화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2013-03-10)

화학분석기사(구) 2013-03-10 필기 기출문제 해설

이 페이지는 화학분석기사(구) 2013-03-10 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

화학분석기사(구)
(2013-03-10 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 납 원자 2.55×1023개의 질량은 약 몇 g인가? (단, 납의 원자량은 207.2이다.)

  1. 48.8
  2. 87.8
  3. 488.2
  4. 878.8
(정답률: 89%)
  • 원자의 질량을 구하기 위해 원자 수와 아보가드로 수, 원자량을 이용한 계산이 필요합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Mass} = \frac{\text{Number of atoms}}{\text{Avogadro's number}} \times \text{Atomic weight}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Mass} = \frac{2.55 \times 10^{23}}{6.022 \times 10^{23}} \times 207.2$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Mass} = 87.8$$
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2. 25℃에서 용해도곱 상수(Ksp)가 1.6×10-5d일 때, 염화 납(Ⅱ)(PbCl2)의 용해도(mol/L)는 얼마인가?

  1. 1.6×10-2
  2. 0.020
  3. 7.1×10-5
  4. 2.1
(정답률: 70%)
  • 염화 납(II)의 용해도를 $s$라고 할 때, 용해도곱 상수($$K_{sp}$$)와 용해도 사이의 관계식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$K_{sp} = 4s^3$$
    ② [숫자 대입]
    $$1.6 \times 10^{-5} = 4s^3$$
    ③ [최종 결과]
    $$s = 1.6 \times 10^{-2}$$
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3. 탄화수소 화합물에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 탄소-탄소 결합이 단일결합으로 모두 포화된 것을 alkane이라 한다.
  2. 탄소-탄소 결합에 이중결합이 있는 탄화수소 화합물은 alkene이라 한다.
  3. 탄소-탄소 결합에 삼중결합이 있는 탄화수소 화합물은 alkyne이라 한다.
  4. 가장 간단한 alkyne 화합물은 프로필렌(C3H4)이다.
(정답률: 93%)
  • Alkyne은 탄소-탄소 삼중결합을 가진 탄화수소입니다. 가장 간단한 Alkyne 화합물은 탄소 2개로 이루어진 아세틸렌($\text{C}_2\text{H}_2$)입니다.

    오답 노트
    가장 간단한 alkyne 화합물은 프로필렌($\text{C}_3\text{H}_4$)이다: 가장 간단한 Alkyne은 아세틸렌($\text{C}_2\text{H}_2$)입니다.
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4. 철근이 녹이 슬 때 질량은 어떻게 되겠는가?

  1. 녹슬고 전과 질량 변화가 없다.
  2. 녹슬기 전에 비해 질량이 증가한다.
  3. 녹이 슬면서 일정 시간 질량이 감소하다가 일정하게 된다.
  4. 녹슬기 전에 비해 질량이 감소한다.
(정답률: 94%)
  • 철근이 녹슬 때는 철($Fe$)이 공기 중의 산소($O_{2}$) 및 수분과 결합하여 산화철($Fe_{2}O_{3} \cdot nH_{2}O$)을 형성하므로, 외부 물질이 결합되어 전체 질량은 증가합니다.
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5. 다음 방향족 화합물 구조의 명칭에 해당하는 것은?

  1. ortho-dichlorobenzene
  2. meta-dichlorobenzene
  3. paea-dichlorobenzene
  4. delta-dichlorobenzene
(정답률: 93%)
  • 제시된 이미지 를 보면 벤젠 고리의 1번과 2번 탄소 위치에 염소($Cl$) 원자가 결합되어 있습니다. 이처럼 인접한 두 위치에 치환기가 있는 구조를 ortho-라고 하며, 따라서 명칭은 ortho-dichlorobenzene입니다.
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6. 다음 중 흡열 반응이 아닌 것은?

  1. 자동차 엔진에서 가솔린의 연소
  2. 뜨거운 표면 위에서 물의 증발
  3. 드라이아이스가 기체 이산화탄소로 승화
  4. 얼음이 녹아 물로 바뀜
(정답률: 82%)
  • 흡열 반응은 주변에서 에너지를 흡수하는 반응입니다. 가솔린의 연소는 에너지를 외부로 방출하는 대표적인 발열 반응입니다.

    오답 노트
    물의 증발, 드라이아이스의 승화, 얼음의 융해: 모두 열을 흡수해야 일어나는 흡열 반응입니다.
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7. 몰농도(M. molarity)의 정의로 옳은 것은?

  1. 용매 1L중에 녹아 있는 용질의 몰수
  2. 용액 1L중에 녹아 있는 용질의 몰수
  3. 용매 1kg중에 녹아 있는 용질의 몰수
  4. 용액 1L중에 녹아 있는 용매의 몰수
(정답률: 87%)
  • 몰농도는 용액 $1\text{L}$ 속에 녹아 있는 용질의 양을 몰수($\text{mol}$)로 나타낸 농도 단위입니다.

    오답 노트
    용매 $1\text{L}$ 또는 용매 $1\text{kg}$ 기준: 몰랄농도나 다른 농도 정의와 혼동 주의
    용매의 몰수: 용질의 양을 측정하는 것이 목적임
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8. 다음의 산화환원반응식에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 산화수 0의 구리(Cu)는 반응 후에 +2로 산화수가 증가하였다.
  2. 구리(Cu)는 전자 2개를 얻어 산화된다.
  3. 은이온(Ag+)은 산화수가 +1에서 반응 후에는 0의 산화수를 갖는다.
  4. 2개의 은이온(Ag+)은 각각 1개씩 전자를 얻어 환원된다.
(정답률: 85%)
  • 제시된 반응식 $Cu(s) + 2AgNO_{3}(aq) \rightarrow Cu(NO_{3})_{2}(aq) + 2Ag(s)$에서 구리($Cu$)는 산화수가 $0$에서 $+2$로 증가하며 전자를 잃는 산화 반응이 일어납니다.

    오답 노트
    구리는 전자 2개를 얻어 산화된다: 전자를 잃어야 산화됩니다.
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9. 다음 중 산의 세기가 가장 강한 것은?

  1. HCIO
  2. HF
  3. CH3COOH
  4. HCl
(정답률: 85%)
  • 산의 세기는 수소 이온 $H^{+}$을 얼마나 잘 내놓느냐에 따라 결정됩니다. $HCl$은 대표적인 강산이며, $HClO$, $HF$, $CH_{3}COOH$는 약산에 해당합니다.
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10. 어떤 상태에서 탄소(C)의 전자 배치가 1s22s22px2로 나타났다. 이 전자배치에 대하여 옳게 설명한 것은?

  1. 들뜬 상태, 짝짓지 않은 전자 존재
  2. 들뜬 상태, 전자는 모두 짝지었음
  3. 바닥 상태, 짝짓지 않은 전자 존재
  4. 바닥 상태, 전자는 모두 짝지었음
(정답률: 85%)
  • 탄소(C)의 바닥 상태 전자 배치는 $1s^{2}2s^{2}2p^{2}$이며, 훈트의 규칙에 따라 $2p$ 오비탈의 전자 2개는 서로 다른 오비탈에 먼저 배치되어야 합니다.
    제시된 $1s^{2}2s^{2}2p_{x}^{2}$ 배치는 전자가 한 오비탈에 짝지어 들어갔으므로 들뜬 상태이며, 모든 전자가 짝을 이룬 상태입니다.
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11. 이온반지름의 크기를 잘못 비교한 것은?

  1. Mg2+＞Ca2+
  2. F-＜02-
  3. Al3+＜Mg2+
  4. 02-＜S2-
(정답률: 90%)
  • 같은 족의 이온은 원자 번호가 커질수록 전자 껍질 수가 증가하여 이온 반지름이 커집니다.
    Mg$^{2+}$와 Ca$^{2+}$는 같은 2족 이온이며, Ca가 Mg보다 아래에 위치하므로 Ca$^{2+}$의 반지름이 더 큽니다. 따라서 Mg$^{2+}$ > Ca$^{2+}$ 비교는 잘못되었습니다.

    오답 노트
    F$^{-}$ < O$^{2-}$: 전하량이 클수록 반지름 증가 (옳음)
    Al$^{3+}$ < Mg$^{2+}$: 등전자 이온 중 핵전하가 클수록 반지름 감소 (옳음)
    O$^{2-}$ < S$^{2-}$: 같은 족에서 껍질 수 증가 (옳음)
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12. KMnO4에서 Mn의 산화수는 얼마인가?

  1. 4
  2. 5
  3. 6
  4. 7
(정답률: 93%)
  • 화합물 전체의 전하량은 0이며, 산소(O)의 산화수는 일반적으로 -2입니다. 이를 통해 망가니즈(Mn)의 산화수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $x + 4(-2) = 0$
    ② [숫자 대입] $x - 8 = 0$
    ③ [최종 결과] $x = 7$
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13. 화합물 5.325g은 탄소 3.758g, 수소 0.316g, 산소 1.251g으로 이루어져 있다. 이 화합물의 실험식을 옳게 나타낸 것은?

  1. C2H4O
  2. CH2O
  3. C4H4O
  4. C6H6O
(정답률: 85%)
  • 각 원소의 질량을 원자량으로 나누어 몰비(원자 수 비)를 구한 뒤, 가장 작은 정수비로 나타내어 실험식을 결정합니다.
    C: $3.758 / 12.01 = 0.313$
    H: $0.316 / 1.008 = 0.313$
    O: $1.251 / 16.00 = 0.078$
    몰비는 C : H : O = 4 : 4 : 1 이므로 실험식은 $C_{4}H_{4}O$입니다.
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14. 메탄 4g은 몇 몰(mol)인가?

  1. 0.125 몰
  2. 0.25 몰
  3. 0.5 몰
  4. 4.0 몰
(정답률: 90%)
  • 물질의 몰수는 주어진 질량을 해당 물질의 몰질량으로 나누어 구할 수 있습니다. 메탄($CH_{4}$)의 몰질량은 $16g/mol$입니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{m}{M}$ 몰수 = 질량 / 몰질량
    ② [숫자 대입] $n = \frac{4}{16}$
    ③ [최종 결과] $n = 0.25$
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15. 다음 산의 명명법으로 옳은 것은?

  1. 염소산
  2. 아염소산
  3. 과염소산
  4. 하이포아염소산
(정답률: 93%)
  • 이미지 속의 화학식은 $\text{HClO}$입니다.
    염소 산소산 계열의 명명법에서 산소 원자가 1개인 가장 낮은 산화 상태의 산은 하이포아염소산이라고 부릅니다.
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16. 아세트산, 아세틸렌, 에탄, 에틸알코올 중 화합물 내 탄소의 함량(질량 %)이 감소하는 순서로 배열한 것은?

  1. 아세틸렌＞에탄＞에틸알코올＞아세트산
  2. 에탄＞아세틸렌＞에틸알코올＞아세트산
  3. 아세트산＞에틸알코올＞에탄＞아세틸렌
  4. 에틸알코올＞아세트산＞아세틸렌＞에탄
(정답률: 71%)
  • 각 화합물의 분자량 대비 탄소(C)의 질량 비율을 계산하여 비교합니다.
    탄소의 질량 백분율 공식은 다음과 같습니다.
    $$\text{질량 \%} = \frac{\text{탄소의 총 질량}}{\text{화합물의 분자량}} \times 100$$
    ① 아세틸렌($C_{2}H_{2}$): $$\frac{24}{26} = 92.3\%$$
    ② 에탄($C_{2}H_{6}$): $$\frac{24}{30} = 80.0\%$$
    ③ 에틸알코올($C_{2}H_{5}OH$): $$\frac{24}{46} = 52.2\%$$
    ④ 아세트산($CH_{3}COOH$): $$\frac{24}{60} = 40.0\%$$
    따라서 감소 순서는 아세틸렌 ＞ 에탄 ＞ 에틸알코올 ＞ 아세트산입니다.
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17. 다음 중 실험식이 다른 것은?

  1. CH2O
  2. C2H6O2
  3. C6H12O6
  4. C3H6O3
(정답률: 94%)
  • 실험식은 화합물을 구성하는 원소들의 가장 간단한 정수비로 나타낸 식입니다.
    CH2O, C6H12O6, C3H6O3는 모두 가장 간단한 정수비가 CH2O로 동일하지만, C2H6O2는 가장 간단한 정수비가 CH3O이므로 실험식이 다릅니다.
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18. 원자 내에서 전자는 불연속적인 에너지 준위에 따라 배치된다. 이러한 주에너지 준위 중에서 전자가 분포할 확률을 나타낸 공간을 무엇이라 부르는가?

  1. 원자핵
  2. Lewis 구조
  3. 전위(potential)
  4. 궤도함수
(정답률: 94%)
  • 현대 원자 모델에서 전자는 특정한 궤도가 아닌 확률적으로 분포하며, 전자가 발견될 확률을 수학적으로 나타낸 공간을 궤도함수(오비탈)라고 합니다.
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19. 다음 중 질량 백분율(mass percentage)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (용질의 질량/용액의 질량)×102
  2. (용질의 질량/용매의 질량)×102
  3. (용질의 질량/용액의 몰수)×102
  4. (용질의 질량/용매의 몰수)×102
(정답률: 85%)
  • 질량 백분율은 전체 용액의 질량에 대해 용질의 질량이 차지하는 비율을 백분율로 나타낸 것입니다.
    따라서 (용질의 질량/용액의 질량)×102 가 옳은 정의입니다.
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20. 티오시아네이트(Thiocyanate) 이온(SCN-)의 전자구조를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 86%)
  • 티오시아네이트 이온( $SCN^-$)의 루이스 구조는 황(S), 탄소(C), 질소(N)가 모두 옥텟 규칙을 만족하며 이중 결합으로 연결된 형태를 가집니다. 구조가 이에 해당합니다.
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2과목: 분석화학

21. 진한 황산의 무게 백분율 농도는 96%이다. 진한 황산의 몰농도는 얼마인가? (단, 진한 황산의 밀도는 1.84kg/L, 황산의 분자량은 98.08g/mol이다.)

  1. 9.00M
  2. 12.0M
  3. 15.0M
  4. 18.0M
(정답률: 84%)
  • 산 해리 상수($K_a$)와 해리도를 이용하여 유기산의 화학식량을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $K_a = \frac{\alpha^2 C}{1-\alpha}$
    ② [숫자 대입] $5.00 \times 10^{-4} = \frac{0.025^2 \times C}{1-0.025}$
    ③ [최종 결과] $C = 0.78\text{ M}$
    몰수 $n = 0.78\text{ M} \times 0.1\text{ L} = 0.078\text{ mol}$이므로, 화학식량은 다음과 같습니다.
    $$Mw = \frac{10.0\text{ g}}{0.078\text{ mol}} = 128\text{ g/mol}$$
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22. 메틸아민(Methylamine)은 약한 염기로 염해리상수(Kb)값은 다음과 같은 평형식에서 구할 수 있다. Kb값을 구하기 위한 표현식으로 옳은 것은?

  1. [CH3NH3+]/[CH3NH2]
  2. [CH3NH2]/([CH3NH3+][OH-])
  3. ([CH3NH3+][OH-])/[CH3NH2]
  4. [CH3NH3+]/([CH3NH2][H+])
(정답률: 79%)
  • 염기 해리 상수( $K_b$)는 염기의 해리 반응식에서 생성물의 농도 곱을 반응물의 농도로 나눈 값으로 정의합니다.
    반응식: $\text{CH}_3\text{NH}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{NH}_3^+ + \text{OH}^-$
    따라서 평형 표현식은 다음과 같습니다.
    $$K_b = \frac{[\text{CH}_3\text{NH}_3^+][\text{OH}^-]}{[\text{CH}_3\text{NH}_2]}$$
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23. 금이 왕수에서 녹을 때 미량의 금이 산화제인 질산에 의해 이온이 되어 녹으면 염소 이온과 반응해서 제거되면서 계속 녹는다. 이 때 금 이온과 염소 이온 사이의 반응은?

  1. 산화-환원
  2. 침전
  3. 산-염기
  4. 착물형성
(정답률: 81%)
  • 금 이온( $Au^{3+}$)이 염소 이온($$Cl^-$$)과 반응하여 $[AuCl_4]^-$와 같은 수용성 착이온을 형성함으로써 금이 계속해서 녹아나올 수 있게 됩니다. 이는 전형적인 착물형성 반응입니다.
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24. 활동도계수(Activity Coefficient)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 이온의 크기가 같을 때 이온세기(ionic strength)가 증가하면 활동도계수는 증가한다.
  2. 이온의 크기가 같을 때 이온의 전하가 증가하면 활동도 계수는 증가한다.
  3. 이온의 전하가 같을 때 수화된(hydrated) 이온 크기가 증가하면 활동도계수는 증가한다.
  4. 이온의 농도가 묽은 용액일수록 활동도계수는 1보다 커진다.
(정답률: 53%)
  • 활동도계수는 이온 세기가 증가하거나 이온의 전하가 커질수록 감소하는 경향이 있습니다. 반면, 이온의 전하가 일정할 때 수화된 이온의 크기가 증가하면 정전기적 인력이 약해져 활동도계수는 증가하게 됩니다.

    오답 노트
    이온세기 증가: 활동도계수 감소
    이온 전하 증가: 활동도계수 감소
    묽은 용액: 활동도계수가 1에 수렴
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25. 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: 84%)
  • 표준 수소 전극(SHE)은 모든 온도에서 전위의 기준이 되는 전극입니다. 정의에 따라 수소 이온의 활동도 $A=1$, 수소 기체의 부분 압력 $A=1$인 상태에서 전위 $E^\circ$를 $0.0 \text{ V}$로 규정합니다.
    $$\text{2H}^+(A=1) + 2\text{e}^- \rightleftharpoons \text{H}_2(A=1) \quad E^\circ = 0.0 \text{ V}$$
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26. 산화ㆍ환원 적정에서 사용되는 KMnO4에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 진한 자주색을 띤 산화제이다.
  2. 매우 안정하여 일차표준물질로 사용된다.
  3. 쎈 산성용액에서 무색의 Mn2+로 환원된다.
  4. 산성용액에서 자체지시약으로 작용한다.
(정답률: 84%)
  • $\text{KMnO}_4$는 미량의 $\text{MnO}_2$를 포함하고 있어 순도가 일정하지 않으므로 일차표준물질로 사용할 수 없습니다. 따라서 옥살산나트륨과 같은 일차표준물질을 이용해 실제 농도를 결정하는 표정 과정이 반드시 필요합니다.

    오답 노트
    진한 자주색을 띤 산화제이다: $\text{MnO}_4^-$이온의 고유 색상임
    쎈 산성용액에서 무색의 $\text{Mn}^{2+}$로 환원된다: $\text{Mn}$의 산화수가 $+7$에서 $+2$로 감소함
    산성용액에서 자체지시약으로 작용한다: $\text{MnO}_4^-$의 진한 색이 사라지며 종말점을 알 수 있음
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27. 표준전극전위, E°에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 반쪽반응의 표준전극전위는 온도의 영향을 받는다.
  2. 표준전극전위는 균형 맞춘 반쪽반응의 반응물과 생성물의 몰수와 관계가 있다.
  3. 반쪽반응의 표준전극전위는 전적으로 환원반응의 경우로만 나타난다. 즉, 상태환원전위가 된다.
  4. 표준전극전위는 산화전극 전위를 임의로 0.000V로 정한 표준수소전극인 화학전지의 전위라는 면에서 상대적인 양이다.
(정답률: 61%)
  • 표준전극전위는 전극 반응의 강도를 나타내는 세기 성질(intensive property)입니다. 따라서 반응식의 계수를 곱하여 반응물과 생성물의 몰수가 변하더라도 전위 값 자체는 변하지 않습니다.

    오답 노트
    반쪽반응의 표준전극전위는 온도의 영향을 받는다: 온도에 따라 전위가 변함
    반쪽반응의 표준전극전위는 전적으로 환원반응의 경우로만 나타난다: 표준 환원 전위로 표기하는 것이 원칙임
    표준수소전극인 화학전지의 전위라는 면에서 상대적인 양이다: SHE를 $0.000 \text{ V}$로 기준 잡은 상대적 값임
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28. 암모니아의 존재 하에서 Zn2+용액을 EDTA로 적정하였다. 이 조건에서 유리 금속 이온의 분율은 1.8×10-5이고 Zn2+-EDTA 형성상수는 3.16×1016 이다. pH 10.0과 11.0일 대의 EDTA Y4-의 분율은 0.36과 0.85이다. 용액의 pH가. 10.0일 때 당량점에서의 Zn2+의 농도가 1.0×10-14M이었다면, 용액의 pH가 11.0일 때 당량점에서의Zn2+의 농도는?

  1. 2.36×10-14M
  2. 8.50×10-15M
  3. 4.23×10-15M
  4. 3.60×10-15M
(정답률: 41%)
  • 조건부 형성상수 $K'$는 $K' = K \times \alpha_{Y^{4-}}$ 관계를 가지며, 당량점에서의 금속 이온 농도는 $[M^{n+}] = \sqrt{\frac{[M]}{K'}}$로 계산됩니다. pH 변화에 따른 $\alpha_{Y^{4-}}$ 값의 변화가 금속 이온 농도에 영향을 줍니다.
    ① [기본 공식]
    $$[\text{Zn}^{2+}]_{\text{pH } 11} = [\text{Zn}^{2+}]_{\text{pH } 10} \times \sqrt{\frac{\alpha_{\text{pH } 10}}{\alpha_{\text{pH } 11}}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$[\text{Zn}^{2+}]_{\text{pH } 11} = 1.0 \times 10^{-14} \times \sqrt{\frac{0.36}{0.85}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$[\text{Zn}^{2+}]_{\text{pH } 11} = 6.51 \times 10^{-15} \text{ M}$$
    단, 공식 지정 정답인 $4.23 \times 10^{-5} \text{ M}$은 기존 문제의 오류 가능성이 제기된 값입니다.
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29. CH3COO-/CH3COOH 완충용액의 pH가 4.98이고, 이 때 [CH3COO-]=0.1M이다. 이 용액 200mL에 0.1M NaOH 용액 10mL를 가한 후의 완충용액의 pH는 얼마인가? (단, CH3COOH의 Ka=1.75×10-5이다.)

  1. 4.98
  2. 5.04
  3. 5.98
  4. 6.04
(정답률: 42%)
  • 헨더슨-하셀바흐 식을 이용하여 NaOH 첨가 후의 pH 변화를 계산합니다.
    먼저 초기 상태에서 $\text{CH}_3\text{COOH}$의 농도를 구합니다.
    $$\text{pH} = \text{p}K_a + \log \frac{[\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]}$$
    $$4.98 = 4.76 + \log \frac{0.1}{[\text{CH}_3\text{COOH}]}$$
    $$\log \frac{0.1}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} = 0.22 \implies [\text{CH}_3\text{COOH}] = 0.0603 \text{ M}$$
    NaOH $10 \text{ mL}$ 첨가 시 $\text{CH}_3\text{COOH}$는 감소하고 $\text{CH}_3\text{COO}^-$는 증가합니다.
    첨가된 $\text{OH}^-$의 몰수: $0.1 \text{ M} \times 0.01 \text{ L} = 0.001 \text{ mol}$
    최종 $\text{CH}_3\text{COO}^-$ 몰수: $(0.1 \text{ M} \times 0.2 \text{ L}) + 0.001 = 0.021 \text{ mol}$
    최종 $\text{CH}_3\text{COOH}$ 몰수: $(0.0603 \text{ M} \times 0.2 \text{ L}) - 0.001 = 0.01106 \text{ mol}$
    ① [기본 공식]
    $$\text{pH} = \text{p}K_a + \log \frac{n_{\text{base}}}{n_{\text{acid}}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{pH} = 4.76 + \log \frac{0.021}{0.01106}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{pH} = 5.04$$
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30. 칼슘이온 Ca2+을 무게분석법을 활용하여 정량하고자 한다. 이 때 효과적으로 사용할 수 있는 음이온은?

  1. C2O42-
  2. CO42-
  3. Cl-
  4. SCN-
(정답률: 79%)
  • 무게분석법은 분석 대상 성분을 용해도가 매우 낮은 침전물로 만들어 질량을 측정하는 방법입니다. $\text{Ca}^{2+}$이온은 옥살산 이온($\text{C}_2\text{O}_4^{2-}$)과 반응하여 $\text{CaC}_2\text{O}_4$라는 매우 안정한 침전을 형성하므로 정량 분석에 효과적입니다.
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31. 부피분석방법 중 하나인 적정법에서 이용되는 화학반응이 가져야 할 조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 측정되는 성분화학종은 표준시약과 화학양론적으로 반응하여야 한다.
  2. 반응이 정량적으로 진행되며, 역반응이 일어나지 않아야 한다.
  3. 반응속도가 느려야 한다.
  4. 반응의 종말점은 외부에서 명확하게 인정할 수 있어야 한다.
(정답률: 90%)
  • 적정법은 표준시약과 분석 대상 성분이 빠르게 반응하여 정확한 종말점을 찾아야 하는 분석법입니다. 따라서 반응 속도가 매우 빨라야 정량 분석이 가능합니다.

    오답 노트
    반응속도가 느려야 한다: 분석 시간을 단축하고 정확한 종말점을 찾기 위해 반응 속도는 빨라야 합니다.
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32. 0.850g의 미지시료에는 KBr(몰 질량 119g)과 KNO3(몰 질량 101g) 만이 함유되어 있다. 이 시료를 물에 용해한 후 브롬화물을 완전히 적정하는데 0.0500M AgNO3 80.0mL가 필요하였다. 이 때 고체시료에 있는 KBr의 무게백분율은?

  1. 44.0%
  2. 47.5%
  3. 54.1%
  4. 56.0%
(정답률: 62%)
  • 적정 반응에서 $\text{AgNO}_3$와 $\text{KBr}$은 $1:1$ 몰비로 반응합니다. 표준용액의 몰수와 몰질량을 이용하여 $\text{KBr}$의 질량을 구한 뒤, 전체 시료 질량에 대한 백분율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Weight \%} = \frac{M \times V \times MW}{\text{Sample Weight}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{Weight \%} = \frac{0.0500 \times 0.0800 \times 119}{0.850} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{Weight \%} = 56.0$
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33. HgS는 산성과 알칼리성 H2S 용액 모두에서 침전되고, ZnS는 알칼리성 H2S 용액서만 침전된다. 이로부터 용해도곱 상수의 크기에 대하여 알 수 있는 것은?

  1. HgS가 더 작다.
  2. ZnS가 더 작다.
  3. 같다.
  4. 알 수 없다.
(정답률: 75%)
  • 용해도곱 상수($K_{sp}$)가 작을수록 용해도가 낮아져 침전이 더 쉽게 일어납니다. HgS는 산성과 알칼리성 모든 조건에서 침전되지만, ZnS는 특정 조건(알칼리성)에서만 침전되므로 HgS가 ZnS보다 침전이 더 잘 되는 물질이며, 따라서 HgS의 용해도곱 상수가 더 작습니다.
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34. 프탈산의 K1=1.12×10-3이고, K2=3.90×10-6이다. 0.050M 프탈산 30.0mL를 0.10M NaOH로 적정하였다. NaOH를 30.0mL 가했을 때의 pH는?

  1. 3.90
  2. 5.90
  3. 7.0
  4. 8.90
(정답률: 34%)
  • 프탈산은 이양성자산이며, $NaOH$를 30.0mL 가하면 첫 번째 당량점에 도달하여 프탈산 수소이온($HP^{2-}$) 형태의 완충 용액이 형성됩니다. 하지만 문제의 조건에서 $NaOH$의 몰수($0.10 \text{ M} \times 30.0 \text{ mL} = 3.0 \text{ mmol}$)가 프탈산의 몰수($0.050 \text{ M} \times 30.0 \text{ mL} = 1.5 \text{ mmol}$)의 정확히 2배이므로, 이는 두 번째 당량점에 도달한 상태입니다.
    두 번째 당량점에서는 생성된 짝염기($P^{2-}$)의 가수분해에 의해 pH가 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $pH = 7 + \frac{1}{2}(pK_{a2} + \log C)$
    ② [숫자 대입] $pH = 7 + \frac{1}{2}((\text{-}\log(3.90 \times 10^{-6})) + \log(0.0375))$
    ③ [최종 결과] $pH = 8.90$
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35. 옥살산(H2C2O4)은 뜨거운 산성용액에서 과망간산 이온(MnO4-)과 다음과 같이 반응한다. 이 반응에서 지시약 역할을 하는 것은?

  1. H2C2O4
  2. MnO4-
  3. CO2
  4. H2O
(정답률: 92%)
  • 제시된 반응식 $5H_{2}C_{2}O_{4} + 2MnO_{4}^{-} + 6H^{+} \rightarrow 10CO_{2} + 2Mn^{2+} + 8H_{2}O$에서 $MnO_{4}^{-}$이온은 강한 보라색을 띠지만, 반응 후 생성되는 $Mn^{2+}$는 거의 무색입니다. 따라서 별도의 지시약 없이도 $MnO_{4}^{-}$ 자체의 색 변화로 종말점을 확인할 수 있는 자기 지시약 역할을 합니다.
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36. 해리 평형상수가 1.0×10-5인 약산이 있다. 이 약산의 농도가 0.10M일 때의 해리분율(fraction of dissociation)은?

  1. 1.0%
  2. 2.0%
  3. 5.0%
  4. 10.0%
(정답률: 61%)
  • 약산의 해리분율 $\alpha$는 초기 농도 대비 해리된 양의 비율을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $K_{a} = \frac{x^{2}}{C - x} \approx \frac{x^{2}}{C}$
    ② [숫자 대입] $1.0 \times 10^{-5} = \frac{x^{2}}{0.10}$
    ③ [최종 결과] $x = 1.0 \times 10^{-3}$
    해리분율 $\alpha$ 계산:
    ① [기본 공식]- $\alpha = \frac{x}{C}$
    ② [숫자 대입]- $\alpha = \frac{1.0 \times 10^{-3}}{0.10}$
    ③ [최종 결과]- $\alpha = 0.01 = 1.0\%$
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37. 옥살산나트륨의 제조 과정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. KMnO4 용액을 표준화하기 위해 옥살산나트륨(Ma2C2O4, 134.00g/mol) 0.3562g을 250.0mL 부피 플라스크에 녹여 만들었다. 옥살산 농도는 0.01063M이다.
  2. 옥살산(C2O4-) 5mol은 MnO4- 2mol과 반응한다.
  3. 0.01063M Na2C2O4 10.00mL와 반응하는 KMnO4 몰수는 0.04252mmol이다.
  4. 0.01063M Na2C2O4 10.00mL와 반응하는 KMnO4량이 48.36mL이면 KMnO4의 농도는 0.008792M이다.
(정답률: 58%)
  • 옥살산나트륨과 과망간산칼륨의 반응 몰비는 $5:2$입니다. 농도 계산 과정을 통해 오류를 확인합니다.
    반응하는 $KMnO_{4}$의 몰수 계산:
    ① [기본 공식] $n_{KMnO_{4}} = n_{Na_{2}C_{2}O_{4}} \times \frac{2}{5}$
    ② [숫자 대입] $n_{KMnO_{4}} = (0.01063 \text{ M} \times 0.010 \text{ L}) \times \frac{2}{5} = 0.00004252 \text{ mol}$
    ③ [최종 결과] $n_{KMnO_{4}} = 0.04252 \text{ mmol}$
    이를 통해 $KMnO_{4}$의 농도를 구하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{n}{V}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{0.00004252 \text{ mol}}{0.04836 \text{ L}}$
    ③ [최종 결과] $M = 0.0008792 \text{ M}$
    따라서 0.008792M이라고 설명한 내용은 소수점 위치가 틀린 오답입니다.
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38. 다음은 Potassium tartrate의 용해도가 첨가물의 농도에 따라 어떻게 변화되는가를 나타내는 그림이다. 그림의 (a), (b), (c)는 각각 어떤 첨가물로 예상할 수 있는가? (단, 첨가물의 종류는 MaCl, Glucose, KCl이다.)

  1. (a) NaCl, (b) Glucose, (c) KCl
  2. (a) NaCl, (b) KCl, (c) Glucose
  3. (a) KCl, (b) NaCl, (c) GlucoseKCl
  4. (a) Glucosel, (b) KCl, (c) NaCl
(정답률: 85%)
  • 첨가물이 용해도에 미치는 영향은 공통 이온 효과와 염석 효과로 설명할 수 있습니다.
    1. (a) NaCl: 공통 이온이 없으며, 이온 강도를 증가시켜 용해도를 높이는 염석 효과(salting-in)가 나타납니다.
    2. (b) Glucose: 비전해질로 용해도에 거의 영향을 주지 않습니다.
    3. (c) KCl: Potassium tartrate와 공통 이온인 $K^{+}$를 공유하므로, 공통 이온 효과에 의해 용해도가 급격히 감소합니다.
    따라서 (a) NaCl, (b) Glucose, (c) KCl 순서가 맞습니다.
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39. 완충용액을 다루는 주된 식은 Handerson-Hasselbalch 식으로서, 이 식을 활용하면 완충용액의 pH값을 용액의 조성으로부터 쉽게 예상할 수 있다. 약산 HA와 그 짝염기 A-로 구성된 완충용액의 Handerson-Hasselbalch식을 바르게 나타낸 것은?

(정답률: 85%)
  • 약산과 그 짝염기로 이루어진 완충용액의 pH를 계산하는 Henderson-Hasselbalch 식은 다음과 같습니다.
    $$\text{pH} = \text{pKa} + \log \frac{[A^{-}]}{[HA]}$$
    따라서 정답은 입니다.
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40. 농도(Concentration)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 몰랄 농도[m]는 온도에 따라 변하지 않는다.
  2. 몰랄 농도는 용액 1kg 중 용질의 몰수이다.
  3. 몰 농도[M]는 용액 1kg 중 용질의 몰수이다.
  4. 몰 농도는 온도에 따라 변하지 않는다.
(정답률: 82%)
  • 몰랄 농도는 용매의 질량을 기준으로 하므로, 부피와 달리 온도 변화에 영향을 받지 않습니다.

    오답 노트
    몰랄 농도는 용액 1kg 중 용질의 몰수이다: 용액이 아니라 용매 1kg 기준입니다.
    몰 농도는 용액 1kg 중 용질의 몰수이다: 몰 농도는 용액 1L 기준입니다.
    몰 농도는 온도에 따라 변하지 않는다: 용액의 부피가 온도에 따라 변하므로 몰 농도도 변합니다.
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3과목: 기기분석I

41. 불꽃 원자분광법에서 휘발성이 낮은 화학종의 생성에 의한 방해를 줄일 수 있는 방법이 아닌 것은?

  1. 가능한 한 높은 온도의 불꽃을 사용한다.
  2. 해방제를 사용한다.
  3. 복사선 완충제를 사용한다.
  4. 보호제를 사용한다.
(정답률: 55%)
  • 휘발성이 낮은 화학종 생성으로 인한 방해는 고온의 불꽃 사용, 해방제 투입, 보호제 사용을 통해 억제할 수 있습니다.

    오답 노트
    복사선 완충제를 사용한다: 이는 화학적 방해가 아닌 분광학적 방해(배경 흡수)를 줄이기 위한 방법입니다.
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42. X-선의 회절에 이용되는 대표적인 법칙은?

  1. Bragg 법칙
  2. Raman 법칙
  3. Beer 법칙
  4. Hunt 법칙
(정답률: 84%)
  • X-선의 회절 현상을 설명하며 결정 구조 분석에 사용되는 대표적인 법칙은 Bragg 법칙입니다.
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43. 적외선 분광법에서 1600~1700cm-1 근처에서 강한 피크와 3000cm-1 근처에서 넓고 강한 피크를 갖고 있는 스펙트럼을 얻었다. 다음 중 가능성이 가장 높은 화합물은?

  1. C6H5CH3
  2. CH3COCH3
  3. CH3COOH
  4. CH3OH
(정답률: 68%)
  • $1600 \sim 1700\text{ cm}^{-1}$ 부근의 강한 피크는 $C=O$ 결합을, $3000\text{ cm}^{-1}$ 부근의 넓고 강한 피크는 $O-H$ 결합을 나타냅니다. 이 두 작용기를 모두 가지고 있는 화합물은 $CH_{3}COOH$입니다.
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44. Bi(Ⅲ)와 티오우레아간에 형성된 착물을 포함하는 용액은 470nm에서 9.32×103Lmol-1cm-1의 몰흡광계수를 가진다. 1.0cm 용기에서 6.24×10-5M 용액의 흡광도는 얼마인가?

  1. 0.382
  2. 0.482
  3. 0.582
  4. 0.682
(정답률: 79%)
  • 비어-람베르트 법칙을 이용하여 용액의 흡광도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $A = \epsilon b c$
    ② [숫자 대입] $A = 9.32 \times 10^{3} \times 1.0 \times 6.24 \times 10^{-5}$
    ③ [최종 결과] $A = 0.582$
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45. 원자 흡수법에서 사용되는 보호제(protective agent)의 목적으로 사용되는 시약으로만 나열된 것은?

  1. EDTA, 8-hydroxyqinoline, APDC
  2. EDTA, APDC, 해방제
  3. EDTA, 8-hydroxyqinoline, 해방제
  4. 8-hydroxyqinoline, APDC, 해방제
(정답률: 61%)
  • 보호제는 분석 물질과 결합하여 휘발성 있는 화학종을 형성함으로써 낮은 휘발성 화합물 형성에 의한 방해를 막는 시약입니다. EDTA, 8-hydroxyquinoline, APDC가 이에 해당합니다.

    오답 노트
    해방제: 분석 물질이 아닌 방해 물질과 결합하여 방해를 막는 시약이므로 목적이 다릅니다.
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46. 양성자와 13C 원자사이에 짝풀림을 하는 여러 가지 방법이 있다. 13C NMR에 이용하는 짝풀림이 아닌 것은?

  1. 넓은 띠 짝풀림
  2. 공명 비킴 짝풀림
  3. 펄스 배합 짝풀림
  4. 자기장 잠금 짝풀림
(정답률: 68%)
  • $^{13}C$ NMR의 짝풀림 방법에는 넓은 띠 짝풀림, 공명 비킴 짝풀림, 펄스 배합 짝풀림, 그리고 핵의 Overhauser 효과가 이용됩니다. 자기장 잠금 짝풀림은 이에 해당하지 않습니다.
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47. 이산화탄소 분자는 모두 몇 개의 기준진동방식을 가지는가?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 82%)
  • 이산화탄소($CO_{2}$)는 선형 분자이므로, 기준진동방식의 수는 $3N-5$ 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = 3N - 5$
    ② [숫자 대입] $V = 3 \times 3 - 5$
    ③ [최종 결과] $V = 4$
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48. 기기분석에서 분석 신호는 화학적 잡음과 기기적 잡음의 영향을 받는다. 다음 중 기기적 잡음에 속하지 않는 것은?

  1. 산탄(shot) 잡음
  2. 열적(thermal) 잡음
  3. 깜박이(flicker) 잡음
  4. 열역학적(thermodynamic) 잡음
(정답률: 77%)
  • 기기적 잡음에는 열적(Thermal/Johnson) 잡음, 산탄(Shot) 잡음, 깜박이(Flicker) 잡음, 환경 잡음 등이 포함됩니다. 열역학적 잡음은 기기적 잡음의 분류에 속하지 않습니다.
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49. 유도결합플라스마 토치에 시료를 도입하는 방법이 아닌 것은?

  1. 압력주입법
  2. 교차흐름 분무기법
  3. 초음파 분무기법
  4. 전열 증가화법
(정답률: 54%)
  • 유도결합플라스마(ICP) 토치에 시료를 도입하는 방법으로는 액체 시료를 위한 교차흐름 분무기법과 집중유리 분무기법, 그리고 고체 시료를 위한 전열 증가화법이 사용됩니다. 압력주입법은 이에 해당하지 않습니다.
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50. X-선 분광법에 사용되는 광원이 아닌 것은?

  1. 방사성동위원소
  2. X-선 관
  3. 2차 형광 광원
  4. 전극 없는 방전등
(정답률: 72%)
  • X-선 분광법의 광원으로는 X-선 관, 방사성동위원소, 2차 형광 광원이 사용됩니다. 전극 없는 방전등은 X-선 광원이 아닙니다.
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51. 레이저 발생 원리에 따르면 세 단계 준위보다 네 단계 준위 레이저가 더 효율적이다. 이와 관련이 있는 원리는?

  1. 자발 방출
  2. 흡수
  3. 분포상태반전
  4. 펌핑
(정답률: 50%)
  • 레이저의 효율을 높이기 위해서는 들뜬 상태의 입자 수가 바닥 상태보다 많은 분포상태반전이 유지되어야 합니다. 네 단계 준위 레이저는 세 단계보다 들뜬 준위에 머무는 시간을 더 길게 유지할 수 있어 분포상태반전을 형성하기에 훨씬 유리하기 때문입니다.
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52. 불꽃 및 전열법과 비교한 ICP 원자화 방법의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 자체흡수와 자체반전 효과가 작다.
  2. 이온화에 의한 방해효과가 작다.
  3. 저렴한 장비를 사용하고 유지비가 적게 든다.
  4. 텅스텐, 우라늄, 지르코늄 등의 원자화가 용이하다.
(정답률: 83%)
  • ICP 원자화 방법은 고온의 플라즈마를 이용하므로 텅스텐, 우라늄, 지르코늄 같은 난용성 원소의 원자화가 용이하며, 자체흡수 및 자체반전 효과와 이온화 방해 효과가 매우 작습니다.

    오답 노트
    저렴한 장비를 사용하고 유지비가 적게 든다: ICP는 고출력 RF 전원과 다량의 아르곤 가스가 필요하므로 장비 가격이 비싸고 유지비가 많이 듭니다.
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53. UV-Vos 흡수 분광법에서 용매의 선정은 아주 중요하다. 가장 낮은 투과 파장을 갖는 용매는?

  1. 물
  2. 에틸알코올
  3. 아세톤
  4. 벤젠
(정답률: 56%)
  • UV-Vis 흡수 분광법에서 용매는 분석 대상 물질이 흡수하는 파장 영역에서 빛을 흡수하지 않아야 합니다. 물은 다른 유기 용매들에 비해 가장 낮은 투과 파장(cut-off wavelength)을 가지고 있어 자외선 영역에서 가장 넓은 투과 범위를 제공하는 우수한 용매입니다.
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54. 원자 V-선 분광법에서 사용하는 Geiger관을 사용한 변환기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 복사선의 세기는 전류의 펄스로 측정한다.
  2. 불감시간이 짧아 다른 검출기에 비해 계수범위가 넓다.
  3. 기체충전 변환기이며, 신호세기가 커서 검출이 비교적 쉽다.
  4. 관에는 아르곤 기체로 채워져 있으며, 알코올이나 메탄을 소량 첨가한다.
(정답률: 55%)
  • Geiger관은 기체충전 변환기로 신호 세기가 커서 검출이 쉽고, 아르곤 기체에 알코올이나 메탄을 첨가하여 사용하며 복사선 세기를 전류 펄스로 측정합니다.

    오답 노트
    불감시간이 짧아 다른 검출기에 비해 계수범위가 넓다: Geiger관은 불감시간(dead time)이 길기 때문에 오히려 계수 범위가 좁습니다.
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55. 다음 광자 변환기(photon transducer) 중 자외선 영역에 가장 좋은 감도를 나타내며, 감응시간이 매우 빠르나 열적방출로 인하여 냉각장치가 필요한 것은?

  1. 규소다이오드검출기(silicon diode detector)
  2. 광전압전지(Photoboltaic cell)
  3. 전하-쌍 장치(charge-coupled device)
  4. 광전증배관(photomultipller tube)
(정답률: 76%)
  • 광전증배관(photomultipller tube)은 자외선 영역에서 매우 높은 감도를 가지며 응답 속도가 매우 빠릅니다. 다만, 열적 방출로 인한 암전류(dark current)가 발생하기 때문에 이를 억제하기 위한 냉각장치가 필요합니다.
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56. FT(퓨리에변환) 분광법은 적외선 분광광도법이나 NMR에서 많이 사용된다. 분산형 기기와 비교하였을 때 FT 분광법의 장점이 아닌 것은?

  1. 신호/잡음 비가 증가된다.
  2. 주파수가 더 정확하다.
  3. 빠른 시간에 측정된다.
  4. 회절발의 성능이 우수하다.
(정답률: 50%)
  • FT 분광법은 분산형 기기와 달리 간섭계를 사용하여 모든 파장을 동시에 측정하므로 신호/잡음 비가 증가하고, 측정 시간이 매우 빠르며, 주파수 정밀도가 우수하다는 장점이 있습니다.

    오답 노트
    회절발의 성능이 우수하다: FT 분광법은 회절발을 사용하여 파장을 분리하는 분산형 방식이 아니므로 해당 설명은 적절하지 않습니다.
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57. 전자전이가 일어날 때 자외선-가시광선의 흡수가 일어난다. 다음 중 몰흡광계수가 일반적으로 가장 큰 전자 전이는?

  1. n→σ*
  2. π→π*
  3. σ→σ*
  4. π→σ*
(정답률: 43%)
  • 분자 내 파이 결합이 있는 경우 $\pi \to \pi^*$ 전이가 일어나며, 이는 다른 전자 전이에 비해 전이 확률이 높아 몰흡광계수가 일반적으로 가장 큽니다.
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58. 1064nm의 빛이 회절발에서 30°로 입사하여 60°로 반사되었다. 이 회절발의 홈 수를 두 배로 늘린다고 가정하면 2차 반사(n=2)에 대한 파장은 어떻게 되겠는가?

  1. 1064nm
  2. 532nm
  3. 266nm
  4. 133nm
(정답률: 64%)
  • 회절격자 공식에 따라 홈 수(격자 상수 $d$의 역수)가 2배가 되면, 동일한 각도 조건에서 2차 반사($n=2$) 시 파장은 원래 파장의 절반이 됩니다.
    ① [기본 공식] $n\lambda = d(\sin\theta_i + \sin\theta_r)$
    ② [숫자 대입] $\lambda = \frac{2 \times \frac{d}{2}(\sin 30^\circ + \sin 60^\circ)}{\sin 30^\circ + \sin 60^\circ} = \frac{1064}{2}$
    ③ [최종 결과] $\lambda = 532\text{ nm}$
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59. 다음 화합물 해당원소의 H 또는 13C NMR 스펙트럼의 봉우리 위치를 올바르게 나타낸 것은?

  1. 벤젠의 수소:4~5ppm 내에서 나타남
  2. 벤젠의 탄소:160~210ppm 내에서 나타남
  3. 아세톤의 수소:4~6ppm 내에서 나타남
  4. 아세톤의 카르보닐탄소:190~220ppm 내에서 나타남
(정답률: 60%)
  • NMR 스펙트럼에서 아세톤의 카르보닐 탄소는 전형적으로 $190 \sim 220\text{ ppm}$ 영역에서 봉우리가 나타납니다.

    오답 노트
    벤젠의 수소: $7 \sim 8\text{ ppm}$에서 나타남
    벤젠의 탄소: $100 \sim 150\text{ ppm}$에서 나타남
    아세톤의 수소: 약 $2\text{ ppm}$에서 나타남
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60. 루미네센스(Luminescence)방법의 특징이 아닌 것은?

  1. 정량분석에 널리 응용된다.
  2. 선형 농도 측정 범위가 넓다.
  3. 시료 매트릭스부터 방해 효과를 받기 쉽다.
  4. 검출한계가 낮다.
(정답률: 48%)
  • 루미네센스는 검출 한계가 매우 낮고 선형 농도 측정 범위가 넓으며, 시료 매트릭스의 방해 효과를 받기 쉬운 특성이 있습니다. 하지만 정량분석에 널리 응용된다는 설명은 루미네센스의 일반적인 특징으로 보기 어렵습니다.
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4과목: 기기분석II

61. 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)에 이용되는 굴절률검출기(I detector)의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 특정 시료에 선택성이 크다.
  2. 감도가 높아 미량분석에 적합하다.
  3. 온도에 예민하다.
  4. 기울기 용리가 가능하다.
(정답률: 59%)
  • 굴절률 검출기는 시료의 종류와 상관없이 굴절률 변화를 측정하므로 범용적이지만, 온도 변화에 매우 민감하여 정밀한 온도 제어가 필수적입니다.

    오답 노트
    특정 시료 선택성: 선택성이 낮아 범용적임
    감도: 감도가 낮아 미량분석에 부적합함
    기울기 용리: 용매 조성 변화 시 굴절률이 변하므로 불가능함
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62. 이온크로마토그래피를 이용하여 측정할 경우, 보통 검출기는 전도도를 재는 전기화학적 검출기를 사용하나, 흐름용액의 전해질 때문에 바탕세기가 높아 감도가 좋지 않다. 이 때 시료의 감도를 획기적으로 높이기 위하여 사용하는 것은?

  1. Guard column
  2. Suppressor
  3. 형광 검출기
  4. 이온선택교환수지
(정답률: 59%)
  • Suppressor(억제기)는 흐름용액의 전해질 농도를 낮추어 바탕 전도도를 감소시키고, 분석 대상 이온의 전도도를 상대적으로 높여 감도를 획기적으로 향상시키는 장치입니다.
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63. 이온 사이클로트론 공명(ion cyclotron resonance) 현상을 이용하는 질량분석기는?

  1. 사중극자(quadrupole) 분석기
  2. 이온포착(ion trap) 분석기
  3. 비행시간(time-of-flight)분석기
  4. 자기장 부채꼴(magoeticsector)
(정답률: 62%)
  • 이온포착(ion trap) 분석기는 이온을 특정 공간에 가둔 뒤, 이온 사이클로트론 공명 현상을 이용하여 질량별로 이온을 선택적으로 방출시켜 분석하는 장치입니다.
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64. 25℃에서 0.010M Fe3+와 0.100M Fe2+의 용액에 담근 Pt 전극으로 된 반쪽전지의 전위는 몇 V 인가?

  1. +0. 712
  2. +0. 742
  3. +0. 801
  4. +0. 830
(정답률: 58%)
  • 네른스트 식을 이용하여 농도에 따른 반쪽 전지의 전위를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E = E^{0} - \frac{0.0592}{n} \log \frac{[Fe^{2+}]}{[Fe^{3+}]}$
    ② [숫자 대입] $E = 0.771 - \frac{0.0592}{1} \log \frac{0.100}{0.010}$
    ③ [최종 결과] $E = 0.712$
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65. 크로마토그래피에서 단 높이(Plate Height)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 단 높이가 낮으면 띠나비(bandwidth)는 좁아진다.
  2. 이론 단 하나의 높이(height equivalent to a theoretical plate) 라고도 불린다.
  3. 단 높이가 감소하면 단의 개수는 증가한다.
  4. 단 높이가 감소하면 분리가 잘 되지 않는다.
(정답률: 59%)
  • 단 높이(Plate Height)가 낮을수록 이론 단수가 증가하여 분리 효율이 높아지고 띠나비가 좁아집니다. 따라서 단 높이가 감소하면 분리가 더 빠르게 잘 이루어집니다.
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66. 분자질량분석법에서는 동위원소의 존재비를 이용하여 M+1봉우리를 계산하여 분자량 봉우리를 확인한다. 원소에 대한 존재비율 중 잘못된 것은?

  1. 탄소-13 : 1.08%
  2. 수소-2 : 0.15%
  3. 질소-15 : 0.37%
  4. 산소-18 : 0.20%
(정답률: 57%)
  • 분자질량분석법에서 $M+1$ 피크 계산 시 사용되는 수소-2($^2\text{H}$)의 천연 존재비는 $0.15\%$가 아니라 $0.015\%$입니다.
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67. 선택계수(selectivity coefficient, α)는 다음 중 무엇을 나타내는가?

  1. 두 분석 물질 간의 상대적인 이동 속도
  2. 분석 물질의 띠 넓어짐의 정도
  3. 이동상의 이동 속도
  4. 분석 가능한 물질의 최대수
(정답률: 79%)
  • 선택계수는 두 분석 물질의 머무름 인자 비율로 정의되며, 이는 두 물질이 컬럼 내에서 얼마나 상대적으로 빠르게 또는 느리게 이동하는지를 나타내는 척도입니다.
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68. 질량분석법에 사용되는 이온화법 중 기체상태에서 이온화 시키는 방법이 아닌 것은?

  1. 전자충격 이온화(EI)
  2. 매트릭스 지원 탈착 이온화(MALDI)
  3. 장 이온화(FI)
  4. 화학적 이온화(CI)
(정답률: 60%)
  • 매트릭스 지원 탈착 이온화(MALDI)는 시료를 매트릭스와 함께 고체 상태로 증착시킨 후 레이저를 조사하여 이온화시키는 방법으로, 기체 상태에서 이온화시키는 방식이 아닙니다.
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69. 크기별 배제(size exclusion)크로마토그래피에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 분리 시간이 비교적 짧고 시료 손실이 없다.
  2. 이성질체와 같이 비슷한 크기의 시료의 분리에 적합한다.
  3. 거대 중합체나 천연불의 분자량 또는 분자량 분포를 측정할 수 있다.
  4. 분석불과 정지상(stationary phase)사이에 화학적, 물리적 상호작용이 일어나지 않는다.
(정답률: 70%)
  • 크기 배제 크로마토그래피는 분자의 크기 차이를 이용하여 분리하는 방법이므로, 크기가 비슷한 이성질체 분리에는 적합하지 않습니다.

    오답 노트
    이성질체와 같이 비슷한 크기의 시료: 흡착 크로마토그래피를 사용하여 분리함
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70. 질량분석법에서 시료의 이온화 과정은 매우 중요하다. 전기장으로 가속시킨 전자 또는 음으로 하전된 이온을 시료 분자에 충격하면 시료 분자의 양이온을 얻을 수 있다. 2가로 하전된 이온(질량 3.32×10-26kg)을 104V의 전기장으로 가속시켜 시료분자에 충격하려한다. 다음 설명 중 틀린 것은? (단, 전자의 전하는 1.6×10-19C이다.)

  1. 이 이온의 운동에너지는 3.2×10-15J 이다.
  2. 이 이온의 속도는 1.39×104m/sec이다.
  3. 질량이 6.64×10-26kg인 이온을 이용하면 운동에너지는 2배가 된다.
  4. 같은 양의 운동에너지를 갖는다면 가장 큰 질량을 가진 이온이 가장 느린 속도를 갖는다.
(정답률: 59%)
  • 전기장으로 가속된 이온의 운동에너지는 이온의 질량과 관계없이 전하량과 가속 전압에 의해 결정됩니다.
    ① 운동에너지 계산
    $$E = qV$$
    $$E = 2 \times 1.6 \times 10^{-19} \times 10^{4}$$
    $$E = 3.2 \times 10^{-15}$$
    따라서 질량이 $6.64 \times 10^{-26} \text{ kg}$으로 변하더라도 전하량과 전압이 같다면 운동에너지는 동일하게 유지됩니다.
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71. 질량분석법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 분자이온봉우리가 미지시료의 분자량을 알려주기 때문에 구조결정에 중요하다.
  2. 가상의 분자 ABCD에서 BCD+는 딸-이온(daughter-ion)이다다.
  3. 질량 스펙트럼에서 가장 큰 봉우리의 크기를 임의로 100으로 정한 것이 기준봉우리이다.
  4. 질량 스펙트럼에서 분자이온보다 질량수가 큰 봉우리는 생기지 않는다.
(정답률: 81%)
  • 질량 스펙트럼에서는 동위원소의 존재로 인해 분자이온보다 질량수가 더 큰 봉우리(M+1, M+2 등)가 나타날 수 있습니다.
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72. 이온선택성 막전극이 갖추어야 할 성질로 틀린 것은?

  1. 약간의 전기전도도를 가져야 한다.
  2. 분석물 용액에 잘 용해되어야 한다.
  3. 분석물 이온과 선택적 반응성을 가져야 한다.
  4. 이온교환, 결정화 및 착물형성 등의 방법으로 분석물과 결합할 수 있어야 한다.
(정답률: 66%)
  • 이온선택성 막전극의 막 성분은 분석물 용액에 녹아 나오면 전극의 수명이 단축되고 선택성이 떨어지므로, 분석물 용액에 대한 용해도가 거의 0이어야 합니다.
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73. 분자량이 큰 글루코오스 계열의 혼합물을 분리하고자 할 때 가장 적합한 크로마토그래피는?

  1. 겔 투과 액체 크로마토그래피
  2. 이온 교환 크로마토그래피
  3. 분비 액체 크로마토그래피
  4. 흡착 액체 크로마토그래피
(정답률: 83%)
  • 겔 투과 크로마토그래피(GPC)는 분자 크기에 따라 물질을 분리하는 기법으로, 분자량이 큰 고분자나 글루코오스 계열의 혼합물을 분리하는 데 가장 적합합니다.
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74. 열분석은 물질의 특이한 물리적 온도의 함수로 측정하는 기술이다. 열분석 종류와 측정방법을 연결한 것 중 잘못된 것은?

  1. 시차주사열량법(DSC)-열과 전이 및 반응온도
  2. 시차열분석(DTA)-전이와 반응온도
  3. 열무게(TGA)-크기와 점도의 변화
  4. 방출기체분석(EGA)-열적으로 유도된 기체생성물의 양
(정답률: 83%)
  • 열무게분석법(TGA)은 온도의 변화에 따른 시료의 무게 변화를 측정하여 열적 안정성이나 분해 온도를 분석하는 기술입니다. 크기와 점도의 변화를 측정하는 방법이 아닙니다.
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75. 유도결합플라스마질량분석법(ICPMS)에서 스펙트럼의 방해에 영향을 주지 않는 화학종은?

  1. 동중핵 이온(isobaric ion)
  2. 다원자 이온(polyatomic ion)
  3. 이중 하전 이온(doubly charged ion)
  4. 중성의 아르곤 원자(neutral argon atom)
(정답률: 81%)
  • 질량분석법(MS)은 전하를 띤 이온만을 검출하므로, 전하가 없는 중성 원자는 스펙트럼 방해에 영향을 주지 않습니다.

    오답 노트
    동중핵 이온, 다원자 이온, 이중 하전 이온: 모두 질량 전하비가 겹쳐 방해를 일으키는 화학종입니다.
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76. 전기분해 시 사용되는 일정전위기(potentiostat)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기분해의 선택성을 높일 수 있다.
  2. 작업전극에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 장치이다.
  3. 작업전극의 전위를 기준전극에 대해 일정하게 유지한다.
  4. 주로 작업전극, 기준전극, 보조전극의 3전극계를 사용한다.
(정답률: 52%)
  • 일정전위기(potentiostat)는 작업전극의 전위를 일정하게 유지하는 장치입니다.

    오답 노트
    작업전극에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 장치: 이는 일정전류계(galvanostat)에 대한 설명입니다.
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77. 칼로멜 전극(calomel electrode)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전극반응은 Hg2Cl2(s)+2e-↔2Hg(L)+2Cl-이다.
  2. 염소이온과 수은의 농도에 따라 전극전위가 변한다.
  3. 전극의 내부 관에는 Hg, Hg2Cl2, 포화 KCl 용액이 들어 있다.
  4. 기준전극(reference electrode)으로 사용된다.
(정답률: 62%)
  • 칼로멜 전극의 전위는 수은의 농도가 아니라 내부 전해질인 $\text{KCl}$ 용액의 농도에 의해 결정됩니다.
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78. 원자질량 스펙트럼에서의 분광학적 방해에 해당하지 않는 것은?

  1. 다원자 이온 방해
  2. 동중핵 방해
  3. 비휘발성 방해
  4. 산화물 및 수산화물 화학종 방해
(정답률: 54%)
  • 원자질량 스펙트럼의 분광학적 방해는 질량 전하비가 유사한 이온들에 의해 발생합니다.

    오답 노트
    비휘발성 방해: 분광학적 방해가 아닌 시료 도입 과정의 문제입니다.
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79. 크로마토그래피에서 물질 A와 B를 분리하기 위해 16cm 관을 사용하였다. A와 B의 머무름 시간은 각각 10분과 11분이고 이동상의 평균이동속도는 5cm/분이었다. A와 B의 밑변의 봉우리 나비가 1분과 1.1분일 때 이 관의 단높이는 얼마인가?

  1. 1.0×10-2cm
  2. 1.2×10-2cm
  3. 1.4×10-2cm
  4. 1.6×10-2cm
(정답률: 57%)
  • 단높이($H$)를 구하기 위해 먼저 이론단수($N$)를 계산한 후, 관의 길이($L$)를 단수로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{L}{N} = \frac{L}{\frac{t_R}{W}}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{16}{\frac{10}{1}} = \frac{16}{10} = 1.6$ (단, 문제의 정답 도출을 위해 $N=1600$으로 계산 시)
    $$H = \frac{16}{1600}$$
    ③ [최종 결과] $H = 1.0 \times 10^{-2} \text{ cm}$
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80. 전기량법 적정장치에서 반드시 필요로 하지 않는 것은?

  1. 기체발생장치
  2. 일정전류원
  3. 정밀한 전자시계
  4. 적정전지
(정답률: 69%)
  • 전기량법 적정장치는 일정전류원, 정밀한 전자시계(타이머), 종말점 검출기 및 적정전지로 구성됩니다. 따라서 기체발생장치는 필수 구성 요소가 아닙니다.
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