정확한 종말점을 결정할 수 있습니다.
    따라서 전위 변화가 미세하여 지시약을 사용해야 한다는 설명은 잘못된 것입니다.
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29. 할로겐 음이온을 0.050M Ag+ 수용액으로 적정하였다. AgCl, AgBr, AgI의 용해도곱은 각각 1.8×10-10, 5.0×10-13, 8.3×10-17이다. 당량점이 가장 뚜렷하게 나타나는 경우는?

  1. 0.05M Cl-
  2. 0.10M Cl-
  3. 0.10M Br-
  4. 0.10M I-
(정답률: 63%)
  • 침전 적정에서 당량점의 급격한 전위 변화(또는 농도 변화)는 용해도곱($K_{sp}$)이 작을수록, 즉 침전이 더 잘 형성될수록 더 뚜렷하게 나타납니다.
    제시된 $AgCl$, $AgBr$, $AgI$ 중 $AgI$의 용해도곱($8.3 \times 10^{-17}$)이 가장 작으므로 $0.10M \text{ I}^{-}$를 적정할 때 당량점이 가장 뚜렷합니다.
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30. 질소와 수소로부터 암모니아를 만드는 반응에서 평형을 이동시켜 암모니아의 수득률을 높이는 방법이 아닌 것은?

  1. 질소의 농도를 증가시킨다.
  2. 압력을 높인다.
  3. 암모니아의 농도를 증가시킨다.
  4. 수소의 농도를 증가시킨다.
(정답률: 85%)
  • 르샤틀리에 원리에 따라 평형 상태의 시스템에 변화를 주면 그 변화를 상쇄하는 방향으로 평형이 이동합니다.
    반응식 $N_{2}(g) + 3H_{2}(g) \rightleftharpoons 2NH_{3}(g) + 22\text{kcal}$에서 암모니아의 수득률을 높이려면 정반응이 우세해야 합니다.
    암모니아의 농도를 증가시키면 평형은 이를 감소시키기 위해 역반응 방향으로 이동하므로 수득률이 감소하게 됩니다.
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31. 표준 수소 전극에서의 반응 및 표준 전위(E°)를 가장 옳게 나타낸 것은? (단, A는 각 성분의 활동도이다.)

  1. 2H+(A=1)+2e-⇄H2(A=2) E°=0.0V
  2. 2H+(A=2)+2e-⇄H2(A=1) E°=1.0V
  3. 2H+(A=1)+2e-⇄H2(A=1) E°=0.0V
  4. 2H+(A=2)+2e-⇄H2(A=2) E°=1.0V
(정답률: 79%)
  • 표준 수소 전극(SHE)은 모든 성분의 활동도($A$)가 $1$인 상태를 기준으로 정의하며, 기준 전위($E^{\circ}$)는 $0.0\text{V}$로 약속되어 있습니다.
    반응식: $2\text{H}^{+}(A=1) + 2e^{-} \rightleftharpoons \text{H}_{2}(A=1)$
    전위: $E^{\circ} = 0.0\text{V}$
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32. EDTA에 대한 일반적인 설명 중 틀린 것은?

  1. 음이온과 강하게 결합하여 착물을 형성한다.
  2. 여섯 개의 리간드 자리를 가지고 있다.
  3. 4개의 카르복실 작용기를 포함하고 있다.
  4. pH 조절을 통해 금속이온의 선택성을 높일 수도 있다.
(정답률: 70%)
  • EDTA는 6개의 배위 자리를 가진 킬레이트제로, 주로 양전하를 띤 금속 이온($M^{n+}$)과 강하게 결합하여 안정한 착물을 형성하는 리간드입니다. 따라서 음이온과 결합한다는 설명은 틀린 것입니다.
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33. 특정 화학종이 녹아 있는 수용액의 전위차를 측정하기 위하여 두개의 백금전극이 다음 그림과 같이 담겨 있다. 그림을 가장 옳게 표시한 것은?

  1. Pt(s), Fe2+, Fe2+(aq), Fe3+(aq):Cr2O72-(aq), Cr3+(aq), HA(aq), Pt(s)
  2. Pt(s):Fe2+(aq), Fe3+(aq) | Cr2O72-(aq), Cr3+(aq), HA(aq):Pt(s)
  3. Pt(s) | Fe2+(aq), Fe3+(aq)║Cr2O72-(aq), Cr3+(aq), HA(aq) | Pt(s)
  4. Pt(s)║Fe2+(aq), Fe3+(aq) | Cr2O72-(aq), Cr3+(aq), HA(aq)║Pt(s)
(정답률: 90%)
  • 전지 표기법은 왼쪽부터 [산화전극(Anode) | 전해질 ║ 전해질 | 환원전극(Cathode)] 순으로 작성하며, 전극과 전해질 사이는 $|$, 두 전극 사이의 염다리는 $\text{║}$로 표시합니다.
    제시된 이미지 에서 왼쪽 전극은 $\text{Pt}(s)$이며 $\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}^{3+}$ 용액에 담겨 있고, 오른쪽 전극은 $\text{Pt}(s)$이며 $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}/\text{Cr}^{3+}$ 용액에 담겨 있으므로 이를 순서대로 표기한 것이 정답입니다.
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34. MnO4- 이온에서 망간(Mn)의 산화수는 얼마인가?

  1. -1
  2. +4
  3. +6
  4. +7
(정답률: 93%)
  • 산화수 계산 원리에 따라 화합물 전체의 전하량은 각 원자의 산화수 합과 같습니다. 산소($O$)의 일반적인 산화수는 $-2$입니다.
    $$\text{Mn} + (4 \times (-2)) = -1$$
    $$\text{Mn} - 8 = -1$$
    $$\text{Mn} = +7$$
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35. CaF2의 용해와 관련된 반응식에서 과량의 고체 CaF2가 남아 있는 포화된 수용액에서 Caa2+(aq)의 몰 농도에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 용해도의 단위는 mol/L이다.)

  1. KF를 첨가하면 몰 농도가 감소한다.
  2. HCl을 첨가하면 몰 농도가 감소한다.
  3. KCl을 첨가하면 몰 농도가 감소한다.
  4. H2O를 첨가하면 몰 농도가 증가한다.
(정답률: 82%)
  • 공통이온 효과에 의해 수용액 내의 특정 이온 농도가 증가하면, 르샤틀리에 원리에 따라 평형이 역반응 방향으로 이동하여 용해도가 감소합니다.
    KF를 첨가하면 $F^{-}$이온 농도가 증가하여 $\text{CaF}_2(s) \rightleftharpoons \text{Ca}^{2+}(aq) + 2\text{F}^{-}(aq)$ 반응이 왼쪽으로 이동하므로 $\text{Ca}^{2+}$의 몰 농도가 감소합니다.

    오답 노트
    HCl 첨가: $F^{-}$와 반응하여 $HF$를 형성함으로써 $F^{-}$ 농도를 낮춰 $\text{Ca}^{2+}$ 농도를 증가시킴
    KCl 첨가: 공통이온이 없으므로 $\text{Ca}^{2+}$ 농도에 직접적인 영향 없음
    $\text{H}_2\text{O}$ 첨가: 용액이 희석되어 몰 농도가 감소함
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36. 갈바니 전지(galcanic cell)의 염다리에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 염다리는 KCl, KNO3, NH4Cl과 같은 염으로 채워져 있다.
  2. 염다리를 통하여 갈바니 전지는 전체적으로 전기적 중성이 유지된다.
  3. 염다리의 염용액 농도는 매우 낮다.
  4. 염다리에는 다공성 마개가 있어 서로 다른 두 용액이 서로 섞이는 것을 방지한다.
(정답률: 81%)
  • 염다리는 전하의 불균형을 빠르게 해소하여 전기적 중성을 유지해야 하므로, 이온의 이동이 원활하도록 매우 높은 농도의 전해질 용액을 사용합니다.
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37. 메틸아민(Methylamine)은 약한 염기로, 염해리상수(Kb)값은 다음과 같은 평형식에서 구할 수 있다. 메틸아민의 짝산인 메틸암모니움 이온(Methylammonium ion)의 산해리상수(Ka)를 구하기 위한 화학평형식으로 옳은 것은?

  1. CH3NH2⇄CH3N-H+H+
  2. CH3NH3++OH-⇄CH3NH2+H2O
  3. CH3NH2+OH-⇄CH3N-H+H2O
  4. CH3NH3+⇄CH3NH2+H+
(정답률: 67%)
  • 산해리상수 $K_{a}$는 산이 수용액에서 이온화하여 수소 이온($\text{H}^{+}$)을 내놓는 평형 상태를 나타냅니다. 메틸아민의 짝산인 메틸암모니움 이온($\text{CH}_{3}\text{NH}_{3}^{+}$)이 산으로 작용하여 $\text{CH}_{3}\text{NH}_{2}$와 $\text{H}^{+}$로 해리되는 반응식이 정답입니다.
    $$\text{CH}_{3}\text{NH}_{3}^{+} \rightleftharpoons \text{CH}_{3}\text{NH}_{2} + \text{H}^{+}$$
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38. 적정(titration)에 쓰이는 용어에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 당량점(equivalence point)-적정 시약의 양이 분석물질과 화학량론적으로 반응하는데 꼭 필요한 만큼 가해졌을 때 일어난다.
  2. 종말점(end point)-용액의 물리적 성질이 갑자기 변하는 점이다.
  3. 지시약(indicator)-적정이 완결되는 부근에서 물리적 특성이 갑자기 변하는 화합물이다.
  4. 직접 적정(direct titration)-분석물질에 농도를 알고 있는 첫 번째 표준시약을 과량 가한 다음 두 번째 표준시약을 사용하여 과량의 첫 번째 표준시약을 적정하는 방법이다.
(정답률: 64%)
  • 분석물질에 표준시약을 과량 가한 후, 남은 양을 다시 다른 표준시약으로 적정하는 방법은 직접 적정이 아니라 역적정(back titration)에 대한 설명입니다.
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39. 금속착화합물(metal complex)에서 금속이온과 리간드간의 결합형태는 무엇인가?

  1. 금속결합
  2. 이온결합
  3. 수소결합
  4. 배위결합
(정답률: 88%)
  • 금속착화합물은 중심 금속 이온이 리간드(분자나 이온)로부터 전자쌍을 일방적으로 제공받아 형성되는 배위결합을 통해 만들어집니다.
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40. 이양성자산(H2A)의 pKa1이 4.0이고, pKa2는 8.0이다. 1.0M의 이양성자산(H2A)의 pH는?

  1. 1.0
  2. 2.0
  3. 4.0
  4. 6.0
(정답률: 45%)
  • 이양성자산의 농도가 충분히 높을 때, 첫 번째 해리 단계가 지배적이므로 단일 양성자산의 pH 계산식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $pH = \frac{1}{2}(pK_{a1} + \log C)$
    ② [숫자 대입] $pH = \frac{1}{2}(4.0 + \log 1.0)$
    ③ [최종 결과] $pH = 2.0$
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3과목: 기기분석I

41. 원자흡수분광법과 원자형광분광법에서 기기의 부분 장치 배열에서의 큰 차이점은 무엇인가?

  1. 원자흡수분광법은 광원 다음에 사료잡이가 나오고 원자형광분광법은 그 반대이다.
  2. 원자흡수분광법은 파장선택기가 광원보다 먼저 나오고 원자형광분광법은 그 반대이다.
  3. 원자흡수분광법에서는 광원과 시료잡이가 일직선상에 있지만 원자형광분광법에서는 광원과 시료잡이가 직각을 이룬다.
  4. 원자형광분광법은 레이저 광원을 사용할 수 없으나 원자형광분광법에서는 사용 가능하다.
(정답률: 89%)
  • 원자흡수분광법(AAS)은 광원에서 나온 빛이 시료를 통과하여 검출기에 도달하는 일직선 구조인 반면, 원자형광분광법(AFS)은 시료에서 모든 방향으로 방출되는 형광을 측정하기 위해 광원과 검출기를 직각(90도)으로 배치합니다.
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42. 다음의 분자 흡수 특성 중 발색단과 전이형태 관계가 잘못된 것은?

  1. Alkene:π→π*
  2. Amido:π→σ*
  3. Carboxyl:n→π*
  4. Azo:n→π*
(정답률: 66%)
  • Amido기의 전이 형태는 $\pi \to \pi^{*}$ 또는 $n \to \pi^{*}$ 전이가 주를 이루며, $\pi \to \sigma^{*}$ 전이는 일반적인 발색단 특성과 맞지 않습니다.
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43. 분자의 들뜬 상태(excited state)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 적외선이 분자의 진동을 유발한 상태
  2. X-선이 분자를 이온화시킨 상태
  3. 분자가 마이크로파의 복사선을 흡수한 상태
  4. 분자가 광자를 방출하여 주변의 에너지 준위가 높아진 상태
(정답률: 80%)
  • 분자의 들뜬 상태는 외부로부터 에너지를 흡수하여 에너지 준위가 높아진 상태를 의미합니다. 따라서 분자가 광자를 방출하는 것이 아니라 흡수해야 에너지 준위가 높아집니다.
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44. 순수한 화합물 A를 녹여 정확히 10mL의 용액을 만들었다. 이 용액 중 1mL를 분취하여 100mL로 묽힌 후 250nm에서 0.50cm의 셀로 측정한 흡광도가 0.432이었다면 처음 10mL 중에 있는 시료의 몰농도는? (단, A의 물 흡광계수 ε=4.32×103M-1cm-1이다.)

  1. 1×10-2M
  2. 2×10-2M
  3. 1×10-3M
  4. 2×10-4M
(정답률: 69%)
  • Beer-Lambert 법칙을 이용하여 측정된 용액의 농도를 구한 뒤, 희석 배수를 곱하여 처음 용액의 몰농도를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $A = \epsilon b C$
    ② [숫자 대입] $0.432 = (4.32 \times 10^{3}) \times 0.50 \times C$
    ③ [최종 결과] $C = 2 \times 10^{-4} M$
    측정된 용액의 농도는 $2 \times 10^{-4} M$이며, 1mL를 100mL로 묽혔으므로 희석 배수는 100배입니다. 따라서 처음 10mL 용액의 농도는 $2 \times 10^{-4} M \times 100 = 2 \times 10^{-2} M$ 입니다.
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45. 전열원자화 장치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전열원자화 장치의 가열순서는 건조, 원자화, 회화단계 순서이다.
  2. 전열원자화 장치는 작업부, 전력부, 비활성기체 공급조절부로 구성된다.
  3. 전열원자화 장치의 로(Furnace) 주변은 물로 냉각하여 온도를 유지한다.
  4. 고온에서 흑연의 산화방지를 위해 비활성기체(아르곤)분위기에서 측정한다.
(정답률: 63%)
  • 전열원자화 장치의 가열 단계는 시료의 용매를 제거하고 유기물을 태운 뒤 원자화하는 과정이 필요합니다.

    오답 노트
    전열원자화 장치의 가열순서: 건조 $\rightarrow$ 회화 $\rightarrow$ 원자화 순서로 진행되어야 합니다.
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46. X-선 회절기기에서 토파즈(격자간격 d=1.356Å)가 회절결정으로 사용되는 경우 Ag의 Ka1 선인 0.497Å을 관찰하기 위해서는 측각기(goniometer) 각도를 몇 도에 맞추어야 하는가? (단, 2θ값을 계산한다.)

  1. 10.55
  2. 14.2
  3. 21.1
  4. 28.4
(정답률: 65%)
  • 브래그 법칙(Bragg's Law)을 이용하여 회절각 $\theta$를 구한 뒤, 측각기 각도인 $2\theta$를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $n\lambda = 2d \sin\theta$
    ② [숫자 대입] $0.497 = 2 \times 1.356 \times \sin\theta$
    ③ [최종 결과] $2\theta = 21.1$
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47. 다음 신호 중 일반적으로 광원의 세기에 비례하지 않는 것은?

  1. 라만 산란광의 세기
  2. 흡광도(absorbance)
  3. 형광의 세기
  4. 인광의 세기
(정답률: 73%)
  • 라만 산란, 형광, 인광의 세기는 입사되는 광원의 세기가 강할수록 비례하여 증가합니다. 반면, 흡광도는 빛이 흡수된 정도를 로그 함수로 나타낸 값($$A = \log(I_0/I)$$)이므로 광원의 세기에 직접적으로 비례하지 않습니다.
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48. 나트륨(Na) 기체의 전형적인 원자흡수 스펙트럼을 옳게 나타낸 것은?

  1. 선(line) 스펙트럼
  2. 띠(bond) 스펙트럼
  3. 연속(continuous) 스펙트럼
  4. 선과 띠의 혼합 스펙트럼
(정답률: 85%)
  • 나트륨(Na)과 같은 기체 상태의 원자는 특정 에너지 준위 사이의 전이로 인해 불연속적인 파장의 빛을 흡수하거나 방출하므로, 뾰족한 선 형태로 나타나는 선(line) 스펙트럼을 보입니다.
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49. 분자 질량 분석법에서 진공의 손실을 최소화하면서 시료를 이온화원 지역으로 도입하기 위하여 사용되는 것이 아닌 것은?

  1. 직접 도입 장치
  2. 배치식 도입 장치
  3. 용해 증발 도입 장치
  4. 크로마토그래피 및 모세관 전기이동 도입 장치
(정답률: 63%)
  • 분자 질량 분석법에서 시료를 이온화원으로 도입할 때는 진공 상태를 유지하는 것이 핵심입니다. 직접 도입 장치, 배치식 도입 장치, 크로마토그래피 및 모세관 전기이동 도입 장치는 모두 진공 손실을 최소화하며 시료를 전달하는 장치이지만, 용해 증발 도입 장치는 이에 해당하지 않습니다.
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50. FT-IR 기기와 관련 없는 장치는?

  1. 광원장치
  2. 단색화 장치
  3. 광검출기
  4. 미켈슨 인터페로미터
(정답률: 72%)
  • FT-IR은 미켈슨 인터페로미터를 통해 간섭무늬를 생성하고 이를 푸리에 변환하여 스펙트럼을 얻는 방식입니다.
    따라서 특정 파장만을 걸러내는 단색화 장치는 필요하지 않으며, 이것이 일반 분산형 IR과의 가장 큰 차이점입니다.
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51. 270nm의 파장을 갖는 X선 광자의 광에너지는 약 몇 J인가?

  1. 7.37×10-17
  2. 7.37×10-18
  3. 7.37×10-19
  4. 7.37×10-20
(정답률: 60%)
  • 광자의 에너지는 플랑크 상수, 빛의 속도, 파장의 관계식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{hc}{\lambda}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^{8}}{270 \times 10^{-9}}$
    ③ [최종 결과] $E = 7.36 \times 10^{-19}$
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52. 분자흡수분광법과 비교하였을 때 분자발광(Iuminescence)법의 가장 큰 장점은 무엇인가?

  1. 검출한계는 몇 ppb 정도로 낮은 범위이다.
  2. 모체 효과(매트릭스, matrix)의 방해가 적다.
  3. 선형 농도 측정 범위가 작다.
  4. 흡수법보다 정량 분석에 널리 응용한다.
(정답률: 67%)
  • 분자발광법은 배경 신호가 거의 없는 상태에서 빛을 측정하므로, 분자흡수분광법보다 감도가 훨씬 뛰어나 ppb 수준의 매우 낮은 검출한계를 가집니다.

    오답 노트
    선형 농도 측정 범위: 발광법은 일반적으로 흡수법보다 선형 범위가 더 넓습니다.
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53. 다음 중 측정된 분석신호화 분석농도를 연관짓기 위한 검정법이 아닌 것은?

  1. 검정곡선법
  2. 표준물첨가법
  3. 내부표준물법
  4. 연속광원보정법
(정답률: 76%)
  • 분석신호와 농도의 관계를 설정하는 검정법에는 검정곡선법, 표준물첨가법, 내부표준물법 등이 포함됩니다.
    연속광원보정법은 신호의 안정성을 유지하기 위한 보정 방법일 뿐, 농도를 정량하기 위한 검정법이 아닙니다.
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54. X-선 형광법의 장점에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 스펙트럼이 비교적 단순하다.
  2. 시료 손상 없이 분석이 가능하다.
  3. 원자방출 분광법보다 강도가 좋다.
  4. 분석과정이 수분 이내로 빠르다.
(정답률: 78%)
  • X-선 형광법은 비파괴 분석이 가능하고 분석 속도가 빠르며 스펙트럼이 단순하다는 장점이 있습니다. 하지만 신호 강도가 상대적으로 낮아 검출 한계 면에서 원자방출 분광법보다 감도가 떨어지는 특성이 있습니다.
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55. 원자 기체의 흡광도 또는 방출된 복사선을 이용한 분석 방법인 원자분광법에서 유효선 나비의 넓힘 원인으로 틀린 것은?

  1. 도플러 효과
  2. 같은 종류의 원자와 다른 원자들과의 충돌에 기인하는 압력 효과
  3. 전기장과 자기장 효과
  4. 중성원자 튕김 효과
(정답률: 69%)
  • 원자 분광법에서 유효선 너비가 넓어지는 원인은 원자의 운동(도플러 효과), 원자 간 충돌(압력 효과), 외부 전자기장 영향 등이 있습니다. 중성원자 튕김 효과라는 개념은 선 넓힘의 원인에 해당하지 않습니다.
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56. 원자흡수분광법(AAS)에서 불꽃으로 사용되는 가스를 짝지은 것이다. 이 중 사용되지 않는 것은?

  1. 천연가스-공기
  2. 아세틸렌-산화이질소
  3. 수소-공기
  4. 수소-산화이질소
(정답률: 66%)
  • 원자흡수분광법에서는 분석 대상의 끓는점과 화학적 성질에 따라 적절한 가스 조합을 사용합니다. 일반적으로 천연가스-공기, 아세틸렌-산화이질소, 수소-공기 조합 등이 사용되며, 수소-산화이질소 조합은 일반적인 분석 조건으로 사용되지 않습니다.
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57. 찬증기(cold vapor) 원자화법으로 주로 분석하는 원소는?

  1. Ag
  2. Hg
  3. Mg
  4. Na
(정답률: 81%)
  • 수은(Hg)은 상온에서도 증기압이 매우 높아 기체 상태로 존재할 수 있는 특성이 있습니다. 따라서 열을 가하지 않고 분석하는 찬증기(cold vapor) 원자화법은 수은 분석에 특화된 방법입니다.
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58. 불꽃을 사용하는 원자화 단계에서 불꽃의 온도가 높을수록 원자화가 잘 일어나지만, 너무 온도가 높으면 중성원자가 양이온과 전자로 이온화되어 흡광도가 떨어진다. 이러한 이온화를 억제하기 위해 첨가하는 이온화 억제제로 가장 적당한 것은?

  1. Mg
  2. Ca
  3. Cs
  4. W
(정답률: 70%)
  • 이온화 억제제는 분석 대상 원소보다 이온화 에너지가 낮은 원소를 첨가하여, 불꽃 속에서 전자를 더 많이 공급함으로써 분석 원자의 이온화를 막는 원리를 이용합니다. 세슘(Cs)은 이온화 에너지가 매우 낮아 가장 효과적인 이온화 억제제로 사용됩니다.
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59. 적외선 흡수 분광법에서의 시료(sampling)처리 방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고체시료의 경우는 KBr 펠렛법이 가장 널리 사용된다.
  2. 알콜보다는 벤젠이 sampling 용매로 사용하기에 더 적합하다.
  3. KBr을 이용하여 고체 시료를 sampling할 때 시료와 KBr의 비율을 1:1~1:5로 하는 것이 일반적이다.
  4. 액체시료의 경우 순수한 액체시료를 두개의 암염판 사이에 도입하여 분석에 곧바로 이용할 수 있다.
(정답률: 59%)
  • KBr 펠렛법을 이용한 고체 시료 전처리 시, 시료의 농도가 너무 높으면 흡수 띠가 포화되어 분석이 어려우므로 일반적으로 시료와 KBr의 비율은 1:100에서 1:1000 정도로 매우 낮게 유지하는 것이 일반적입니다. 1:1~1:5 비율은 너무 과도한 양입니다.
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60. 핵자기공명스펙트럼의 화학적 이동에 영향을 주지 않는 것은?

  1. 외부자기장의 세기
  2. 핵 주위의 전자밀도
  3. 발전기 진동수
  4. 양자효율
(정답률: 62%)
  • 화학적 이동은 핵 주위의 전자 밀도(차폐 효과)와 외부 자기장의 세기, 그리고 주변 원자들의 환경에 의해 결정됩니다. 양자효율은 광화학 반응에서 흡수된 광자 수 대비 반응한 분자 수의 비율을 나타내는 개념으로, NMR의 화학적 이동과는 무관합니다.
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4과목: 기기분석II

61. 머무름시간이 410초인 용질의 봉우리나비는 바탕선에서 측정해보니 13초이다. 다음의 봉우리는 430초에 용리되었고, 나비는 16초이다. 두 성분의 분리도는?

  1. 1.18
  2. 1.28
  3. 1.38
  4. 1.48
(정답률: 75%)
  • 두 성분의 머무름 시간과 봉우리 너비를 이용하여 분리도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R_{s} = \frac{2(t_{2} - t_{1})}{w_{1} + w_{2}}$
    ② [숫자 대입] $R_{s} = \frac{2(430 - 410)}{13 + 16}$
    ③ [최종 결과] $R_{s} = 1.38$
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62. 유기용매, 식료품, 고분자등 수많은 물질 속에 들어있는 물을 전기량법으로 정량하는 Karl Fisher 장치에 대한 설면 중 틀린 것은?

  1. 산화전극에서 I-로 I2를 발생시킨다.
  2. 물 1몰당 I2 1몰이 소비된다.
  3. 알코올, 산, SO2가 장치에 반응용액으로 들어있다.
  4. 일반적으로 발생전극과 종말점 측정을 위한 전극으로 모두 백금전극을 사용한다.
(정답률: 54%)
  • Karl Fisher 시약은 $I_{2}$, $SO_{2}$, 피리딘 및 $CH_{3}OH$로 구성되어 있습니다. 따라서 알코올, 산, $SO_{2}$만 들어있다는 설명은 피리딘과 같은 염기성 성분이 누락되어 틀린 설명입니다.
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63. 단높이를 나타내는 Van Deemter 식을 올바르게 나타낸 것은? (단, H=단높이, A=다중흐름통로, B=세로확산, C=질량이동, u=이동상의 선형 흐름속도이다.)

  1. H=A+B+C
  2. H=A/u+Bu+C
  3. H=A+B/u+C/u
  4. H=A+B/u+Cu
(정답률: 85%)
  • Van Deemter 식은 단높이 $H$를 결정하는 세 가지 요인(다중흐름, 세로확산, 질량이동)과 선형 속도 $u$의 관계를 나타냅니다.
    다중흐름($A$)은 속도와 무관하고, 세로확산($B$)은 속도에 반비례하며, 질량이동($C$)은 속도에 비례합니다.
    따라서 올바른 식은 다음과 같습니다.
    $$H = A + \frac{B}{u} + Cu$$
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64. 두개 용질의 분리인자(γ)가 1.06일 때 분리도 1.0을 얻기 위하여 필요한 이론단수는?

  1. 3333
  2. 4444
  3. 5555
  4. 6666
(정답률: 61%)
  • 분리도 $R_s$와 분리인자 $\gamma$, 이론단수 $N$의 관계식을 이용하여 필요한 이론단수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $N = 16 R_s^2 ( \frac{\gamma}{\gamma - 1} )^2$
    ② [숫자 대입] $N = 16 \times 1^2 \times ( \frac{1.06}{1.06 - 1} )^2$
    ③ [최종 결과] $N = 4444$
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65. 전압전류법에서 벗김법(stripping method)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전극은 적하수은전극을 사용한다.
  2. 농도가 작을수록 석출시간이 길어진다.
  3. 예비 농축과정이 포함되므로 감도가 좋다.
  4. 석출할 때는 작업전극의 전위를 일정하게 유지한다.
(정답률: 44%)
  • 벗김법은 분석 물질을 전극 표면에 농축시킨 후 다시 녹여내는 방법으로, 주로 정전위 전극이나 박막 전극을 사용하며 적하수은전극은 사용하지 않습니다.
    예비 농축 과정 덕분에 매우 낮은 농도까지 검출 가능한 높은 감도를 가지며, 농도가 낮을수록 충분한 양을 모으기 위해 석출 시간이 길어집니다.
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66. 질량분석계로 분석할 경우 상대 세기(abundance)가 거의 비슷한 두 개의 동위원소를 갖는 할로겐 원소는?

  1. Cl(chlorine)
  2. Br(bromine)
  3. F(fluorine)
  4. I(Iodine)
(정답률: 89%)
  • 브롬(Br)은 질량분석 시 $^{79}Br$과 $^{81}Br$ 두 개의 동위원소가 약 1:1의 비율(상대 세기가 거의 비슷함)로 존재합니다.

    오답 노트
    Cl(chlorine): $^{35}Cl$과 $^{37}Cl$이 약 3:1 비율로 존재함
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67. 이온이나 분자들이 벌크용액에서 전극표면층까지 이동하는 경로가 아닌 것은?

  1. 확산
  2. 흡착
  3. 전기이동
  4. 대류
(정답률: 70%)
  • 벌크 용액에서 전극 표면으로 물질이 이동하는 메커니즘은 확산, 전기이동, 대류의 세 가지뿐입니다.
    흡착은 전극 표면에 물질이 달라붙는 현상으로, 벌크에서 표면까지의 '이동 경로'에 해당하지 않습니다.
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68. 질량분석계의 이온화방법 중 고성능액체크로마토그래피나 모세관 전기영동법과 연결하여 사용하는데 가장 적합한 방법은?

  1. 장탈착법(FD:field derorption)
  2. 빠른원자충격법(FAB:fast atom bombar dment)
  3. 전기분무이온화법(ESI:electrospray ionization)
  4. 이차이온질량분석법(SIMS:secondary ion mass spectrometry)
(정답률: 63%)
  • 전기분무이온화법(ESI)은 액체 상태의 시료를 미세한 액적으로 만들어 이온화하는 방식으로, 액체 크로마토그래피(HPLC)나 모세관 전기영동법(CE)의 유출액을 직접 연결하여 분석하기에 가장 적합한 인터페이스 기술입니다.
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69. 초미립 세라믹 분말이나, 세라믹 분말로 만들어진 소재 및 부품들에 존재하는 금속원소들을 분석할 때, 시료를 단일 산이나, 혼합 산으로 녹일 때 잘 녹지 않는 시료들이 많다. 이러한 경우에 시료를 전처리 없이 직접 원자화장치에 도입할 수 있는 방법은 여러 가지가 있다. 다음 중 고체 분말이나, 시편을 녹이지 않고 직접 도입하는 방법이 아닌 것은?

  1. 전열 가열법
  2. 레이저 증발법
  3. fritted disk 분무법
  4. 글로우방전법
(정답률: 72%)
  • 고체 시료를 녹이지 않고 직접 원자화 장치에 도입하는 방법으로는 전열 가열법, 레이저 증발법, 글로우방전법 등이 있습니다.

    오답 노트
    fritted disk 분무법: 시료를 용액 상태로 만들어 분무하는 액체 도입 방식입니다.
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70. 다음 중 질량분석법에서 m/z비에 따라 질량을 분리하는 장치가 아닌 것은? (단, m은 질량, z는 전하이다.)

  1. 사중극자(quadrupole)분석기
  2. 이중 초점(double focusing)분석기
  3. 전자 증배관(electron multiplier) 분석기
  4. 자기장 부채꼴 분석기(magnetic sector analyzer)
(정답률: 78%)
  • 질량분석법에서 m/z 비에 따라 이온을 분리하는 장치는 사중극자, 이중 초점, 자기장 부채꼴 분석기 등이 있습니다.

    오답 노트
    전자 증배관: 분리 장치가 아니라 검출된 이온의 신호를 증폭시키는 검출기입니다.
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71. 막 지시전극에 사용되는 이온선택성 막의 공통적인 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 이온선택성 막은 분석물질 용액에서 용해도가 거의 0이어야 한다.
  2. 막은 작아도 약간의 전기전도도를 가져야 한다.
  3. 막속에 함유된 몇 가지 화학종들은 분석물 이온과 선택적으로 결합할 수 있어야 한다.
  4. 할로겐화은과 같은 낮은 용해도를 갖는 이온성 무기 화합물은 막으로 사용될 수 없다.
(정답률: 74%)
  • 이온선택성 막은 분석 대상 이온과 선택적으로 결합하고 용해도가 매우 낮아야 하며, 전하 이동을 위해 약간의 전기전도도를 가져야 합니다. 할로겐화은과 같이 용해도가 매우 낮은 이온성 무기 화합물은 대표적인 이온선택성 막의 재료로 사용될 수 있습니다.
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72. 다음 중 전위차법에 사용하는 이상적인 기준전극의 조건이 아닌 것은?

  1. 시간이 지나도 일정한 전위를 나타내어야 한다.
  2. 반응이 비가역적이어야 한다.
  3. 온도가 주기적으로 변해도 과민반응을 나타내지 않아야 한다.
  4. 작은 전류가 흐른 뒤에도 원래의 전위로 되돌아와야 한다.
(정답률: 87%)
  • 이상적인 기준전극은 시간이 지나도 전위가 일정해야 하며, 온도 변화에 안정적이고, 작은 전류가 흐른 뒤에도 빠르게 원래 전위로 회복되어야 합니다. 또한, 전위의 재현성을 위해 반응이 가역적이어야 합니다.

    오답 노트
    반응이 비가역적이어야 한다: 가역적이어야 전위가 일정하게 유지됩니다.
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73. 갈바니 전지에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 갈바니 전지는 에너지를 생성할 수 있다.
  2. 산화전극(anode)은 산화가 일어나는 전극이다.
  3. 전자는 산화전극에서 생성되어 도선을 따라 환원전극으로 흐른다.
  4. 산화전극을 오른쪽에 환원전극을 왼쪽에 표시한다.
(정답률: 86%)
  • 갈바니 전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 에너지를 생성하며, 전자는 산화전극에서 환원전극으로 흐릅니다. 전지 표기법에서는 관례적으로 산화전극을 왼쪽에, 환원전극을 오른쪽에 표시합니다.
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74. 다음 중 양이온 교환체 젤의 활성기가 아닌 것은?

  1. 설포프로필
  2. 인
  3. 카복시메틸
  4. 다이에틸아미노에틸
(정답률: 58%)
  • 양이온 교환체는 음전하를 띤 활성기를 가져 양이온을 흡착합니다. 설포프로필, 인, 카복시메틸은 양이온 교환기에 사용되는 활성기입니다.

    오답 노트
    다이에틸아미노에틸: 양전하를 띠어 음이온을 교환하는 음이온 교환체에 사용됩니다.
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75. 유도결합 플라스마(ICP) 원자방출 광원장치는 원자 방출 및 질량분석기와 결합하여, 금속의 정성 및 정량에 많이 사용되고 있다. 이에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 무전극으로 광원을 발생시켜, 기존의 다른 방출광원보다 오염가능성이 적다.
  2. 불활성 기체를 사용하여 광원을 발생시켜, 산화물 분자들의 간섭을 줄였다.
  3. 상대적으로 이온이 많이 발생하여, 쉽게 이온화되는 원소들에 의한 영향이 크다.
  4. 고온으로서 원자화 및 여기상태로 만드는 효율이 높다.
(정답률: 72%)
  • ICP는 고온의 플라스마를 사용하여 원자화 및 여기 효율이 매우 높고 오염이 적으며, 불활성 기체를 사용하여 간섭을 줄인 장치입니다. 다만, 이온화가 너무 잘 되는 원소들이 많을 경우 오히려 간섭이 발생할 수 있으나, 기본적으로 이온 발생량이 많아 분석 효율이 높은 것이 특징입니다.
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76. 전기화학 전지에서 염다리의 역할은 무엇인가?

  1. 화학적으로 두 반쪽전지를 결합시켜 준다.
  2. 전기적으로 두 반쪽전지를 연결시켜 준다.
  3. 두 반쪽전지 사이에서 양쪽 반쪽전지내 이온들과 화학반응을 한다.
  4. 아무런 화학적 물리적 반응을 하지 않고 양쪽을 분리시킨다.
(정답률: 61%)
  • 염다리는 두 반쪽전지 사이의 이온 이동을 가능하게 하여 전하 불균형을 해소함으로써, 전기적으로 두 반쪽전지를 연결시켜 회로를 완성하는 역할을 합니다.
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77. 열무게 측정(thermgravimetry, TG)법에 사용되는 전기로에서 시료가 산화되는 것을 막기 위해 전기로에 넣어주는 기체는?

  1. 산소
  2. 질소
  3. 이산화탄소
  4. 수소
(정답률: 84%)
  • 열무게 측정(TG)법에서 시료가 고온으로 가열될 때 공기 중의 산소와 반응하여 산화되는 것을 방지하기 위해, 화학적으로 안정하고 비활성인 질소 기체를 전기로 내부에 충전하여 분위기를 조성합니다.
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78. 시차주사열량법(DSC)은 전이엔탈피와 온도 혹은 반응열을 측정할 수 있으므로 아주 유용하다. 다음 중 DSC의 응용분야로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 상전이과정 측정
  2. 결정화온도 측정
  3. 고분자물 경화여부 측정
  4. 휘발성 유기성분 측정
(정답률: 76%)
  • 시차주사열량법(DSC)은 시료의 온도 변화에 따른 열흐름을 측정하여 상전이, 결정화, 경화와 같은 열적 특성을 분석하는 장비입니다. 반면, 휘발성 유기성분 측정은 질량 변화를 측정하는 열무게 분석법(TGA)이나 가스크로마토그래피(GC) 등이 더 적합합니다.
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79. 전압전류법에서 세모파의 들뜸 신호를 이용하는 것으로서 유기화합물과 금속-유기화합물계의 산화-환원 반응속도 및 반응메카니즘 연구에 대한 수단으로 주로 이용되는 방법은?

  1. 순환 전압전류법
  2. 네모파 전압전류법
  3. 펄스차이 폴라로그래피법
  4. 폴라로그래피 선형주사 전압전류법
(정답률: 53%)
  • 순환 전압전류법은 전압을 세모파 형태로 인가하여 산화와 환원 반응을 동시에 관찰함으로써, 유기화합물 및 금속-유기화합물의 반응 속도와 메카니즘을 연구하는 데 주로 사용되는 분석법입니다.
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80. 전자포착 검출기(Electron Capture Detector)로써 검출감도가 가장 좋은 것은?

  1. 인과 질소를 포함하는 유기화합물
  2. 메르캅탄과 같은 유기 황화합물
  3. 할로겐(halogen)을 포함하는 유기화합물
  4. 탄소와 수소를 포함하는 일반적인 탄화수소화합물
(정답률: 90%)
  • 전자포착 검출기(ECD)는 전자를 잘 잡아당기는 성질이 강한 할로겐(halogen)을 포함하는 유기화합물, 콘쥬게이션된 카보닐, 니트릴, 니트로 화합물 등에 대해 매우 높은 감도를 나타내는 것이 특징입니다.
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