화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2012-03-04)

화학분석기사(구) 2012-03-04 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2012-03-04 기출문제)

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1과목: 일반화학

1. 용액의 조성을 기술하는 방법에 대한 설명 중 틀린것은?

  1. 질량 퍼센트 - 용액 내에서 각 성분 물질의 질량 퍼센트로 정의한다.
  2. 몰농도 - 용액 1L 당 용질의 몰수로 정의한다.
  3. 몰랄농도 - 용매 1kg 당 용질의 몰수로 정의한다.
  4. 몰분율 - 혼합물에서 한 성분의 몰분율이란 그 성분의 몰수를 해당 성분을 제외한 나머지 성분 전체의 몰수로 나눈 것이다.
(정답률: 91%)
  • 몰분율은 특정 성분의 몰수를 혼합물 전체 성분의 총 몰수로 나눈 값으로 정의합니다.
    몰분율을 해당 성분을 제외한 나머지 성분의 몰수로 나눈다는 설명은 잘못된 정의입니다.
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2. 화학적 평형상태의 기본적인 특성에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 평형상태에서는 거시적 변화가 없다.
  2. 자발적인 과정을 통하여 평형상태에 도달한다.
  3. 평형상태에서는 정반응과 역반응이 모두 일어나지 않는 상태이다.
  4. 평형으로 접근하는 방향과 관계없이 최종적으로 같은 평형상태에 도달한다.
(정답률: 86%)
  • 화학 평형은 정반응 속도와 역반응 속도가 동일하여 겉보기에는 변화가 없는 것처럼 보이지만, 실제로는 반응이 계속 일어나는 동적 평형 상태입니다.
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3. 다음의 구조식에 존재하는 작용기를 모두 옳게 나타낸 것은?

  1. 카르복실기, 아민기
  2. 카르복실기, 에스테르기
  3. 아민기, 에스테르기
  4. 아민기, 히드록시기
(정답률: 91%)
  • 구조식에서 $-COOH$는 카르복실기이며, $-COO-$는 에스테르기에 해당합니다.
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4. 주기율표상의 주족원소의 화학적 성질에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. Ⅰ족인 알칼리 금속은 비교적 부드러운 금속으로 Li, Na, K, Rb, Cs 등이 포함된다.
  2. Ⅱ 족인 알칼리토금속에는 Be, Mg, Sr, Ba, Ra 등이 포함된다.
  3. Ⅵ 족인 칼코젠(Chalcogen)에는 O, S, Se, Te 등이 포함되며, 알칼리토금속과 2:1 화합물을 만든다.
  4. Ⅶ 족인 할로젠(Halogen)에는 F, Cl, Br, I가 포함되며, 물리적 상태는 서로 상당히 다르다.
(정답률: 85%)
  • 칼코젠 원소는 2가 음이온($X^{2-}$)을 형성하고, 알칼리토금속은 2가 양이온($M^{2+}$)을 형성하므로 이들이 결합하면 1:1 화합물을 형성합니다.

    오답 노트
    알칼리 금속과 2:1 화합물을 만든다: 칼코젠은 1가인 알칼리 금속과 결합할 때 2:1 비율로 화합물을 형성합니다.
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5. 수소와 산소로부터 물을 만들 때, 충분한 산소가 공급된다고 가정하면, 14.4몰의 수소원자로부터 몇 몰의 물을 만들 수 있겠는가?

  1. 1.8몰
  2. 3.6몰
  3. 7.2몰
  4. 14.4몰
(정답률: 64%)
  • 화학 반응식에서 수소 원자와 물 분자의 계수비를 이용하여 생성되는 물의 양을 계산합니다.
    $$2H_{2} + O_{2} \rightarrow 2H_{2}O$$
    ① [기본 공식] $\text{물 몰수} = \frac{\text{수소 원자 몰수}}{2}$
    ② [숫자 대입] $\text{물 몰수} = \frac{14.4}{2}$
    ③ [최종 결과] $\text{물 몰수} = 7.2$
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6. 다음 물질의 올바른 IUPAC 이름은?

  1. 3-메틸사이클로펜텐
  2. 5-메틸-1-사이클로펜텐
  3. 3-메틸-시스-사이클로펜텐
  4. 1-메틸-2-사이클로펜텐
(정답률: 75%)
  • 구조식 은 5각형 고리에 이중결합이 하나 있는 사이클로펜텐 유도체입니다.
    번호 매기기 규칙에 따라 이중결합이 시작되는 탄소를 1번으로 지정하고, 치환기인 메틸기가 가장 낮은 번호를 갖도록 시계 반대 방향으로 번호를 매기면 메틸기는 3번 위치에 오게 됩니다. 따라서 명칭은 3-메틸사이클로펜텐이 됩니다.
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7. 40.9% C, 4.6% H, 54.5% O 의 질량백분율 조성을 가지는 화합물의 실험식에 가장 가까운 것은?

  1. CH2O
  2. C3H4O3
  3. C6H5O6
  4. C3H6O3
(정답률: 88%)
  • 각 원소의 질량 백분율을 원자량으로 나누어 몰비(원자 수 비)를 구하여 실험식을 결정합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{몰비} = \frac{\text{질량 백분율}}{\text{원자량}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{C} : \frac{40.9}{12.01} \approx 3.41$$
    $$\text{H} : \frac{4.6}{1.008} \approx 4.56$$
    $$\text{O} : \frac{54.5}{16.00} \approx 3.41$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{C} : \text{H} : \text{O} = 1 : 1.34 : 1 \approx 3 : 4 : 3$$
    따라서 실험식은 $C_{3}H_{4}O_{3}$ 입니다.
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8. 산성비의 발생과 가장 관계가 없는 반응은?

  1. Ca2+(aq) + CO32-(aq) → CaCO3(s)
  2. S(s) + O2(g) → SO2(g)
  3. N2(g) +O2(g) → 2NO(g)
  4. SO3(g) + H2O(L) → H2SO4(aq)
(정답률: 90%)
  • 산성비는 황 산화물($\text{SO}_2, \text{SO}_3$)이나 질소 산화물($\text{NO}_x$)이 물과 반응하여 황산이나 질산이 됨으로써 발생합니다. $\text{Ca}^{2+}(\text{aq}) + \text{CO}_3^{2-}(\text{aq}) \rightarrow \text{CaCO}_3(\text{s})$ 반응은 탄산칼슘 침전 형성 반응으로, 산성비의 발생 기전과는 관계가 없습니다.
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9. 35℃에서 염화칼륨의 용해도는 40g이다. 만약 35℃에서 20g의 물 속에 KCl 이 5g 녹아있다면 이 용액은 어떤 상태인가?

  1. 불포화
  2. 포화
  3. 과포화
  4. 초임계
(정답률: 87%)
  • 용해도는 용매 $100\text{g}$당 녹을 수 있는 최대 용질의 양을 의미합니다. 주어진 조건에서 물 $20\text{g}$에 최대로 녹을 수 있는 $\text{KCl}$의 양을 계산하여 현재 녹아있는 양과 비교합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Max solute} = \frac{\text{Solubility} \times \text{Solvent mass}}{100}$
    ② [숫자 대입] $\text{Max solute} = \frac{40 \times 20}{100}$
    ③ [최종 결과] $\text{Max solute} = 8\text{g}$
    최대 용해량인 $8\text{g}$보다 적은 $5\text{g}$만 녹아있으므로, 이 용액은 불포화 상태입니다.
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10. 주어진 온도에서 N2O4(g) ⇄ 2NO2(g)의 계가 평형상태에 있다. 이 때 계의 압력을 증가시키면 반응이 어떻게 진행되겠는가?

  1. 정반응과 역반응의 속도가 함께 빨라져서 변함없다.
  2. 평형이 깨어지므로 반응이 멈춘다.
  3. 정반응으로 진행된다.
  4. 역반응으로 진행된다.
(정답률: 89%)
  • 르샤틀리에 원리에 따라 계의 압력을 증가시키면, 압력을 낮추기 위해 기체 분자 수가 감소하는 방향으로 평형이 이동합니다.
    주어진 반응에서 정반응은 분자 수가 1몰에서 2몰로 증가하고, 역반응은 2몰에서 1몰로 감소하므로 역반응으로 진행됩니다.
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11. 다음 단위체 중 첨가 중합체를 만드는 것은?

  1. C2H6
  2. C2H4
  3. HOCH2CH2OH
  4. HOCH2CH3
(정답률: 88%)
  • 첨가 중합체는 단량체 내에 이중 결합이나 삼중 결합과 같은 불포화 결합이 있어야 결합이 끊어지며 중합 반응이 일어날 수 있습니다.
    C$_{2}$H$_{4}$는 에틸렌으로 탄소 간 이중 결합을 가지고 있어 첨가 중합이 가능합니다.
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12. 어느 실험과정에서 한 학생이 실수로 0.20M NaCl 용액 250ml 를 만들었다. 그러나 실제 실험에 필요한 농도는 0.005M 이었다. 0.20M NaCl 용액을 가지고 0.005M NaCl 100mL를 만들려면, 100mL 부피 플라스크에 0.20M NaCl을 얼마나 넣어야 하는가?

  1. 2mL
  2. 2.5mL
  3. 4mL
  4. 5mL
(정답률: 85%)
  • 용액을 희석할 때, 희석 전과 후의 용질의 몰수는 변하지 않는다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $M V = M' V'$
    ② [숫자 대입] $0.20 \times V = 0.005 \times 100$
    ③ [최종 결과] $V = 2.5$ mL
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13. 황의 산화수(Oxidation Number)가 틀린 것은?

  1. CaSO4 : +4
  2. SO32- : +4
  3. SO3 : +6
  4. SO2 : +4
(정답률: 88%)
  • 산소의 산화수는 일반적으로 -2이며, 화합물 전체의 산화수 합은 0(이온의 경우 전하량)이 되어야 합니다.
    CaSO$_{4}$에서 Ca는 +2, O는 -2이므로, S의 산화수는 +6이 되어야 합니다. 따라서 CaSO$_{4}$ : +4라는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    SO$_{3}^{2-}$ : S는 +4 (전하량 -2 충족)
    SO$_{3}$ : S는 +6 (전체 0 충족)
    SO$_{2}$ : S는 +4 (전체 0 충족)
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14. 0.1M 질산 수용액의 pH 는 얼마인가?

  1. 0.1
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 93%)
  • 질산($HNO_{3}$)은 강산으로 완전히 이온화되므로 수소 이온 농도 $[H^{+}]$는 질산의 몰농도와 같습니다. pH는 수소 이온 농도의 상용로그 역수 값으로 계산합니다.
    ① $ pH = -\log[H^{+}] $
    ② $ pH = -\log(0.1) $
    ③ $ pH = 1 $
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15. 반쪽반응식을 이용하여 산화환원반응의 계수를 맞추는 방법에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 산화 및 환원 반쪽반응의 원자량을 맞춘다.
  2. 산화와 환원은 반족반응을 모두 쓴다.
  3. 계수를 사용하여 각 반쪽반응에 원자의 개수를 맞춘다.
  4. 잃은 전자의 숫자와 얻은 전자의 숫자가 같도록 산화 및 환원 반쪽반응에 정수배한다.
(정답률: 77%)
  • 산화-환원 반응의 계수를 맞출 때는 원자의 '양(질량)'이 아니라 원자의 '개수'를 맞추어야 합니다. 전하량 보존 법칙에 따라 잃은 전자 수와 얻은 전자 수를 동일하게 맞추는 것이 핵심입니다.

    오답 노트
    산화 및 환원 반쪽반응의 원자량을 맞춘다: 원자량이 아닌 원자의 개수를 맞추어야 함
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16. 삼성분 이온화합물인 Cu(NO2)2 에 대한 명명이 가장 올바른 것은?

  1. 질산제일구리
  2. 아질산제일구일
  3. 질산제이구리
  4. 아질산제이구리
(정답률: 80%)
  • 화합물의 명명법에 따라 $NO_{2}^{-}$이온은 아질산 이온으로, $Cu^{2+}$이온은 제이구리 이온으로 명명합니다. 따라서 $Cu(NO_{2})_{2}$는 아질산제이구리가 됩니다.

    오답 노트
    질산제일구리: $NO_{3}^{-}$이온과 $Cu^{+}$이온의 결합
    아질산제일구리: $NO_{2}^{-}$이온과 $Cu^{+}$이온의 결합
    질산제이구리: $NO_{3}^{-}$이온과 $Cu^{2+}$이온의 결합
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17. 어떤 미지의 물질이 물에는 쉽게 녹는데 벤젠에는 잘 안녹는다면 이 물질은 어떤 성질을 나타내는가?

  1. 극성도 아니고 비극성도 아니다.
  2. 극성이다.
  3. 극성이고 동시에 비극성이다.
  4. 비극성이다.
(정답률: 85%)
  • 물질은 서로 비슷한 성질의 용매에 잘 녹는 '끼리끼리 녹는다'는 원리를 따릅니다. 물은 대표적인 극성 용매이고 벤젠은 비극성 용매이므로, 물에 잘 녹고 벤젠에 잘 녹지 않는 물질은 극성 성질을 가집니다.
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18. 0.4M황산용액 20.0mL 와 중화반응 하는데 이론적으로 필요한 0.1N 수산화나트륨 용액의 부피는 몇 ｍL인가?

  1. 80
  2. 160
  3. 320
  4. 40
(정답률: 65%)
  • 중화 반응에서는 산과 염기의 당량수가 같아야 하므로 노르말 농도와 부피의 곱이 일정하다는 원리를 이용합니다. 황산($H_{2}SO_{4}$)은 2가 산이므로 몰농도에 2를 곱해 노르말 농도로 환산하여 계산합니다.
    ① $N V = N' V'$
    ② $ (0.4 \times 2) \times 20.0 = 0.1 \times V $
    ③ $ V = 160 $
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19. 다음 산화환원 반응이 산성용액에서 일어난다고 가정할 때, (1), (2), (3), (4)에 알맞은 숫자를 순서대로 옳게 나열한 것은?

  1. 8, 16, 4, 16
  2. 8, 4, 4, 3
  3. 6, 3, 3, 3
  4. 8, 4, 4, 4
(정답률: 85%)
  • 산성 용액에서의 산화-환원 반응식 계수를 맞추기 위해 전하량과 원자 수를 보존하는 반반응법을 사용합니다.
    산화 반응: $8 \times (\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2\text{e}^-)$
    환원 반응: $\text{H}_3\text{AsO}_4 + 8\text{H}^+ + 8\text{e}^- \rightarrow \text{AsH}_3 + 4\text{H}_2\text{O}$
    전체 반응식: $\text{H}_3\text{AsO}_4 + 8\text{H}^+ + 4\text{Zn} \rightarrow \text{AsH}_3 + 4\text{H}_2\text{O} + 4\text{Zn}^{2+}$
    따라서 계수는 순서대로 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\text{H}_3\text{AsO}_4 + (1)\text{H}^+ + (2)\text{Zn} \rightarrow \text{AsH}_3 + (3)\text{H}_2\text{O} + (4)\text{Zn}^{2+}$
    ② [숫자 대입] $\text{H}_3\text{AsO}_4 + 8\text{H}^+ + 4\text{Zn} \rightarrow \text{AsH}_3 + 4\text{H}_2\text{O} + 4\text{Zn}^{2+}$
    ③ [최종 결과] $8, 4, 4, 4$
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20. 다음 중 불포화 탄화수소에 속하지 않는 것은?

  1. alkane
  2. alkene
  3. alkyne
  4. arene
(정답률: 89%)
  • 알케인(alkane)은 탄소 간의 결합이 모두 단일 결합으로 이루어진 포화 탄화수소입니다.

    오답 노트
    알켄(alkene): 이중 결합 포함 불포화
    알카인(alkyne): 삼중 결합 포함 불포화
    아렌(arene): 방향족 고리 구조의 불포화
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2과목: 분석화학

21. 다음과 같은 선표기법으로 나타내어진 전기화학전지에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 두 개의 염다리가 쓰였다.
  2. Cd(s)는 산화되었다.
  3. Ag+(aq)는 환원되었다.
  4. 이 전자에서는 전자는 Cd(s)로부터 나와서 Ag(s)로 이동한다.
(정답률: 90%)
  • 제시된 선표기법 $\text{Cd(s) | Cd(NO}_3)_2 \text{(aq) || AgNO}_3 \text{(aq) | Ag(s)}$에서 두 수직선($\text{||}$)은 하나의 염다리를 의미합니다.

    오답 노트
    두 개의 염다리가 쓰였다: 기호 $\text{||}$는 염다리 1개를 의미함
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22. 산해리 상수(acid dissociation constant)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. HA ⇄ H++A-의 평형 상수에 해당한다.
  2. HA +H2O ⇄ H3O++A-의 평형 상수에 해당한다.
  3. 로 표현될 수 있다.
  4. 산의 농도를 묽히면 산해리 상수는 작아진다.
(정답률: 82%)
  • 산해리 상수는 산의 이온화 평형을 나타내는 상수로, 오직 온도에 의해서만 변하며 농도 변화에는 영향을 받지 않습니다.

    오답 노트
    산의 농도를 묽히면 산해리 상수는 작아진다: 상수는 농도와 무관하게 일정함
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23. 요오드화 반응에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 요오드를 적정액으로 사용한다는 것은 I2에 과량의 I-가 첨가된 용액을 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: 75%)
  • 간접요오드 적정법은 산화성 분석물질을 과량의 $I^{-}$에 가하여 $I_{2}$를 생성시킨 후, 생성된 $I_{2}$를 적정하는 방법입니다. 환원성 분석물질을 직접 적정하는 것은 직접 요오드 적정법에 해당합니다.

    오답 노트
    요오드를 적정액으로 사용: $I_{2}$에 과량의 $I^{-}$를 첨가하여 용해도를 높임
    녹말지시약: 요오드-녹말 반응을 이용해 청남색으로 변색됨
    직접 요오드적정법: 환원성 분석물질을 $I_{2}$ 표준용액으로 직접 적정함
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24. 다음 표의 지시약 중 약산 용약을 센 염기 용약으로 적정할 때, 적절한 지시약과 적정이 끝난 후 용액의 색깔을 옳게 나타낸 것은?

  1. 메틸레드, 빨강
  2. 메틸레드, 노랑
  3. 페놀프탈레인, 빨강
  4. 페놀레드, 빨강
(정답률: 74%)
  • 약산 용액을 센 염기 용액으로 적정하면 당량점에서의 pH는 7보다 큰 염기성 영역에서 형성됩니다. 따라서 변색 범위가 염기성 영역인 페놀프탈레인을 사용해야 하며, 적정이 끝난 후(염기성) 용액의 색깔은 표에 따라 빨강으로 나타납니다.
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25. 산염기 적정에서 사용하는 표준용액에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 중화적정의 표준용액은 일반적으로 센산과 센 염기이다.
  2. 표준용액과 분석물질간의 반응은 화학양론적이어야 한다.
  3. 염기 표준용액으로 수산화나트륨, 수산화칼륨 등을 사용한다.
  4. 예리한 종말점을 얻기 위해서 표준용액의 반응은 느리게 진행되어야 한다.
(정답률: 87%)
  • 예리한 종말점을 얻기 위해서는 표준용액과 분석물질 사이의 반응이 매우 빠르게 진행되어야 합니다. 반응 속도가 느리면 종말점을 정확히 포착하기 어려워 오차가 발생합니다.
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26. 7.5 × 10-8m는 몇 nm 인가?

  1. 0.75
  2. 7.5
  3. 75
  4. 750
(정답률: 78%)
  • 미터($\text{m}$) 단위를 나노미터($\text{nm}$)로 변환하는 문제입니다. $1\text{nm}$는 $10^{-9}\text{m}$임을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Value in nm} = \frac{\text{Value in m}}{10^{-9}}$
    ② [숫자 대입] $\text{Value in nm} = \frac{7.5 \times 10^{-8}}{10^{-9}}$
    ③ [최종 결과] $\text{Value in nm} = 75$
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27. 다음 중 용매의 부피가 온도에 따라 변하기 때문에 그 값이 온도에 의존하는 것은?

  1. 몰 농도
  2. 몰 분율
  3. 몰랄 농도
  4. 질량 백분율
(정답률: 81%)
  • 몰 농도는 용액 $1\text{L}$ 당 용질의 몰수로 정의되는데, 용액의 부피는 온도 변화에 따라 팽창하거나 수축하므로 온도에 의존하게 됩니다.

    오답 노트
    몰 분율, 몰랄 농도, 질량 백분율: 질량이나 몰수 기반으로 정의되어 온도 변화의 영향을 받지 않음
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28. 전기화학반응에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 환원반응이 일어나는 전극을 캐소드전극(cathode electrode)이라하며, 갈바니 전지에서는(-) 극이 된다.
  2. 염다리(salt bridge)에서는 전류가 이온의 이동에 의해서 흐르게 된다.
  3. 반쪽전지의 전위를 나타내는 값으로 표준환원전위를 사용하며, 표준수소전극의 전위 0.000V이다.
  4. 전극반응의 전압은 Nernst식으로 표시되며, 갈바니 전지에서는 표준환원전위가 큰 반쪽반응의 전극이 (+)극이 된다.
(정답률: 79%)
  • 환원반응이 일어나는 전극을 캐소드 전극(cathode)이라고 하며, 갈바니 전지에서는 (+)극이 됩니다.
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29. 압력의 단위 파스칼(Pa)를 SI 기본 단위로 옳게 나타낸 것은?

  1. kg/mㆍs2
  2. mㆍkg/s2
  3. kg/mㆍs
  4. m2ㆍkg/s2
(정답률: 82%)
  • 압력의 단위 파스칼(Pa)은 단위 면적당 가해지는 힘(N/m²)으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $Pa = \frac{N}{m^{2}}$
    ② [숫자 대입] $Pa = \frac{kg \cdot m / s^{2}}{m^{2}}$
    ③ [최종 결과] $Pa = kg / (m \cdot s^{2})$
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30. pH 10.00인 50.00mL의 0.0400M Ca2+를 0.0800M EDTA로 적정하고자 한다. 6.00mL EDTA가 첨가되었을 때 남아 있는 Ca2+의 몰농도(M)는?

  1. 0.00271
  2. 0.00542
  3. 0.0271
  4. 0.0542
(정답률: 61%)
  • EDTA 적정 시 반응 전후의 몰수 변화를 이용하여 남아 있는 $Ca^{2+}$의 농도를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{(M_{Ca} \times V_{Ca}) - (M_{EDTA} \times V_{EDTA})}{V_{Ca} + V_{EDTA}}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{(0.0400 \times 50.00) - (0.0800 \times 6.00)}{50.00 + 6.00}$
    ③ [최종 결과] $M = 0.0271$
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31. 적정(titration)에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 당량점(equivalence point)은 화학양론적으로 적정의 끝을 나타나는 지점으로 이론적인 값이다.
  2. 종말점(end point)은 지시약이 변색되는 것을 기준으로 나타나는 적정의 끝 지점이다.
  3. 약산 용액을 강염기 용액으로 적정할 때, 당량점에서 pH는 7보다 작다.
  4. 적정에서 순수하고 쉽게 변하지 않아서 그 양을 정확히 알고 있는 물질을 일차표준물질(primarystandard)라고 한다.
(정답률: 79%)
  • 약산 용액을 강염기로 적정하면 당량점에서 생성된 짝염기가 가수분해되어 수산화 이온($OH^-$)을 생성하므로, pH는 7보다 큽니다.
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32. 염(salt) 용액에서 활동도(activity)의 설명으로 옳은 것은?

  1. 이온의 활동도는 활동도계수의 제곱에 반비례한다.
  2. 이온의 활동도는 활동도계수에 비례한다.
  3. 이온의 활동도는 활동도계수에 반비례한다.
  4. 이온의 활동도는 활동도계수의 제곱에 비례한다.
(정답률: 78%)
  • 이온의 활동도는 실제 농도에 활동도계수를 곱하여 나타내므로, 활동도는 활동도계수에 비례합니다.
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33. 강산이나 강염기로만 되어 있는 것은?

  1. HCl, HNO3, NH3
  2. CH3COOH, HF, KOH
  3. H2SO4, HCl, KOH
  4. CH3COOH, NH3,, HF
(정답률: 85%)
  • 강산과 강염기는 수용액에서 거의 100% 이온화되는 물질입니다. $H_2SO_4$, $HCl$은 대표적인 강산이며, $KOH$는 대표적인 강염기입니다.

    오답 노트
    $NH_3$, $CH_3COOH$, $HF$: 약염기 또는 약산에 해당합니다.
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34. 구리이온을 전기석출하기 위하여 0.800A를 15.2분동안 유지하였다. 음극에서 석출된 구리의 질량과 양극에서 발생한 산소의 질량은? (단, 구리 원자량은 63.5g, 산소 원자량은 16.0g이다.)

  1. 구리(Cu)질량 = 2.40g, 산소(O2)질량=0.0605g
  2. 구리(Cu)질량 = 2.40g, 산소(O2)질량=0.605g
  3. 구리(Cu)질량 = 0.240g, 산소(O2)질량=0.605g
  4. 구리(Cu)질량 = 0.240g, 산소(O2)질량=0.0605g
(정답률: 61%)
  • 패러데이 법칙을 이용하여 전기 분해 시 석출 및 발생 질량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$m = \frac{I \times t \times M}{n \times F}$$
    ② [숫자 대입]
    구리: $m = \frac{0.800 \times (15.2 \times 60) \times 63.5}{2 \times 96485}$
    산소: $m = \frac{0.800 \times (15.2 \times 60) \times 32}{4 \times 96485}$
    ③ [최종 결과]
    구리 질량 = $0.240$ g, 산소 질량 = $0.0605$ g
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35. EDTA를 활용한 적정법 중에서 충분한 양의 EDTA를 분석용액에 가한 뒤 과량의 EDTA를 제2의 금속 이온 표준용액으로 적정하는 방법은?

  1. 직접적정
  2. 역적정
  3. 치환적정
  4. 간접적정
(정답률: 84%)
  • 분석 대상 금속 이온에 정량보다 많은 양의 EDTA를 먼저 가해 반응시킨 후, 반응하고 남은 과량의 EDTA를 다른 표준 금속 용액으로 적정하여 역으로 계산하는 방법은 역적정입니다.
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36. 산화-환원 적정법에서 과망간산염을 이용할 때 종말점의 색에 가장 가까운 것은?

  1. 분홍색
  2. 연청색
  3. 흑색
  4. 백색
(정답률: 79%)
  • 과망간산법은 과망간산칼륨($KMnO_4$) 자체의 진한 보라색을 이용하는 자기 지시법입니다. 적정 종말점에서 과량의 과망간산 이온이 소량 첨가되면 무색의 용액이 옅은 분홍색으로 변하며 종말점을 알립니다.
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37. 킬레이트 적정에 대한 설명으로 옳은 것만 나열한 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡, ㉢
  3. ㉠, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 55%)
  • 킬레이트 적정의 핵심 원리를 분석합니다.
    금속 이온과 리간드의 형성 상수가 작을수록 결합력이 약해 킬레이트 화합물은 불안정해집니다. 또한, 금속 이온 지시약은 금속 이온과 결합하여 색을 나타내며, 동시에 수소 이온 농도에 따라 색이 변하는 산염기 지시약의 성질을 함께 갖는 경우가 많습니다.

    오답 노트
    금속 이온과의 형성 상수가 작을수록 적정은 염기성 용액에서 수행되어야 함: 형성 상수가 작으면 수소 이온과의 경쟁을 피하기 위해 pH를 높여야 합니다.
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38. 25℃에서 아연(Zn)의 표준전극전위는 다음과 같다. 0.0600 M Zn(NO3)2 용액에 담겨있는 아연 전극의 전위는?

  1. -0.763V
  2. -0.799V
  3. -0.835V
  4. -0.846V
(정답률: 74%)
  • 표준 상태가 아닌 전극의 전위는 네른스트 식(Nernst equation)을 사용하여 계산합니다.
    $$\text{E} = \text{E}^\circ - \frac{0.0592}{n} \log \frac{1}{[\text{Zn}^{2+}]}$$
    $$\text{E} = -0.763 - \frac{0.0592}{2} \log \frac{1}{0.0600}$$
    $$\text{E} = -0.799 \text{ V}$$
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39. EDTA 적정 시 pH가 높은 경우에는 EDTA를 넣기전에 수산화물인 M(OH)n 의 침전물이 형성되는 경우가 있으며 이런 경우에는 많은 오차가 발생한다. 다음 중 이를 방지하기 위한 가장 적절한 방법은?

  1. 암모니아 완충용액을 가한다.
  2. pH를 낮춘다.
  3. 적정 전에 용액을 끓인다.
  4. 침전물이 생기면 거른 후 적정한다.
(정답률: 80%)
  • 금속 이온이 수산화물 침전을 형성하는 것을 방지하기 위해, 금속 이온과 착물을 형성하여 용해도를 높여주는 보조 착화제(Auxiliary Complexing Agent)인 암모니아 완충용액을 가하여 침전을 막고 적정 오차를 줄입니다.
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40. 염화나트륨 과포화 용액에 용질로 사용한 염화나트륨을 약간 더 넣어주거나 염화나트륨 과포화용액을 잘 저어주면 그 용액은 어떻게 되는가?

  1. 염화나트륨 과포화 용액 그대로 있다.
  2. 염화나트륨 포화 용액이 된다.
  3. 염화나트륨 불포화 용액이 된다.
  4. 용매가 증발하여 감소한다.
(정답률: 80%)
  • 과포화 용액은 용해도보다 더 많은 용질이 녹아 있는 불안정한 상태입니다. 이때 용질을 더 넣어주거나 물리적인 충격(젓기)을 가하면 과잉 녹아있던 용질이 결정으로 석출되어 안정한 상태인 포화 용액이 됩니다.
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3과목: 기기분석I

41. 1H NMR 흡수는 분자의 자기 비등방성 효과에 의하여 화학적 이동 값이 다양하게 변한다. 다음 화합물 중 가장 높은 자기장에서 흡수 봉우리를 나타내는 것은?

  1. 에탄
  2. 에틸렌
  3. 아세틸렌
  4. 벤젠
(정답률: 43%)
  • NMR에서 높은 자기장(Upfield)은 화학적 이동($\delta$) 값이 작을수록 나타납니다. 에탄의 화학적 이동 값은 약 $0.9$ ppm으로, 에틸렌($5.8$ ppm), 아세틸렌($2.9$ ppm), 벤젠($7.3$ ppm)과 비교했을 때 가장 작으므로 가장 높은 자기장에서 흡수 봉우리를 나타냅니다.
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42. 분석기기에서 발생하는 잡음 중 열적잡음(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: 81%)
  • 열적 잡음은 저항 내 전자의 무작위한 열운동으로 인해 발생하며, 온도, 저항, 띠너비에 비례하지만 주파수와는 무관한 특성을 가집니다. 따라서 주파수를 낮춘다고 해서 잡음이 감소하지 않습니다.
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43. UV-VIS 흡수 분광법에서 Beer-Lambert 법칙에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 흡광도는 단위가 없다.
  2. Beer-Lambert 법칙은 분석 성분의 농도가 0.01mol/L 이하의 낮은 농도에서 잘 성립한다.
  3. Beer-Lambert 법칙에서 몰흡광계수의 값이 클수록 분석 성분의 높은 농도까지 분석이 가능하다.
  4. Beer법칙은 흡광도는 농도에 비례함을 나타내고, Lambert법칙은 흡광도는 셀의 길이에 비례함에 기초를 둔 법칙이다.
(정답률: 64%)
  • Beer-Lambert 법칙은 농도가 묽은 용액($0.01\text{mol/L}$이하)에서 잘 성립합니다. 몰흡광계수가 크면 감도는 높아지지만, 농도가 높아지면 화학종 간의 상호작용으로 인해 편차가 발생하므로 높은 농도까지 분석이 가능하다는 설명은 옳지 않습니다.
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44. 원자 흡수분광법에서 화학적 방해시 방해물질과 우선적으로 반응하여 분석물질과 작용하는 것을 막을 수 있는 시약을 무엇이라고 하는가?

  1. 해방제
  2. 보호제
  3. 착화제
  4. 산화제
(정답률: 71%)
  • 해방제는 방해 물질과 우선적으로 반응하여 분석 물질이 방해를 받지 않고 자유롭게 존재할 수 있도록 돕는 시약입니다.

    오답 노트
    보호제: 분석물과 반응하여 안정하고 휘발성 있는 화학종 형성
    착화제: 금속 이온과 배위 결합하여 착이온 생성
    산화제: 자신은 환원되며 상대 물질을 산화시킴
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45. 원자흡수 분광분석 방법에서 가장 중요한 것은 광원이다. 버너에서 발생된 불꽃의 높이에 따라서, 측정하고자 하는 원소들의 형태에 대한 다음 설명 중 틀린것은?

  1. Cr은 측정 높이가 낮은 곳에서 최적화된다.
  2. Ag는 측정높이가 높을수록 흡광도가 증가한다.
  3. Mg는 쉽게 이온하되므로 Cr보다 낮은 높이에서 최적화될 것이다.
  4. 불꽃의 온도에 따라 원소들의 최대 흡광도가 다르므로, 측정원를 바꿀 때 마다 측정높이를 조절한다.
(정답률: 59%)
  • 마그네슘(Mg)은 이온화 에너지가 낮아 쉽게 이온화되는 원소입니다. 따라서 이온화가 활발히 일어나는 불꽃의 상부(높은 높이)에서 최적화되며, Cr보다 낮은 높이에서 최적화된다는 설명은 틀린 것입니다.
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46. 나트륨 원자와 마그네슘(Ⅰ) 이온, 마그네슘 원자의 에너지 준위도표에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 나트륨 원자와 마그네슘(Ⅰ) 이온의 에너지 준위도표의 전반적인 모양은 비슷하다.
  2. 나트륨 원자와 마그네슘(Ⅰ) 이온의 각 에너지 준위 간 에너지 크기는 비슷하다.
  3. 단위를 전자볼트(eV)로 하였을 때, 마그네슘 원자의 에너지 준위의 세로축 범위(scale)는 약 70eV이다.
  4. 마그네슘(Ⅰ) 이온과 마그네슘 원자의 에너지 준위 도표에서는 삼중항(triplet)이 나타난다.
(정답률: 46%)
  • 나트륨 원자와 마그네슘(Ⅰ) 이온은 모두 최외각 전자가 1개인 전자 배치를 가지므로, 에너지 준위 도표의 전반적인 모양이 비슷하게 나타납니다.
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47. 다음 중 가장 작은 접두어는?

  1. yocto
  2. atto
  3. pico
  4. hecto
(정답률: 71%)
  • SI 접두어 중 크기를 비교하면 yocto($10^{-24}$)가 제시된 보기들 중 가장 작은 값을 나타냅니다.

    오답 노트
    atto: $10^{-18}$
    pico: $10^{-12}$
    hecto: $10^{2}$
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48. 다음 중 원자 방출분광법의 광원이 아닌 것은?

  1. 유도쌍 플라스마
  2. X-선 플라스마
  3. 직류 플라스마
  4. 마이크로파 유도 플라스마
(정답률: 66%)
  • 원자 방출분광법(AES)의 광원은 시료를 고온으로 가열하여 원자화시키는 플라스마 장치들을 사용합니다.

    오답 노트
    X-선 플라스마: 원자 방출분광법의 표준 광원으로 사용되지 않습니다.
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49. 분자의 전자에너지 준위는 σ, π, n, π*, σ*로 나타낼 수 있다. 이들 간의 전이에서 가장 에너지가 작은 광선으로도 가능한 것은?

  1. π → π*
  2. n → π*
  3. σ → σ*
  4. n → σ*
(정답률: 67%)
  • 전자 전이 에너지 준위 중 $n \rightarrow \pi^{*}$ 전이는 에너지 차이가 가장 작기 때문에, 가장 낮은 에너지(가장 긴 파장)의 광선으로도 전이가 가능합니다.
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50. 기기 잡음을 줄이는 하드웨어적인 방법 중 신호대 잡음비가 1 보다 작은 신호를 회수하는 데 가장 적당한 것은?

  1. 변조(modulation)
  2. 아날로그 필터(analog filter)
  3. 토막틀 증폭기(chopper amplifier)
  4. 맞물린 증폭기(lock-in amplifier)
(정답률: 55%)
  • 신호대 잡음비(S/N ratio)가 1보다 작은 매우 미약한 신호를 검출하기 위해서는 특정 주파수만을 선택적으로 증폭하여 잡음을 제거하는 맞물린 증폭기(lock-in amplifier)가 가장 적합합니다.
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51. 13C NMR의 장점이 아닌 것은?

  1. 분자의 골격에 대한 정보를 제공한다.
  2. 봉우리의 겹침이 적다.
  3. 탄소 간 동종 핵의 스핀-스핀 짝지움이 일어나지 않는다.
  4. 스핀-격자 이완시간이 길다.
(정답률: 67%)
  • $^{13}C$ NMR은 탄소 골격 정보를 제공하며, $^{1}H$ NMR에 비해 화학적 이동 범위가 넓어 봉우리의 겹침이 적고, 탄소 간 스핀-스핀 짝지움이 억제되어 해석이 용이합니다.

    오답 노트
    스핀-격자 이완시간이 길다: $^{13}C$는 스핀-격자 이완시간이 매우 길어 정량 분석 시 신호 포화가 일어나는 단점이 있습니다.
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52. 들뜬 분자가 바닥상태로 되돌아가는 데는 여러 가지 복잡한 단계들을 거친다. 이러한 과정들 중에서 전자의 스핀이 반대 방향으로 되어 분자의 다중도가 변화는 과정을 무엇이라 하는가?

  1. 계간전이
  2. 외부전환
  3. 내부전환
  4. 진동이완
(정답률: 77%)
  • 들뜬 상태의 분자가 전자의 스핀 방향이 바뀌면서 다중도가 변화하여 다른 전자 상태로 전이하는 과정을 계간전이(Intersystem Crossing)라고 합니다.
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53. X-선 흡수 분광법과 밀접한 관련이 있는 것은?

  1. 내부 전자
  2. 결합 전자
  3. 분자의 회전/진동
  4. 자기장 내에서 핵스핀
(정답률: 75%)
  • X-선 흡수 분광법은 매우 높은 에너지를 가진 X-선을 조사하여 원자의 가장 안쪽 껍질에 있는 내부 전자를 들뜨게 하거나 이온화시키는 원리를 이용합니다.
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54. X선 형광법(XRF)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 실험과정이 빠르고 편리하다.
  2. 원자번호가 작은 가벼운 원소 측정에 편리하다.
  3. 비파괴 분석법이어서 시료에 손상을 주지 않는다.
  4. 스펙트럼이 비교적 단순하여 스펙트럼선 방해 가능성이 적다.
(정답률: 73%)
  • XRF는 일반적으로 산소보다 원자번호가 큰 원소($>8$)의 정성 분석에 사용됩니다.

    오답 노트
    원자번호가 작은 가벼운 원소 측정에 편리하다: 가벼운 원소는 검출 효율이 낮아 측정에 불리합니다.
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55. 다음 중 적외선 흡수 스펙트럼이 관찰되지 않는 분자는?

  1. H2O
  2. CO2
  3. N2
  4. HCl
(정답률: 74%)
  • 적외선 흡수 분광법은 분자 진동 시 쌍극자 모멘트의 변화가 있는 극성 공유 결합을 하는 분자만 분석이 가능합니다. $N_{2}$는 동일한 원자로 구성된 무극성 분자이므로 적외선을 흡수하지 않습니다.
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56. 빛의 흡수와 발광(luminescence)을 측정하는 장치에서 두드러진 차이를 보이는 분광기 부품은?

  1. 광원
  2. 단색화 장치
  3. 시료 용기
  4. 검출기
(정답률: 76%)
  • 흡수 분광법은 광원에서 나온 빛이 시료를 통과한 후의 세기를 측정하므로 광원과 검출기가 일직선상에 배치되지만, 발광 분광법은 시료에서 방출되는 빛을 측정하므로 광원과 검출기가 보통 $90^{\circ}$ 직각 방향으로 배치됩니다. 이 과정에서 빛의 파장을 선택하는 단색화 장치의 배치와 역할이 두 방식 간에 가장 두드러진 차이를 보입니다.
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57. 분석정보를 전기적 양으로 코드화하는 방식은 여러 가지가 있다. 그 중 아날로그 영역에서 정보를 코드화하는 방법이 아닌 것은?

  1. 전자양의 크기
  2. 전압의 크기
  3. 전류량의 크기
  4. 전력의 크기
(정답률: 66%)
  • 아날로그 영역에서의 정보 코드화는 전압, 전류, 전력과 같이 연속적으로 변화하는 물리량의 크기를 이용합니다.

    오답 노트
    전자양의 크기: 이는 전하의 개수를 세는 디지털(이산적) 방식의 코드화에 해당합니다.
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58. 다음 측정법 중 장치가 고가임에도 불구하고 램프가 필요없고 바탕 신호와 간섭이 적으며 아주 높은 감도를 지닌 특성을 고루 지닌 측정법은?

  1. 불꽃 원자 흡수법
  2. 전열 원자 흡수법
  3. 플라스마 방출법
  4. 유도쌍 플라스마-질량분석법
(정답률: 82%)
  • 유도쌍 플라스마-질량분석법(ICP-MS)은 고가의 장비이지만, 광원(램프) 없이 플라스마를 이용해 원자를 이온화시켜 질량 분석기로 측정하므로 바탕 신호와 간섭이 매우 적고, 극미량까지 검출 가능한 매우 높은 감도를 지닌 것이 특징입니다.
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59. 방향족 탄화수소의 혼합물이 σ-크실렌, m-크실렌, p-크실렌 및 에틸벤전 혼합물의 정량분석에 가장 적합한 분광기기는?

  1. 가시광분광기
  2. 적외선분광기
  3. Raman분광기
  4. 핵자기공명분광기
(정답률: 49%)
  • 크실렌의 이성질체($\sigma, m, p$)와 에틸벤젠은 분자식은 같으나 작용기의 배열이나 구조가 달라 적외선 흡수 패턴(지문 영역)이 서로 다르게 나타납니다. 따라서 분자 구조의 미세한 차이를 구별하여 정량분석하기에는 적외선분광기가 가장 적합합니다.
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60. 아세트산(CH3COOH)의 기준진동방식의 수는?

  1. 16개
  2. 17개
  3. 18개
  4. 19개
(정답률: 79%)
  • 분자의 기준진동방식 수는 원자 수($N$)와 분자의 구조(선형/비선형)에 따라 결정됩니다. 아세트산($\text{CH}_3\text{COOH}$)은 총 8개의 원자로 구성된 비선형 분자입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Vibration modes} = 3N - 6$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Vibration modes} = 3 \times 8 - 6$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Vibration modes} = 18$$
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4과목: 기기분석II

61. 얇은 층 크로마토그래피(TLC)에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. TLC의 층 분리는 미세한 입자의 얇고 접착성 층으로 입혀진 유리판 위에서 주로 이루어진다.
  2. TLC판에 전개된 점적(spot)의 면적을 기준물질의 그것과 비교하여 정량한다.
  3. TLC판에 전개된 점적(spot)을 오려내어 질량을 측정하여 정량한다.
  4. TLC판에 전개된 점적(spot)을 오려내어 고정상에 흡착된 시료를 추출하고 다른 적당한 방법으로 정량한다.
(정답률: 64%)
  • TLC의 정량 분석은 표준물질의 반점 면적과 시료 반점의 면적을 비교하여 수행하거나, 반점을 오려내어 시료를 추출한 후 다른 분석 기기로 측정합니다. 반점 자체를 오려내어 직접 질량을 측정하는 방식은 정밀도가 낮아 사용하지 않습니다.

    오답 노트
    점적(spot)을 오려내어 질량을 측정하여 정량한다: 면적 비교 또는 추출 후 정량법을 사용함
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62. 다음 [그래프]는 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: 63%)
  • 순환전압전류곡선(CV)에서 $\text{K}_3\text{Fe}(\text{CN})_6$ 용액을 사용했을 때, b 지점은 환원 전류가 흐르는 구간으로 $\text{Fe}(\text{CN})_6^{3-}$이온이 전자 하나를 얻어 $\text{Fe}(\text{CN})_6^{4-}$로 환원되는 반응이 일어납니다.
    $$\text{Fe}(\text{CN})_6^{3-} + e^- \rightleftharpoons \text{Fe}(\text{CN})_6^{4-}$$
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63. 질량분석법의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 다른 분석법에 비하여 감도가 높다.
  2. 미지물을 확인하거나 특정화합물의 존재를 확인하는데 유용하다.
  3. 분석에 필요한 시료량이 mg에서 g 수준으로 비교적 많이 요구된다.
  4. 반응기구 조사와 추적자연구에 동위원소 사용이 가능하다.
(정답률: 62%)
  • 질량분석법은 매우 높은 감도를 가지고 있어, 아주 적은 양의 시료( $\mu\text{g}$ 또는 $\text{ng}$ 수준)만으로도 분석이 가능한 것이 특징입니다.

    오답 노트
    분석에 필요한 시료량이 $\text{mg}$에서 $\text{g}$ 수준으로 많이 요구된다: 매우 적은 양으로도 분석 가능함
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64. 다음 [그림]은 퓨리에 변환(Fourier Transformed) 질량분석기를 이용하여 얻은 Cl3C-CH3Cl (1,1,1,2-사염화에탄)의 스펙트럼이다. 각 스펙트럼의 X-축을 주파수와 질량으로 나타내었다. 여기서 131질량 피크는 35Cl3CCH2 이온 때문에, 133피크는 Cl37Cl235CCH2 이온 때문에 나타난다. 스펙트럼에 대한 설명 중 틀린 것은? (단, 동위원소 존재비는 Cl35 : Cl37 = 100:33, C12: C13 = 100:1.1, H1:H2 = 100: 0.02 이다.)

  1. 135amu 피크는 Cl33Cl275C13C13H21 이온 때문에 나타난다.
  2. 117amu 피크는 Cl335C 이온 때문에 나타난다.
  3. 119amu 피크는 Cl37Cl235C 이온 때문에 나타난다.
  4. 121amu 피크는 Cl237Cl35C 이온 때문에 나타난다.
(정답률: 74%)
  • 135amu 피크는 $^{37}\text{Cl}$과 $^{35}\text{Cl}$ 및 탄소, 수소가 결합된 $^{37}\text{Cl}^{35}\text{Cl}\text{C}_2\text{H}_2^+$이온 등에 의해 나타납니다. 제시된 보기의 화학식은 원자 구성과 질량 합계가 135amu와 일치하지 않으므로 틀린 설명입니다.
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65. 다음 분자질량법의 이온화 방법 중 스펙트럼이 가장 복잡한 것은?

  1. 전자 충격 이온화(electron impact ionization)
  2. 화학적 이온화(chemical ionization)
  3. 장 이온화(field ionization)
  4. 장 탈착 이온화(field desorption ionization)
(정답률: 71%)
  • 전자 충격 이온화(electron impact ionization)는 높은 에너지를 가진 전자를 충돌시켜 분자를 이온화하므로, 분자가 조각나는 토막내기(fragmentation) 과정이 심하게 일어나 스펙트럼이 매우 복잡하게 나타납니다.
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66. 크로마토그래피에서 컬럼의 효율에 영향을 미치는 요소로 볼 수 없는 것은?

  1. 소용돌이 확산(eddy diffusion)
  2. 가로 확산(transverse diffusion)
  3. 이동상 속도(mobile phase velocity)
  4. 질량이동속도(mass transfer rate)
(정답률: 69%)
  • 컬럼의 효율(HETP)에 영향을 주는 요소는 소용돌이 확산, 세로 확산, 질량이동속도입니다. 따라서 가로 확산은 효율 결정 요소에 해당하지 않습니다.
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67. 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)의 용매 중 용해기체에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 띠넓힘을 발생시킨다.
  2. 컬럼을 쉽게 손상시킨다.
  3. 용해되어 있는 산소가 펌프를 부식시킨다.
  4. 용해도가 낮은 질소를 불어넣어 제거할 수 있다.
(정답률: 50%)
  • 용매에 용해된 기체는 유속의 재현성을 떨어뜨리고 기포를 형성하여 띠넓힘을 유발하는 주요 원인이 됩니다.
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68. 크로마토그래피에서 봉우리의 띠넓힘을 줄이는 방법으로 가장 적합한 것은?

  1. 지름이 큰 충진관을 사용한다.
  2. 이동상인 액체의 온도를 높인다.
  3. 고체 충진제의 입자 크기를 크게 한다.
  4. 액체 정지상의 막두께를 줄인다.
(정답률: 69%)
  • 크로마토그래피에서 띠넓힘을 최소화하여 분리 효율을 높이려면 정지상의 막두께를 줄여 물질 전달 저항을 감소시켜야 합니다.

    오답 노트
    지름이 큰 충진관 사용: 지름이 작아야 함
    액체 온도 높임: 온도를 낮춰야 함
    충진제 입자 크기 크게 함: 입자 지름이 작아야 함
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69. 전압전류법에서 두 전위 사이를 순환시키는데 처음에는 최고 전위까지 선형적으로 증가시키고 다음에는 같은 기울기로 선형적으로 감소시켜 처음 전위로 되돌아오게 하였을 때 나타나는 들뜸 전위신호는?

  1. 직선주사
  2. 제곱파
  3. 삼각파
  4. 시차펄스
(정답률: 71%)
  • 전위가 선형적으로 증가했다가 다시 같은 기울기로 선형적으로 감소하여 되돌아오는 파형은 기하학적으로 삼각형 모양을 띠므로 삼각파라고 합니다.
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70. 열분석법에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 열적정법에서는 용액의 온도를 변화시키면서 필요한 적정액의 부피를 측정한다.
  2. 열무게법(thermogravimetry)에서는 시료의 온도를 증가시키면서 질량변화를 측정한다.
  3. 시차 열법분석(differential thermal analysis)에서는 시료와 기준물질 사이의 온도 차이를 온도의 함수로서 측정한다.
  4. 시차주사 열량법(differential scanning calorimetry)에서는 온도를 변화시킬 때, 시료와 기준물질 사이의 온도를 동일하게 유지시키는데 필요한 열입력을 측정한다.
(정답률: 42%)
  • 열적정법은 적정 과정에서 발생하는 반응열(온도 변화)을 측정하여 종말점을 결정하는 방법이지, 용액의 온도를 임의로 변화시키며 부피를 측정하는 방법이 아닙니다.
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71. 폴라로그래피법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 최초로 발견되고 이용된 전기량법이다.
  2. 대류가 일어나지 않게 한다.
  3. 작업전극으로 적하수은전극을 사용한다.
  4. 폴라로그래피의 한계전류는 확산에 의해서만 나타난다.
(정답률: 52%)
  • 폴라로그래피법은 전류-전위 곡선을 이용하여 분석하는 전압전류법(Voltammetry)의 일종이지, 물질의 총 전하량을 측정하는 전기량법(Coulometry)이 아닙니다.
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72. 역상분리를 하였을 때 다음 물질들의 용리순서를 예측하면?

  1. Benzene → n-Hexanol → n-Hexane
  2. n-Hexane → Benzene → n-Hexanol
  3. n-Hexane → n-Hexanol → Benzene
  4. n-Hexanol → Benzene → n-Hexane
(정답률: 74%)
  • 역상 크로마토그래피는 고정상이 비극성이고 이동상이 극성입니다. 따라서 극성이 큰 물질일수록 이동상과 친화력이 높아 빠르게 용리되고, 비극성 물질일수록 고정상에 강하게 흡착되어 늦게 용리됩니다.
    극성 크기 비교: n-Hexanol (가장 큼) > Benzene > n-Hexane (가장 작음)
    따라서 용리 순서는 n-Hexanol $\rightarrow$ Benzene $\rightarrow$ n-Hexane 순입니다.
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73. 유리전극으로 pH를 측정할 때 알칼리 오차의 원인은 무엇인가?

  1. pH 11~12 보다 큰 용액 중에서 알칼리 금속이온에 감응하기 때문에
  2. pH를 측정할 때 생기는 근본적인 불확정성 때문에
  3. 완충용액의 불확정성 때문에
  4. 유기성분에 박테리아가 작용하기 때문에
(정답률: 67%)
  • 유리전극은 매우 높은 pH(약 11~12 이상)의 강알칼리성 용액에서 수소 이온뿐만 아니라 $Na^{+}$와 같은 알칼리 금속 이온에도 반응하여 전위차가 발생하는데, 이로 인해 실제 pH보다 낮게 측정되는 알칼리 오차가 발생합니다.
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74. 기체 크로마토그래피에서 비교적 낮은 농도의 할로겐을 함유하고 있는 분자와 콘쥬게이션된 C=O 기를 가진 화합물의 검출에 가장 적합한 검출기는?

  1. 열전도도 검출기
  2. 불꽃이온화 검출기
  3. 전자포획 검출기
  4. 불꽃광도법 검출기
(정답률: 75%)
  • 전자포획 검출기는 할로겐 원소와 같이 전기음성도가 큰 원자를 포함한 분자나 콘쥬게이션된 $C=O$ 기를 가진 화합물을 매우 민감하게 검출하는 데 가장 적합합니다.
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75. 전해전지를 이용하여 환원전극에서 Cu를 석출하고자 한다. 2A의 전류가 48.25분 동안 흘렀을 때 석출된 Cu(63.5g/mol)는 몇 g 인가? (단. Faraday 상수[F]는 96,500C/molㆍe- 이다.)

  1. 0.952g
  2. 1.905g
  3. 3.810g
  4. 5.715g
(정답률: 60%)
  • 전류와 시간으로부터 총 전하량을 구하고, 패러데이 상수를 이용하여 석출된 물질의 질량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$W = \frac{I \times t \times M}{n \times F}$$
    ② [숫자 대입]
    $$W = \frac{2 \times (48.25 \times 60) \times 63.5}{2 \times 96500}$$
    ③ [최종 결과]
    $$W = 1.905 \text{ g}$$
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76. 30cm의 컬럼을 이용하여 물질 A와 B를 분리할 때 머무름 시간이 각각 16.40분과 17.63분, A와 B의 봉우리 밑 나비는 1.11분과 1.21분이었다. 컬럼의 성능을 나타내는 컬럼의 평균단수(N)과 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: 60%)
  • 컬럼의 평균단수 $N$은 머무름 시간과 봉우리 밑 너비의 관계를 통해 구하며, 단높이 $H$는 컬럼 길이를 단수로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식]
    $N = 16 \frac{t_R}{w}$ $H = \frac{L}{N}$
    ② [숫자 대입]
    $N = \frac{16 \times \frac{16.40 + 17.63}{2}}{\frac{1.11 + 1.21}{2}} = \frac{16 \times 17.015}{1.16} = 234.67 \times 14.66 \approx 3440$ $H = \frac{30}{3440}$
    ③ [최종 결과]
    $N = 3.44 \times 10^{3}$ $H = 8.7 \times 10^{-3} \text{ cm}$
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77. 칼로멜 전극에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 염화수은으로 포화되어 있고 염화칼륨 용액에 수은 을 넣어 만든다.
  2. 반쪽전지의 전위는 염화칼륨의 농도에 따라 변한다.
  3. 포화 칼로멜 전극의 전위는 온도에 따라 변한다.
  4. 염화칼륨과 칼로멜의 용해도가 평형에 도달하는데 짧은 시간이 걸린다.
(정답률: 48%)
  • 칼로멜 전극은 염화칼륨과 칼로멜의 용해도가 다시 평형에 도달하는 시간이 오래 걸리는 특성이 있어, 온도가 변했을 때 새로운 전위에 도달하는 속도가 느립니다.
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78. 적하수은전극에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 수은방울 생성이 빠를 경우 전극 표면의 재현성이 좋지 않다.
  2. 수소이온의 환원에 대한 과전압이 크다.
  3. 비패러데이 잔류전류가 생기지 않는다.
  4. 전극의 전류극대 현상을 막기 위해서 EDTA를 사용한다.
(정답률: 53%)
  • 수은전극은 수소기체 발생에 대한 과전압이 매우 크기 때문에, 수소이온의 방해를 받지 않고 금속 이온을 환원시키는 전극으로 유용하게 사용됩니다.
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79. 질량분석기의 이온화장치(ionization source)중 시료 분자 및 이온의 부서짐 및 토막내기(fragmentation)가 가장 많이 일어나는 것은?

  1. 전자충격 이온화(electron impact)
  2. 기질 보조 레이저 탈착 이온화(matrix-assisted laser desorption ionization)
  3. 장 이온화(field ionization)
  4. 화학 이온화(chemical ionization)
(정답률: 85%)
  • 전자충격 이온화(electron impact)는 고에너지 전자를 시료 분자에 충돌시켜 이온화하는 방식으로, 에너지가 매우 커서 분자 결합이 쉽게 끊어지는 파편화(fragmentation)가 가장 활발하게 일어나는 '하드 이온화' 방식입니다.
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80. 전압전류법(voltammetry)에 대한 설명으로 틀린것은?

  1. 폴라로그래피는 적하수은 전극을 이용하는 전압전류법이다.
  2. 벗김분석은 가장 민감한 전압전류법인데 그 이유는 분석물질이 농축되기 때문이다.
  3. 측정하고자 하는 전류는 패러데이 전류이고, 충전전류는 패러데이 전류를 생성시키게 하므로 최대화하여야 한다.
  4. 반파전위는 정성분석을 확산전류는 정량분석이 가능하게 한다.
(정답률: 67%)
  • 전압전류법에서 분석 대상인 패러데이 전류와 달리, 충전전류는 분석에 방해가 되는 비패러데이 전류입니다. 따라서 신호 대 잡음비를 높이기 위해 충전전류는 최소화해야 합니다.
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