화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2014-03-02)

화학분석기사(구) 2014-03-02 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2014-03-02 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 0.10M KNO3 용액에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 이 용액 0.10L에는 6.0×1023개의 K+ 이온들이 존재한다.
  2. 이 용액 0.10L에는 1.0몰의 K+ 이온들이 존재한다.
  3. 이 용액 0.10L에는 0.010몰의 K+ 이온들이 존재한다.
  4. 이 용액 0.10L에는 6.0×1022개의 K+ 이온들이 존재한다.
(정답률: 86%)
  • 몰 농도의 정의에 따라 용액의 부피와 농도를 곱하여 용질의 몰수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $n = M \times V$
    ② [숫자 대입] $n = 0.10 \times 0.10$
    ③ [최종 결과] $n = 0.010\text{ mol}$
    따라서 이 용액 $0.10\text{L}$에는 $0.010\text{몰}$의 $K^{+}$이온들이 존재합니다.
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2. 다음 중 수소의 질량 백분율(%)이 가장 큰 것은?

  1. HCl
  2. H2O
  3. H2SO4
  4. H2S
(정답률: 92%)
  • 각 화합물의 분자량 대비 수소의 질량 비율을 계산하여 비교합니다.
    ① [기본 공식] $\text{질량 백분율} = \frac{\text{성분 원소의 총 질량}}{\text{화합물의 분자량}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{HCl} = \frac{1}{36.5} \times 100 \approx 2.7\%$
    $$\text{H}_2\text{O} = \frac{2}{18} \times 100 \approx 11.1\%$$
    $$\text{H}_2\text{SO}_4 = \frac{2}{98} \times 100 \approx 2.0\%$$
    $$\text{H}_2\text{S} = \frac{2}{34} \times 100 \approx 5.9\%$$
    ③ [최종 결과] $\text{H}_2\text{O} \text{ 가 가장 큼}$
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3. 다음 물질을 전해질의 세기가 강한 것부터 약해지는 순서로 나열한 것은?

  1. NaCl＞CH3COCH3＞NH3
  2. NaCl＞NH3＞CH3COCH3
  3. CH3COCH3＞NH3＞NaCl
  4. CH3COCH3＞NaCl＞NH3
(정답률: 85%)
  • 수용액 상태에서 이온화도가 높을수록 강한 전해질입니다. $\text{NaCl}$은 강전해질(염), $\text{NH}_3$는 약전해질(약염기), $\{ \text{CH}_3\text{COCH}_3 \text{(아세톤)}$은 비전해질입니다.
    따라서 전해질의 세기는 $\text{NaCl} > \text{NH}_3 > \text{CH}_3\text{COCH}_3$ 순입니다.
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4. 다음 중 산-염기 반응의 쌍이 아닌 것은?

  1. C2H5OH+HCOOH
  2. CH3COOH+NaOH
  3. CO2+NaOH
  4. H2CO3+Ca(OH)2
(정답률: 70%)
  • 산-염기 반응은 산과 염기가 반응하여 염과 물을 생성하는 반응입니다. $\text{C}_{2}\text{H}_{5}\text{OH}$(에탄올)와 $\text{HCOOH}$(폼산)의 반응은 산-염기 반응이 아니라, 카복시산과 알코올이 반응하여 에스터와 물이 생성되는 탈수축합반응입니다.
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5. 다음 물질을 녹이고자 할 때, 물(H2O)과 사염화탄소(CCl4)중에서 물(H2)에 더욱 잘 녹을 것이라고 예상되는 물질을 모두 나타낸 것은?

  1. (a), (b)
  2. (b), (c)
  3. (a), (b), (c)
  4. (b), (c), (d)
(정답률: 84%)
  • 물은 극성 용매이므로 '끼리끼리 녹는다'는 원리에 따라 극성 물질이나 이온성 물질이 잘 녹습니다.
    $\text{CH}_3\text{COOH}$ (아세트산)는 극성 분자이며, $\text{NH}_4\text{NO}_3$ (질산암모늄)는 이온성 물질이므로 물에 매우 잘 녹습니다.

    오답 노트
    $\text{CO}_2$: 무극성 분자
    $\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$: 무극성 탄화수소
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6. 1.00g의 아세탈렌이 완전히 연소할 때 생성되는 이산화탄소의 부피는 표준상태에서 몇 L인가? (단, 모든 기체는 이상기체라 가정한다.)

  1. 1.225L
  2. 1.725L
  3. 2.225L
  4. 2.725L
(정답률: 82%)
  • 아세틸렌의 연소 반응식을 통해 생성되는 이산화탄소의 몰수를 구한 뒤, 표준상태의 기체 몰부피를 곱하여 전체 부피를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = n \times 22.4$
    ② [숫자 대입] $V = (\frac{1.00}{26} \times \frac{4}{2}) \times 22.4$
    ③ [최종 결과] $V = 1.725$ L
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7. 산과 염기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 아레니우스 염기는 물에 녹으면 해리되어 수산화이온을 내놓는 물질이다.
  2. 아레니우스 산은 물에 녹으면 해리되어 수소이온을 내놓는 물질이다.
  3. 염기는 리트머스의 색깔을 파란색에서 빨간색으로 변화시킨다.
  4. 산은 마그네슘, 아연 등의 금속과 반응하여 수소기체를 발생시킨다.
(정답률: 92%)
  • 염기는 리트머스 종이를 빨간색에서 푸른색으로 변화시키는 성질이 있습니다.

    오답 노트
    염기는 물에 녹아 수산화이온을 내놓으며, 산은 물에 녹아 수소이온을 내놓고 금속과 반응하여 수소기체를 발생시킵니다.
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8. 이소프로필알코올(isopropyl alcohol)을 옳게 나타낸 것은?

  1. CH3-CH2-OH
  2. CH3-CH(OH)-CH3
  3. CH3CH(OH)-CH2-CH3
  4. CH3CH2-CH2-OH
(정답률: 88%)
  • 이소프로필알코올은 2번 탄소에 하이드록시기($-OH$)가 결합한 2차 알코올 구조인 $CH_{3}-CH(OH)-CH_{3}$입니다.
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9. H2C2O4에서 C의 산화수는?

  1. +1
  2. +2
  3. +3
  4. +4
(정답률: 91%)
  • 화합물 전체의 산화수 합은 $0$이라는 원리를 이용합니다. $H_{2}C_{2}O_{4}$에서 $H$의 산화수는 $+1$, $O$의 산화수는 $-2$입니다.
    ① [기본 공식] $2(H) + 2(C) + 4(O) = 0$
    ② [숫자 대입] $2(+1) + 2(C) + 4(-2) = 0$
    ③ [최종 결과] $C = +3$
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10. 수소연료전지에서 전기를 생산할 때의 반응식이 다음과 같을 때 10g의 H2와 160g의 O2가 반응하여 생성된 물은 몇 그램인가?

  1. 90g
  2. 100g
  3. 110g
  4. 120g
(정답률: 88%)
  • 화학 반응식 $2H_{2} + O_{2} \rightarrow 2H_{2}O$에 따라 반응물의 몰수를 계산하여 한계 반응물을 찾고 생성물의 질량을 구합니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{mass}{MW}$ 및 $$mass = n \times MW$$
    ② [숫자 대입] $H_{2} : \frac{10}{2} = 5\text{ mol}, \quad O_{2} : \frac{160}{32} = 5\text{ mol}$
    반응비가 $2:1$이므로 $H_{2}$가 한계 반응물이며, 생성되는 $H_{2}O$는 $5\text{ mol}$입니다.
    $$mass = 5 \times 18$$
    ③ [최종 결과] $mass = 90\text{ g}$
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11. 다음 두 반응의 평형상수 K값은 온도가 증가하면 어떻게 되는가?

  1. (a), (b) 모두 증가
  2. (a), (b) 모두 감소
  3. (a) 증가, (b) 감소
  4. (a) 감소, (b) 증가
(정답률: 80%)
  • 르샤틀리에 원리에 따라 온도가 증가하면 에너지를 흡수하는 흡열 반응 방향으로 평형이 이동하여 평형상수 $K$가 증가하고, 발열 반응은 반대로 $K$가 감소합니다.
    반응 (a)는 $\Delta H^\circ = 58\text{kJ}$인 흡열 반응이므로 온도가 증가하면 $K$가 증가하고, 반응 (b)는 $\Delta H^\circ = -198\text{kJ}$인 발열 반응이므로 온도가 증가하면 $K$가 감소합니다.
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12. 원자에 공통적으로 있는 입자이며 단위 음전하를 갖고 가장 가벼운 양성자 질량의 약 1/2000 정도로 매우 작은 질량을 갖는 것은?

  1. 원자
  2. 전자
  3. 미립자
  4. 중성자
(정답률: 93%)
  • 전자는 원자핵 주위를 도는 입자로, 단위 음전하($-1$)를 가지며 질량이 양성자의 약 $1/1836$배로 매우 가벼운 것이 특징입니다.
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13. 0.3M의 황산용액 농도를 노르말 농도로 환산하면?

  1. 0.3N
  2. 0.6N
  3. 0.9N
  4. 1.2N
(정답률: 85%)
  • 노르말 농도는 몰농도에 해당 물질의 당량수(황산의 경우 $H^+$이온 2개를 내놓으므로 2)를 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $N = M \times n$
    ② [숫자 대입] $N = 0.3 \times 2$
    ③ [최종 결과] $N = 0.6\text{N}$
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14. 다음 중 비금속의 특징이 아닌 것은?

  1. 전기 전도성을 띄지 않는다.
  2. 공유결합을 통해 서로 결합할 수 있다.
  3. 금속과 반응하여 음이온을 형성하려는 경향이 있다.
  4. 주기율표의 왼쪽 윗부분에 배치되어 있다.
(정답률: 84%)
  • 비금속 원소는 일반적으로 주기율표의 오른쪽 윗부분(헬륨 제외)에 배치되어 있으며, 왼쪽 윗부분은 알칼리 금속과 알칼리 토금속 등 금속 원소들이 배치되는 영역입니다.

    오답 노트
    전기 전도성을 띄지 않는다: 비금속의 일반적 특징
    공유결합을 통해 서로 결합할 수 있다: 비금속 간 결합 방식
    금속과 반응하여 음이온을 형성하려는 경향이 있다: 비금속의 전기음성도가 커서 전자를 얻으려는 성질
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15. 아스파탐(C14H18N2O5) 7.3g에 들어있는 질소 원자의 개수는 약 얼마인가?

  1. 3.0×1022
  2. 1.5×1022
  3. 7.5×1021
  4. 3.7×1021
(정답률: 64%)
  • 아스파탐의 몰수를 구한 뒤, 분자 1개당 포함된 질소 원자의 수와 아보가드로 수를 곱하여 전체 질소 원자 수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{원자 수} = \frac{\text{질량}}{\text{분자량}} \times \text{분자 내 원자 수} \times N_A$
    ② [숫자 대입] $\text{원자 수} = \frac{7.3}{294} \times 2 \times 6.023 \times 10^{23}$
    ③ [최종 결과] $\text{원자 수} = 3.0 \times 10^{22}$
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16. 다음 중에서 격자에너지(lattice energy)가 가장 작은 것은?

  1. LiF
  2. KF
  3. Csl
  4. NaBr
(정답률: 63%)
  • 격자 에너지는 이온 전하량의 곱에 비례하고, 이온 반지름의 합(거리)에 반비례합니다.
    제시된 화합물들은 모두 $\pm 1$가 이온의 결합이므로, 이온 반지름이 가장 큰 $\text{CsI}$($\text{Cs}^+$와 $\text{I}^-$ 모두 반지름이 매우 큼)가 정전기적 인력이 가장 약해 격자 에너지가 가장 작습니다.
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17. 다음 원자나 이온 중 3개의 홀전자를 가지는 것은?

  1. N
  2. O
  3. Al
  4. S2-
(정답률: 89%)
  • 원자의 전자 배치를 통해 홀전자 수를 확인합니다.
    N(질소, 원자번호 7)의 전자 배치는 $1s^2 2s^2 2p^3$이며, $2p$ 오비탈에 3개의 전자가 각각 하나씩 채워져 홀전자가 3개입니다.

    오답 노트
    O: 홀전자 2개
    Al: 홀전자 1개
    S2-: 홀전자 0개
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18. 다음 유기 화합물의 명칭 중 틀린 것은?

  1. CH2=CH2의 중합체는 폴리스티렌이다.
  2. CH2=CH-CN의 중합체는 폴리아크릴로니트릴이다.
  3. CH2=CHOCOCH3의 중합체는 폴리아세트산비닐이다.
  4. CH2=CHCl의 중합체는 폴리염화비닐이다.
(정답률: 76%)
  • 단량체의 구조와 중합체의 명칭을 매칭하는 문제입니다.
    $\text{CH}_2=\text{CH}_2$의 중합체는 폴리에틸렌입니다. 폴리스티렌은 스티렌($\text{CH}_2=\text{CH}(\text{C}_6\text{H}_5)$)의 중합체입니다.
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19. 다음 반응에서 평형 이동의 방향이 오른쪽이 아닌 것은?

  1. [HF]의 증가
  2. [F-]의 감소
  3. NaOH 첨가
  4. NaF 첨가
(정답률: 68%)
  • 르샤틀리에 원리에 따라 평형 상태의 계에 변화를 주면 그 변화를 상쇄하는 방향으로 평형이 이동합니다.
    반응식: $HF(aq) \rightleftharpoons H^+(aq) + F^-(aq)$
    NaF를 첨가하면 생성물인 $F^-$의 농도가 증가하므로, 이를 감소시키기 위해 평형은 왼쪽(역반응 방향)으로 이동합니다.

    오답 노트
    HF의 증가: 반응물 증가 $\rightarrow$ 오른쪽 이동
    F-의 감소: 생성물 감소 $\rightarrow$ 오른쪽 이동
    NaOH 첨가: $OH^-$가 $H^+$와 반응하여 제거 $\rightarrow$ 오른쪽 이동
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20. 기체에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 동일한 온도 조건에서는 이상기체의 압력과 부피의 곱이 일정하게 유지되며 치를 Boyle의 법칙이라 한다.
  2. 기체 분자 운동론에 의해 기체의 절대온도는 기체 입자의 평균 운동 에너지의 척도로 나타낼 수 있다.
  3. van der Waals는 보정된 압력과 보정된 부피를 이용하여 이상기체 방정식을 수정, 이상기체 법칙을 정확히 따르지 않는 실제 기체에 대한 방정식을 유도하였다.
  4. 기체의 분출(effusion) 속도는 입자 질량의 제곱근을 정비례하여 미를 Graham의 확산법칙이라 한다.
(정답률: 82%)
  • 그레이엄의 확산 법칙에 따르면, 기체의 분출 속도는 기체 분자량(질량)의 제곱근에 반비례합니다.

    오답 노트
    기체의 분출(effusion) 속도는 입자 질량의 제곱근을 정비례하여 미를 Graham의 확산법칙이라 한다: 정비례가 아니라 반비례 관계이므로 틀린 설명입니다.
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2과목: 분석화학

21. Agl의 용해도곱은 8.3×10-17이다. 50.0mL의 0.1M I-를 0.050M Ag+-로 적정하였다. Ag+용액을 110.0mL 가했을 때 Ag+의 농도는?

  1. 0.050M
  2. 3.1×10-3M
  3. 5.0×10-10M
  4. 2.3×10-14M
(정답률: 59%)
  • $\text{Ag}^+$와 $\text{I}^-$는 $1:1$로 반응하여 침전되므로, 반응 후 남은 $\text{Ag}^+$의 몰수를 전체 부피로 나누어 농도를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Concentration} = \frac{\text{mol}_{\text{Ag}^+ \text{ initial}} - \text{mol}_{\text{I}^- \text{ initial}}}{\text{Total Volume}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Concentration} = \frac{(0.050 \times 110.0) - (0.1 \times 50.0)}{50.0 + 110.0}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Concentration} = 3.1 \times 10^{-3}\text{M}$$
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22. 다음 전기화학의 기본 개념과 관련한 설명 중 틀린 것은?

  1. 1주울의 에너지는 1암페어의 전류가 전위차가 1볼트인 점들 사이를 이동할 때 얻거나 잃는 양이다.
  2. 산화환원 반응(redox reaction)은 전자가 한 화학종에서 다른 화학종으로 옳아가는 것을 의미한다.
  3. 전지 전압은 전기화학 반응에 대한 자유 에너지 변화에 비례한다.
  4. 전류는 전기화학 반응의 반응속도에 비례한다.
(정답률: 66%)
  • 에너지(줄, $\text{J}$)의 정의는 전하량($\text{C}$)과 전위차($\text{V}$)의 곱이며, 전류($\text{A}$)를 사용할 경우 시간 개념이 반드시 포함되어야 합니다.

    오답 노트
    1주울의 에너지는 1암페어의 전류가 전위차가 1볼트인 점들 사이를 이동할 때 얻거나 잃는 양이다: $1\text{s}$ 동안 흘렀을 때의 에너지라는 시간 조건이 누락되어 틀린 설명입니다.
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23. CaF2로 포화된 0.25M NaF 용액에서 이루어지는 화학반응이 아닌 것은?

  1. NaF→Na++F-
  2. NaF+H2O→NaOH+HF
  3. F-+H2O↔HF+OH-
  4. CaF2↔Ca2+2F-
(정답률: 53%)
  • $\text{NaF}$는 강전해질이며, $\text{NaOH}$ 역시 강염기로서 수용액에서 거의 $100\%$이온화됩니다. 따라서 $\text{NaF} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{NaOH} + \text{HF}$ 반응은 정반응이 일어나기 매우 어려우며, 실제로는 역반응 방향으로 진행됩니다.
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24. 완충용액은(buffer solution)은 pH 변화를 억제하는 용액이다. 이 때 pH 변화를 얼마나 잘 막는지에 대한 척도로서 사용하는 완충용량(buffer capacity)에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 완충용액 1.00L을 pH 1단위만큼 변화시킬 수 있는 센 산이나 센 염기의 몰수
  2. 완충용액의 구성 성분이 약한 1.00L의 pH를 1단위만큼 변화시킬 수 있는 짝염기의 몰수
  3. 완충용액 1.00L를 pH 1단위만큼 변화시킬 수 있는 약한 산 또는 그의 짝염기 몰수
  4. 완충용액 중 짝염기에 대한 산의 농도비가 1이 되는데 필요한 약한 산의 몰수
(정답률: 71%)
  • 완충용량(buffer capacity)이란 완충용액이 외부에서 가해진 산이나 염기에 의해 pH 변화를 얼마나 잘 억제하는지를 나타내는 척도입니다. 따라서 완충용액 $1.00\text{L}$의 pH를 $1$단위만큼 변화시키는 데 필요한 강산 또는 강염기의 몰수로 정의합니다.
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25. 성분이온 중 한 가지 이상이 용액 중에 들어있는 경우 그 염의 용해도가 감소하는 현상을 공통이온 효과라고 한다. 다음 중 공통이온 효과와 가장 관련이 있는 원리[법칙]는?

  1. 파울리(Pauli)의 배타원리
  2. 비어(Beer)의 법칙
  3. 패러데이(Faraday) 법칙
  4. 르 샤틀리에(Le Chatelier) 원리
(정답률: 86%)
  • 공통이온 효과는 용액에 이미 존재하는 이온과 동일한 이온을 추가했을 때, 평형이 농도 변화를 상쇄하는 방향으로 이동하여 용해도가 감소하는 현상입니다. 이는 외부 조건 변화에 대응하여 새로운 평형 상태로 이동한다는 르 샤틀리에 원리에 근거합니다.
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26. 다음 산화-환원 반응에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 산화-환원 반응은 전자가 한 화학종에서 다른 화학종으로 이동하는 반응이다.
  2. 산화는 전자를 잃는 반응이다.
  3. 환원제는 다른 화학종으로부터 전자를 받는다.
  4. 산화-환원 반응에 관계된 전자를 전기회로를 통해 흐르게 하면 측정된 전압과 전류로부터 반응에 대한 정보를 얻을 수 있다.
(정답률: 83%)
  • 환원제는 다른 물질을 환원시키는 물질로, 자신은 전자를 잃고 산화되는 성질을 가집니다.

    오답 노트
    환원제는 다른 화학종으로부터 전자를 받는다: 환원제는 전자를 주는(잃는) 물질입니다.
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27. 0.100M CH3COOH 용액 50.0mL를 0.0500M NaOH로 적정 시 가장 적합한 지시약은?

  1. 메틸오렌지
  2. 페놀프탈레인
  3. 브로모크레졸그린
  4. 메틸레드
(정답률: 84%)
  • 약산인 $\text{CH}_3\text{COOH}$를 강염기인 $\text{NaOH}$로 적정하면 당량점에서 생성되는 염의 가수분해로 인해 용액이 염기성($pH > 7$)을 띱니다. 따라서 변색 범위가 염기성 영역에 있는 페놀프탈레인이 가장 적합합니다.
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28. 25℃에서 0.050M KCl 수용액의 H+의 활동도는 얼마인가? (단, H+와 OH-의 활동도 계수는 이온세기가 0.05M 일 때는 각각 0.86과 0.81이고, 이온세기가 0.10M 일 때는 각각 0.83과 0.76이다.)

  1. 1.03×10-7
  2. 1.05×10-7
  3. 1.15×10-7
  4. 1.20×10-7
(정답률: 45%)
  • 물의 이온곱 상수 $K_w$를 활동도로 나타내어 $\text{H}^+$의 활동도를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $K_w = \gamma_{H^+} [H^+] \times \gamma_{OH^-} [OH^-]$
    ② [숫자 대입] $1.0 \times 10^{-14} = 0.86 \times [H^+] \times 0.81 \times [H^+]$
    ③ [최종 결과] $a_{H^+} = 0.86 \times 1.19 \times 10^{-7} = 1.03 \times 10^{-7}$
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29. 다음 화학평형식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 이 반응을 나타내는 평형상수는 KSP라고 하며 용해도상수 또는 용해도곱상수라고도 한다.
  2. 이 용액에 Cl-이온을 첨가하면 용해도는 감소한다.
  3. 온도를 증가시키면 KSP는 변한다.
  4. 이 용액에 Cl-이온을 첨가하면 KSP는 감소한다.
(정답률: 66%)
  • 용해도곱상수 $K_{sp}$는 오직 온도에 의해서만 변하는 상수입니다. $\text{Hg}_2\text{Cl}_2(s) \rightleftharpoons \text{Hg}_2^{2+}(aq) + 2\text{Cl}^-(aq)$ 반응에서 $\text{Cl}^-$이온을 첨가하면 르 샤틀리에 원리에 의해 평형이 왼쪽으로 이동하여 용해도는 감소하지만, $K_{sp}$ 값 자체는 변하지 않습니다.
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30. 산화ㆍ환원 지시약에 대한 설명 중 틀린 것은? (단, E°는 표준환원전위, n은 전자수이다.)

  1. 분석하고자 하는 이온과 결합했을 때 산화된 상태와 환원된 상태의 색이 달라야 한다.
  2. 당량점에서의 전위와 지시약의 표준환원전위(E°)가 비슷한 것을 사용해야 한다.
  3. 변색범위는 주로 이다.
  4. 지시약은 주로 이중 결합들이 콘주게이션(conjugated)된 유기물이다.
(정답률: 82%)
  • 산화-환원 지시약의 변색 범위는 표준환원전위($E^{\circ}$)를 중심으로 $\pm 0.059/n \text{V}$ 정도의 범위를 가집니다.

    오답 노트
    변색범위는 주로 $\text{E} = \text{E}^{\circ} \pm \frac{1}{n} \text{volt}$이다: 변색 범위 공식은 $\text{E} = \text{E}^{\circ} \pm \frac{0.059}{n} \text{V}$이므로 제시된 수식은 틀렸습니다.
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31. 일정온도에서 1.0mol의 SO3을 1.0L 반응용기에 담았다. 반응이 평형에 도달하여 다음과 같은 평형을 유지할 때, SO2의 mol 수가 0.60mol로 측정되었다. 평형상수 값은 얼마인가?

  1. 0.36
  2. 0.45
  3. 0.54
  4. 0.68
(정답률: 46%)
  • 반응식 $2\text{SO}_3 \leftrightarrow 2\text{SO}_2 + \text{O}_2$에서 초기 $\text{SO}_3$가 $1.0\text{mol}$이고 평형에서 $\text{SO}_2$가 $0.60\text{mol}$이므로, 반응한 $\text{SO}_3$는 $0.60\text{mol}$이며 생성된 $\text{O}_2$는 $0.30\text{mol}$입니다. 따라서 평형 시 $\text{SO}_3$는 $1.0 - 0.60 = 0.40\text{mol}$입니다.
    ① [기본 공식] $K = \frac{[\text{SO}_2]^2 [\text{O}_2]}{[\text{SO}_3]^2}$
    ② [숫자 대입] $K = \frac{0.60^2 \times 0.30}{0.40^2}$
    ③ [최종 결과] $K = 0.675 \approx 0.68$
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32. 0.1M의 Fe2+ 50mL를 0.1M의 Tl3+로 적정한다. 반응식과 각각의 표준환원전위가 다음과 같을 때 당량점에서 전위(V)는 얼마인가?

  1. 0.94
  2. 1.02
  3. 1.11
  4. 1.20
(정답률: 62%)
  • 산화-환원 적정의 당량점 전위는 각 반쪽 반응의 표준환원전위와 이동 전자 수의 가중 평균으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E_{eq} = \frac{n_1 E_1^{\circ} + n_2 E_2^{\circ}}{n_1 + n_2}$
    ② [숫자 대입] $E_{eq} = \frac{(1 \times 0.77) + (2 \times 1.28)}{1 + 2}$
    ③ [최종 결과] $E_{eq} = 1.11$
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33. 일반적으로 널리 사용되는 산화제인 MnO4-는 산성조건에서 (1)과 같은 환원 반쪽반응이을 하며 이때 Fe3+의 환원반쪽 반응은 (2)와 같다. 두 반응이 결합하여 산화-환원반응이 일어난다면 정확한 산화-환원반응식은?

  1. MnO4-+Fe2++H+↔Mn2++Fe3+H2O
  2. MnO4-+3Fe2++4H+↔Mn2++3Fe3++2H2O
  3. MnO4-+5Fe2++8H+↔Mn2++5Fe3++4H2O
  4. MnO4-+5Fe3++8H+↔Mn2++5Fe3++4H2O
(정답률: 72%)
  • 표준환원전위($E^{\circ}$)가 큰 반응이 환원되고, 작은 반응이 산화됩니다. $\text{MnO}_4^-$의 환원전위($1.51\text{V}$)가 $\text{Fe}^{3+}$의 환원전위($0.771\text{V}$)보다 크므로, $\text{MnO}_4^-$는 환원되고 $\text{Fe}^{2+}$는 산화됩니다.
    전하량 보존을 위해 $\text{MnO}_4^-$의 전자 5개와 $\text{Fe}^{2+}$의 전자 1개를 맞추어 결합하면 $\text{MnO}_4^- + 5\text{Fe}^{2+} + 8\text{H}^+ \leftrightarrow \text{Mn}^{2+} + 5\text{Fe}^{3+} + 4\text{H}_2\text{O}$가 됩니다.
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34. 전지의 두 전극에서 반응이 자발적으로 진행되려는 경향을 갖고 있어 외부 도체를 통하여 산화전극에서 환원전극으로 전자가 흐르는 전지 즉, 자발적인 화학반응으로부터 전기를 발생시키는 전지를 무슨 전지라 하는가?

  1. 전해 전지
  2. 표준 전지
  3. 자발 전지
  4. 갈바니 전지
(정답률: 90%)
  • 자발적인 화학 반응을 통해 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 외부 회로로 전자를 흐르게 하는 전지를 갈바니 전지(Galvanic cell) 또는 볼타 전지라고 합니다.
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35. 0.05M Fe2+ 100mL를 0.1M Ce4+로 적정하며, Pt전극과 Caloml 전극(SCE)을 이용하여 전위차를 측정하였다. 당량점에서의 두 전극의 전위차는?

  1. 0.69V
  2. 0.99V
  3. 1.23V
  4. 1.47V
(정답률: 49%)
  • 산화-환원 적정의 당량점에서 전위는 두 반쪽 반응 표준 전위의 평균값으로 결정되며, 측정 전위차는 지시전극 전위와 기준전극(SCE) 전위의 차이입니다.
    ① [기본 공식] $E_{eq} = \frac{E^\circ_{Ce} + E^\circ_{Fe}}{2}$
    ② [숫자 대입] $E_{cell} = \frac{1.70 + 0.76}{2} - 0.24$
    ③ [최종 결과] $E_{cell} = 0.99$
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36. 아세트산(CH3COOH)은 약한 산으로, 산해리상수(K3)값은 다음과 같은 평형식에서 구할 수 있다. CH3COOH↔CH3COO-+H+ K3값을 나타내는 화학편형식으로 옳은 것은?

(정답률: 88%)
  • 산해리상수 $K_a$는 산의 해리 평형 식에서 생성물의 농도 곱을 반응물의 농도로 나눈 값으로 정의합니다.
    $$\frac{[CH_3COO^-][H^+]}{[CH_3COOH]}$$
    따라서 정답은 입니다.
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37. 은이온은 트리에틸렌테트라아민과 안정한 1:1 착화합물을 형성한다. 0.01M 질산은 용액 20mL를 0.05M 트리에틸렌테트라아민 용액 10mL에 가했을 때, 평형상태에서 은이온농도는 얼마인가? (단, 착화합물 생성반응에 대한 형성상수(Kf)는 5.0×107이다.)

  1. 1.34×10-10
  2. 1.34×10-9
  3. 1.34×10-8
  4. 1.34×10-7
(정답률: 37%)
  • 착화합물 형성 반응의 평형 상수를 이용하여 평형 상태의 은이온 농도를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $K_f = \frac{[AgL]}{[Ag^+][L]}$
    ② [숫자 대입] $5.0 \times 10^7 = \frac{0.133}{[Ag^+][0.133]}$
    ③ [최종 결과] $[Ag^+] = 1.34 \times 10^{-8}$
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38. EDTA 적정에 사용되는 xylenol orange와 같은 금속이온 지시약의 일반적인 특징이 아닌 것은?

  1. pH에 따라 색이 다소 변한다.
  2. 산화-환원제로서 전위(potential)에 따라 색이 다르다.
  3. 지시약은 EDTA 보다 약하게 금속과 결합해야만 한다.
  4. 금속이온과 결합하면 색깔이 변해야 한다.
(정답률: 69%)
  • 금속이온 지시약은 금속이온과 결합했을 때와 떨어졌을 때의 색이 명확히 달라야 하며, 적정의 종말점을 정확히 찾기 위해 EDTA보다 금속이온에 대한 결합력이 약해야 합니다. 또한 pH 변화에 따라 색이 변하는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    산화-환원제로서 전위에 따라 색이 다른 것은 전위차 적정 지시약의 특징이며, 금속이온 지시약은 전위가 아닌 금속과의 결합 여부에 따라 색이 변해야 합니다.
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39. 0.05M 용액 50mL를 제조하는데 몇 g의 AgNO3가 필요한가? (단, AgNO3:169.9g/mol이다.)

  1. 0.425g
  2. 4.25g
  3. 0.17g
  4. 1.7g
(정답률: 76%)
  • 용액의 몰 농도와 부피를 이용해 필요한 용질의 몰수를 구한 뒤, 이를 분자량과 곱하여 필요한 질량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = M \times V \times Mw$
    ② [숫자 대입] $W = 0.05 \times 0.05 \times 169.9$
    ③ [최종 결과] $W = 0.425$
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40. 다음 화학 반응의 E°값은 어떻게 표현되는가? Cd(s)+2Ag+↔Cd2++Ag(s) (단, 한쪽 반응식과 그에 따른 표준환원 전위(E°)는 다음과 같다.)

  1. 0.799-0.402
  2. 0.799+0.402
  3. 0.799×2+0.402
  4. 0.799×2-0.402
(정답률: 72%)
  • 전체 전지 전위는 환원 전극의 표준 환원 전위에서 산화 전극의 표준 환원 전위를 뺀 값으로 계산합니다. 주어진 반응식에서 $\text{Ag}^{+}$는 환원되고 $\text{Cd}$는 산화되므로, $\text{Ag}$의 환원 전위에서 $\text{Cd}$의 환원 전위를 뺍니다.
    ① [기본 공식] $E^{\circ}_{cell} = E^{\circ}_{cathode} - E^{\circ}_{anode}$
    ② [숫자 대입] $E^{\circ}_{cell} = 0.799 - (-0.402)$
    ③ [최종 결과] $E^{\circ}_{cell} = 0.799 + 0.402$
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3과목: 기기분석I

41. 비불꽃 원자화 장치인 흑연로 원자화 분광 분석법의 장점이 아닌 것은?

  1. 분석비용이 싸고 분석시간이 짧다.
  2. 원자화 효율이 좋아 강도가 높다.
  3. 제한된 적은 시료를 분석할 수 있다.
  4. 유기물 시료를 전처리 과정 없이 분석할 수 있다.
(정답률: 50%)
  • 흑연로 원자화 분광 분석법은 시료를 흑연관에 넣고 가열하여 원자화하므로 원자화 효율이 매우 높고 적은 양의 시료로도 분석이 가능하며 전처리가 간소하다는 장점이 있습니다. 하지만 불꽃 원자화법에 비해 분석 시간이 길고 장비 및 운용 비용이 비싸다는 단점이 있습니다.
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42. 분석기기 측정과정에서 정보를 전기적양으로 코드화하는 방식이 아닌 것은?

  1. 아날로그 영역
  2. 파수 영역
  3. 디지털 영역
  4. 시간 영역
(정답률: 59%)
  • 분석기기에서 측정된 정보는 일반적으로 시간 영역, 디지털 영역, 아날로그 영역의 전기적 신호로 코드화되어 처리됩니다. 파수 영역은 분광학적 특성을 나타내는 지표일 뿐, 정보를 전기적 양으로 코드화하는 방식에는 해당하지 않습니다.
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43. 모든 종류의 분석방법은 측정된 분석신호화 분석농도를 연관 짓는 과정으로 검정이 필요하다. 일반적으로 사용되는 방법과 이에 대한 설명을 연결한 것 중 잘못된 것은?

  1. 검정곡선-정확한 농도의 분석물을 포함하고 있는 몇 개의 표준용액을 넣고 검정곡선을 얻어 사용한다.
  2. 표준물 첨가법-매트릭스 효과가 있을 가능성이 상당히 있는 복잡한 시료분석에 특히 유용하다.
  3. 내부표준물법-모든 시료, 바탕용액과 검정표준물에 일정량의 내부 표준물을 첨가하는 방식이다.
  4. 표준물 첨가법-대부분 형태의 표준물 첨가법에서 시료 매트릭스는 각 표준물을 첨가한 후에 변화한다
(정답률: 66%)
  • 표준물 첨가법은 시료의 매트릭스 효과를 보정하기 위해 사용하며, 표준물을 첨가하더라도 시료의 매트릭스는 일정하게 유지되어야 분석이 가능합니다. 따라서 매트릭스가 변화한다는 설명은 잘못되었습니다.
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44. 250nm에서 A시료의 자외선 분광분석을 하고자 한다. 이 때 다음 용매 중 가장 부적합한 것은? (단, 모든 용매는 A에 대한 충분한 용해도를 갖고 있음)

  1. 물
  2. 메탄올
  3. 벤젠
  4. 에탄올
(정답률: 66%)
  • 벤젠은 $250\text{nm}$ 부근에서 자체적인 2차 흡수띠가 나타나기 때문에, 해당 파장에서 분석을 수행할 때 용매로 사용하기에 부적합합니다.
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45. 다음 중 선 광선(line sources)에 해당하는 것은?

  1. Nernst 백열등
  2. 니크롬 선
  3. 글로바
  4. 속빈 음극등
(정답률: 61%)
  • 속빈 음극등(Hollow Cathode Lamp)은 특정 원소의 고유한 파장의 빛을 내보내는 대표적인 선 광선입니다.
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46. 원자분광법에서 고체 시료를 원자화하기 위해 도입하는 방법은?

  1. 기체 분무기
  2. 글로우 방전
  3. 초음파 분무기
  4. 수소화물 생성법
(정답률: 75%)
  • 원자분광법에서 전도성 고체 시료를 원자화하기 위해서는 글로우 방전을 이용하는 방법이 적합합니다.

    오답 노트
    기체 분무기, 초음파 분무기, 수소화물 생성법: 주로 용액 상태의 시료를 처리하는 방법입니다.
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47. 다음 [보기]에서 설명하는 적외선 광원은?

  1. Nernst 백열등
  2. 텅스텐 필라멘트등
  3. Globar 광원
  4. 수은아크등
(정답률: 63%)
  • 지름 $1\sim2\text{mm}$, 길이 $20\text{mm}$ 정도의 원통형 회토류 산화물로 구성되며, 백금선이 원통 끝에 밀봉되어 저항 가열소자 역할을 하는 적외선 광원은 Nernst 백열등입니다.
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48. 원자흡수분광법(AAS)에서 주로 사용되는 연료가스는 천연가스, 수소, 아세틸렌이다. 또한 산화제로서 공기, 산소, 산화이질소가 사용된다. 가장 높은 불꽃온도를 내는 연료가스와 산화제의 조합은?

  1. 천연가스-공기
  2. 수소-산소
  3. 아세틸렌-산화이질소
  4. 아세틸렌-산소
(정답률: 74%)
  • 불꽃 온도는 연료가스의 종류와 산화제의 조합에 따라 결정됩니다. 연료 중에서는 아세틸렌이 수소나 천연가스보다 높은 온도를 내며, 산화제로는 공기보다 산소를 사용할 때 연소 온도가 더 높게 나타납니다. 따라서 아세틸렌-산소 조합이 가장 높은 온도를 형성합니다.
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49. FT-IR 기기와 관련 없는 장치는?

  1. 광원장치
  2. 단색화장치
  3. 빛살분할기
  4. 간섭계
(정답률: 72%)
  • FT-IR(푸리에변환 적외선 분광법)은 단색화장치 대신 간섭계를 사용하여 모든 파장의 빛을 한꺼번에 측정하고 수학적으로 분리해냅니다. 단색화장치는 일반적인 분산형 IR 기기에서 사용되는 장치입니다.
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50. 분산형기기와 비교한 푸리에변환 분광법의 장점에 대한 설명이 아닌 것은?

  1. 주어진 분리능에서 신호대 잡음비를 개선시킨다.
  2. 전체 간섭도를 빠른 시간 내에 기록하고 저장할 수 있다.
  3. 투광도의 측정 시 정확도가 아주 높다.
  4. 거의 일정한 스펙트럼을 얻을 수 있다.
(정답률: 55%)
  • 푸리에변환 분광법은 간섭계를 통해 모든 파장을 동시에 측정하므로 신호대 잡음비가 좋고 측정 속도가 빠르며 파장 정확도가 높지만, 투광도의 측정 시 정확도는 분산형 기기에 비해 상대적으로 떨어집니다.
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51. 나트륨은 589.0nm와 589.6nm에서 강한 스펙트럼(선)을 나타낸다. 두 선을 구분하기 위해 필요한 분해능은?

  1. 0.6
  2. 491.2
  3. 589.3
  4. 982.2
(정답률: 74%)
  • 분해능은 두 스펙트럼 선의 평균 파장을 두 선의 파장 차이로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{\lambda_{avg}}{\Delta\lambda}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{589.3}{0.6}$
    ③ [최종 결과] $R = 982.2$
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52. 형광과 인광에 영향을 주는 변수로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. pH
  2. 온도
  3. 압력
  4. 분자구조
(정답률: 61%)
  • 형광과 인광은 분자의 전자 전이 과정이므로 분자 구조, 온도(충돌에 의한 비방사 전이 영향), pH(이온화 상태에 따른 전자 분포 변화) 등에 민감하게 반응합니다. 하지만 일반적인 측정 조건에서 압력은 발광 효율이나 파장에 직접적인 영향을 주는 주요 변수가 아닙니다.
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53. 적외선(IR) 흡수분광법에서의 진동 짝지음에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 두 신축진동에서 두 원자가 각각 단독으로 존재할 때 신축진동사이엔 센 짝지음이 일어난다.
  2. 짝지음 진동들이 각각 대략 같은 에너지를 가질 때 상호작용은 거의 일어나지 않는다.
  3. 두 개 이상의 결합에 의해 떨어져 진동할 때 상호작용은 거의 일어나지 않는다.
  4. 짝지음은 같은 대칭성 화학종에서 진동할 때 일어난다.
(정답률: 64%)
  • 진동 짝지음(Vibrational Coupling)은 두 진동 모드가 비슷한 에너지를 가지고 있으며, 공통 원자를 통해 연결되어 있을 때 발생합니다. 따라서 두 원자가 각각 단독으로 존재한다면 상호작용을 일으킬 매개체가 없으므로 짝지음이 일어날 수 없습니다.
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54. 다음 그림은 무엇을 측정하기 위한 장치의 개요도인가?

  1. 형광
  2. 화학발광
  3. 인광
  4. 라만 산란광
(정답률: 63%)
  • 장치는 시료를 액체 질소(Dewar 플라스크)로 냉각하여 들뜬 상태의 수명을 늘림으로써, 느린 발광 현상인 인광을 측정하기 위한 구성입니다.
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55. n→π 전이의 경우 흡수 봉우리는 용매의 극성 증가에 따라 파장이 어느 쪽으로 하는지와 이동의 명칭을 옳게 나타낸 것은?

  1. 짧은 파장 쪽, 적색 이동
  2. 짧은 파장 쪽, 청색 이동
  3. 긴 파장 쪽, 적색 이동
  4. 긴 파장 쪽, 청색 이동
(정답률: 70%)
  • n$\pi$ 전이의 경우, 극성 용매가 증가하면 비공유 전자쌍이 용매와 수소 결합 등을 통해 안정화되어 바닥 상태의 에너지가 더 많이 낮아집니다. 이로 인해 에너지 간격이 넓어져 흡수 파장이 짧은 쪽으로 이동하며, 이를 청색 이동(Blue shift)이라고 합니다.
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56. 에틸알코올(C2H6O)의 1H-핵자기공명 스펙트럼에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 화학적 이동에 의하여 세 곳에서 양성자 봉우리가 나타난다.
  2. 고분해능 NMR로 분석시 TMS 기준점에서 가장 가까이 나타나는 소수의 봉우리는 넷으로 갈라진다.
  3. 알코올의 OH 수소원자를 중수소로 치환하면 스펙트럼에서 OH에 해당되는 봉우리가 사라진다.
  4. 300MHz 분석 장비를 사용하면 60MHz 분석장비를 사용하였을 때보다 더 명확히 스핀-스핀 칼라짐을 관찰할 수 있다.
(정답률: 63%)
  • 에틸알코올($C_{2}H_{6}O$)의 구조는 $CH_{3}CH_{2}OH$이며, 세 종류의 서로 다른 양성자 환경을 가집니다. TMS 기준점에서 가장 가까이 나타나는 봉우리는 메틸기($CH_{3}$)의 수소들이며, 인접한 메틸렌기($CH_{2}$)의 수소 2개에 의해 스핀-스핀 갈라짐이 일어나 $n+1$ 규칙에 따라 셋으로 갈라집니다.

    오답 노트
    화학적 이동에 의하여 세 곳에서 양성자 봉우리가 나타난다: $CH_{3}$, $CH_{2}$, $OH$ 세 그룹이 존재하므로 옳음
    알코올의 OH 수소원자를 중수소로 치환하면 스펙트럼에서 OH에 해당되는 봉우리가 사라진다: 중수소($^{2}H$)는 $^{1}H$-NMR에서 검출되지 않으므로 옳음
    300MHz 분석 장비를 사용하면 60MHz 분석장비를 사용하였을 때보다 더 명확히 스핀-스핀 칼라짐을 관찰할 수 있다: 자기장이 강할수록 분해능이 향상되므로 옳음
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57. 자외선 분광법에서 흡수 봉우리의 차장이 가장 짧을 것으로 예측되는 분자는?

  1. 1.3-butadiene
  2. 1.4-pentadiene
  3. 1.3.5-hexatriene
  4. 1.3.5.7-octatetraene
(정답률: 49%)
  • 파이 콘주게이션(conjugation)이 길어질수록(이중결합이 인접하여 많을수록) 에너지가 낮아져 최대흡수파장이 장파장으로 이동합니다. 따라서 콘주게이션이 없는 1.4-pentadiene이 가장 에너지가 커서 가장 짧은 파장에서 흡수 봉우리가 나타납니다.
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58. 텅스텐관구와 LiF 분광결정(d=2.01Å)을 썼을 때 어떤 순금속의 예민한 X-선 스펙트럼이 2θ=69.36°에서 관측되었다. 형광 X-선의 파장은?

  1. 1.978Å
  2. 2.153Å
  3. 2.287Å
  4. 3.762Å
(정답률: 62%)
  • X-선 회절의 기본 원리인 Bragg 법칙을 이용하여, 주어진 격자 간격과 회절각으로부터 파장을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $n\lambda = 2d\sin\theta$
    ② [숫자 대입] $\lambda = 2 \times 2.01 \times \sin(34.68^{\circ})$
    ③ [최종 결과] $\lambda = 2.287$ Å
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59. 초점거리(F)가 0.50m인 단색화장치(monochromator)안에 1mm당 2000개의 홈(blase)이 새겨진 회절발(echellettegrating)이 설치되어 있다. 이 단색화장치의 1차(first-order) 스펙트럼에 대한 역선분산능(reciprocal linear dispersion:D-1)의 값은?

  1. 1.0nm/mm
  2. 100nm/mm
  3. 1.0×103nm/mm
  4. 1.0×106nm/mm
(정답률: 40%)
  • 역선분산능은 회절격자의 홈 간격과 초점거리를 이용하여 계산하며, 단위 변환($$nm$$, $mm$ )에 유의해야 합니다.
    ① [기본 공식] $D^{-1} = \frac{d}{f}$
    ② [숫자 대입] $D^{-1} = \frac{1 / 2000}{0.5}$
    ③ [최종 결과] $D^{-1} = 1.0$ nm/mm
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60. 기기분석법에서 신호-대-잡음비를 개선하기 위하여 하드웨어와 소프트웨어 방법을 이용할 수 있는데 잡음을 줄이는 하드웨어 장치로 이용되는 방법이 아닌 것은?

  1. Fourier 변환기
  2. 아날로그 필터
  3. 변조기
  4. 동시화복조기
(정답률: 60%)
  • 신호-대-잡음비(S/N비)를 개선하는 방법은 하드웨어적 방법과 소프트웨어적 방법으로 나뉩니다. Fourier 변환기는 수집된 데이터를 수학적으로 처리하여 잡음을 제거하는 대표적인 소프트웨어적 방법입니다.

    오답 노트
    아날로그 필터, 변조기, 동시화복조기: 물리적 회로를 통해 잡음을 걸러내는 하드웨어적 방법입니다.
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4과목: 기기분석II

61. 카드뮴전극이 1.0M Cd2+(반쪽전위 E°=-0.40V)용액에 담겨진 반쪽전위의 전위는 얼마인가?

  1. -0.2V
  2. -0.4V
  3. -2.0V
  4. -4.0V
(정답률: 78%)
  • 네른스트 식에 따라 전위는 이온 농도에 영향을 받지만, 표준 상태인 $1.0 \text{ M}$ 용액에서는 전위가 표준 전위와 동일하게 나타납니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = E^\circ - \frac{0.0592}{n} \log \frac{1}{[Cd^{2+}]}$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = -0.40 - \frac{0.0592}{2} \log \frac{1}{1.0}$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = -0.40 \text{ V}$$
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62. 질량분석스펙트럼에서 동위원소 봉우리가 가장 큰 것은?

  1. 에탄
  2. 에탄올
  3. 아세톤
  4. 염화에틸
(정답률: 58%)
  • 질량분석스펙트럼에서 동위원소 봉우리의 크기는 천연 존재비가 큰 동위원소를 가진 원소가 포함되었을 때 두드러집니다. 염화에틸은 천연 존재비가 약 3:1로 매우 뚜렷한 동위원소 분포를 보이는 염소($Cl$)를 포함하고 있어 동위원소 봉우리가 가장 크게 나타납니다.
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63. 길어야 30cm인 크로마토그래피의 분리관에 의하여 혼합물 시료로부터 성분 A를 분리하였다. 분리된 성분 A의 머무름 시간은 12분 이었으며, 분리된 봉우리 밑변의 나비가 2.4분 이었다면 단 높이는 얼마인가?

  1. 7.5×10-2cm
  2. 14×10-2cm
  3. 2.5cm
  4. 12.5cm
(정답률: 68%)
  • 칼럼의 단수($N$)를 먼저 구한 뒤, 전체 길이를 단수로 나누어 단 높이($H$)를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$N = 16 ( \frac{t_r}{w} )^2$$
    $$H = \frac{L}{N}$$
    ② [숫자 대입]
    $$N = 16 ( \frac{12}{2.4} )^2 = 400$$
    $$H = \frac{30}{400}$$
    ③ [최종 결과]
    $$H = 0.075 \text{ cm} = 7.5 \times 10^{-2} \text{ cm}$$
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64. 유리전극에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 이온 선택성 전극의 한 종류이다.
  2. 수소이온에 선택적으로 감응하는 특성이 있다.
  3. 복합전극은 두 개의 기준전극이 필요하다.
  4. 선택계수가 클수록 성능이 우수한 전극이다.
(정답률: 64%)
  • 선택계수는 전극이 주 이온 외에 다른 방해 이온에 얼마나 반응하는지를 나타내는 척도로, 이 값이 작을수록 방해 이온의 영향이 적어 전극의 선택성과 성능이 우수함을 의미합니다.

    오답 노트
    복합전극: 내부 기준전극이 포함되어 있어 외부에는 하나의 기준전극만 있으면 됩니다.
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65. 역상 액체크로마토그래피에서 가장 먼저 용리되어 나오는 성분은?

  1. 벤젠
  2. n-헥산올
  3. 톨루엔
  4. n-헥산
(정답률: 70%)
  • 역상 액체크로마토그래피(RP-LC)는 비극성 고정상과 극성 이동상을 사용하므로, 극성이 큰 성분일수록 이동상과 친화력이 높아 가장 먼저 용리됩니다. 제시된 성분 중 n-헥산올이 가장 극성이 크기 때문에 가장 먼저 용리됩니다.
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66. 질량분석기에서 사용되는 시료도입장치가 아닌 것은?

  1. 직접 도입장치
  2. 배치식 도입장치
  3. 펠렛식 도입장치
  4. 크로마토그래피 도입장치
(정답률: 66%)
  • 질량분석기의 시료도입장치로는 직접 도입장치, 배치식 도입장치, 크로마토그래피 도입장치 등이 사용되며, 펠렛식 도입장치는 일반적인 시료도입장치 분류에 해당하지 않습니다.
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67. 가스 크로마토그래피의 전개 가스의 유속이 20mL/min이고 기록지의 속도가 5cm/min이고 봉우리 꼭지점까지의 길이가 30cm일 때 머무름 부피는?

  1. 100mL
  2. 120mL
  3. 140mL
  4. 160mL
(정답률: 78%)
  • 머무름 부피는 전개 가스의 유속에 시료가 컬럼에 머문 시간을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$V = F \times t$$
    ② [숫자 대입]
    $$V = 20 \times \frac{30}{5}$$
    ③ [최종 결과]
    $$V = 120$$
    따라서 머무름 부피는 $120\text{mL}$ 입니다.
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68. 기체크로마토그래피와 검출기 중 불꽃이온화검출기(FID)가. 가장 유용하게 사용될 수 있는 경우는?

  1. 자연수 중의 유기물질 오염도 측정 시
  2. 유기농 채소 속의 물의 함량 측정 시
  3. 공기 중 이산화탄소의 함량 측정 시
  4. 자동차 배기가스 중 SO2의 함량 측정 시
(정답률: 68%)
  • 불꽃이온화검출기(FID)는 탄화수소를 포함한 유기물질을 검출하는 데 매우 민감하고 유용하므로, 자연수 중의 유기물질 오염도를 측정하는 데 가장 적합합니다.
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69. 전도도법을 이용하여 염산을 수산화나트륨으로 적정하고자 한다. 전도도의 변화를 적정곡선으로 바르게 나타낸 것은?

  1. 전도도는 감소하다가 종말점 이후에는 증가한다.
  2. 전도도는 증가하다가 종말좀 이후에는 감소한다.
  3. 전도도는 감소하다가 종말점 이후에는 일정하게 유지된다.
  4. 전도도는 증가하다가 종말점 이후에는 일정하게 유지된다.
(정답률: 64%)
  • 강산인 염산을 강염기인 수산화나트륨으로 적정하면, 이동도가 매우 큰 $H^{+}$이온이 중화되어 사라지면서 전도도가 급격히 감소하다가, 종말점 이후에는 과량의 $OH^{-}$이온으로 인해 다시 전도도가 증가합니다.
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70. 전압전류법의 일종인 플라로그래피법에 사용하는 적하수은전극의 장점이 아닌 것은?

  1. 수소의 환원에 대한 과전압이 크다.
  2. 새로운 수은전극표면이 계속 생긴다.
  3. 재현성 있는 평균전류를 얻을 수 있다.
  4. 수은이 쉽게 산화되지 않아서 효과적이다.
(정답률: 76%)
  • 적하수은전극은 수소 환원 과전압이 크고 매 방울마다 새로운 표면이 생성되어 재현성이 좋다는 장점이 있습니다. 하지만 수은은 매우 쉽게 산화되는 성질을 가지고 있어 환원제로 사용될 만큼 산화 반응이 잘 일어납니다.
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71. 분자량 10,000 이상의 생체 고분자를 분리하기 위한 가장 적합한 방법은?

  1. 흡착크로마토그래피
  2. 배제크로마토그래피
  3. 분배크로마토그래피
  4. 이온교환크로마토그래피
(정답률: 71%)
  • 배제크로마토그래피(Size Exclusion Chromatography)는 분자의 크기에 따라 분리하는 방법으로, 분자량이 매우 큰 생체 고분자를 분리하는 데 가장 적합합니다.
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72. 질량분석법에서 순수한 시료가 시료도입장치를 통해 이온화실로 도입되어 이온화된다. 분자를 기체상태 이온으로 만들 때 사용하는 장치가 아닌 것은?

  1. 전자충격장치(electron impact source:EI)
  2. 화학적 이온화장치(chemical ionization source:Cl)
  3. 장탈착장치(field desorption:FD)
  4. 이중초점 분석기(couble focusing)
(정답률: 53%)
  • 전자충격장치(EI), 화학적 이온화장치(CI), 장탈착장치(FD)는 모두 시료를 기체 상태의 이온으로 만드는 이온화원(Source)입니다. 반면 이중초점 분석기는 이온화된 후의 이온을 분리하는 고분해능 질량 분석 장치로, 액체 상태 시료 분석 등에 활용되는 분석기 영역입니다.
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73. 기체-고체 크로마토그래피(GSC)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고페표면에 기체물질이 흡착되는 현상을 이용한다.
  2. 분포상수는 보통 GLC의 경우보다 적다.
  3. 기체-액체 컬럼에 머물지 않는 화학종을 분리하는데 유용하다.
  4. 충전 컬럼과 열린관 컬럼 두 가지 모두 사용된다.
(정답률: 71%)
  • 기체-고체 크로마토그래피(GSC)는 고체 흡착제와 기체 시료 사이의 흡착 현상을 이용하며, 일반적으로 기체-액체 크로마토그래피(GLC)보다 분포상수가 큽니다.
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74. 전압전류법으로 수용액 중의 무기물질을 정량하고자 할 때, 용존산소를 제거할 필요가 있다. 다음 중 적합한 방법은?

  1. 시료용액의 온도를 높인다.
  2. 불활성기체를 시료용액 속으로 불어 넣는다.
  3. 시료용액의 pH를 낮게 유지된다.
  4. 시료용액을 강하게 저어준다.
(정답률: 68%)
  • 전압전류법 분석 시 용존산소는 전극에서 환원되어 배경 전류를 증가시키므로 반드시 제거해야 합니다. 불활성기체를 시료용액 속으로 불어 넣으면 용액 내의 산소가 기체로 밀려나 제거되는 효과가 있어 가장 적합한 방법입니다.
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75. 이동상이 액체인 크로마토그래피가 아닌 것은?

  1. 분배 크로마토그래피
  2. 액체-고체 크로마토그래피
  3. 이온교환 크로마토그래피
  4. 확산 크로마토그래피
(정답률: 66%)
  • 분배, 액체-고체, 이온교환 크로마토그래피는 모두 액체 이동상을 사용하는 액체 크로마토그래피의 일종입니다. 하지만 확산 크로마토그래피는 기체를 이동상으로 사용하는 방식입니다.
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76. 시차주사열량법에서 중합체를 측정할 때의 열량변화와 관련이 없는 것은?

  1. 결정화
  2. 산화
  3. 승화
  4. 용융
(정답률: 63%)
  • 시차주사열량법(DSC)은 시료의 온도 변화에 따른 열량 변화를 측정하는 분석법으로, 중합체의 결정화, 산화, 용융과 같은 열적 전이 현상을 측정합니다. 반면 승화는 일반적인 중합체 열량 분석의 주요 측정 대상이 아닙니다.
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77. HPLC의 검출기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. UV 흡수 검출기는 254nm의 파장만을 사용한다.
  2. 굴절율 검출기는 대부분의 용질에 대해 감응하나 온도에 매우 민감하다.
  3. 형광검출기는 대부분의 화학종에 대해 사용이 가능하나 감도가 낮다.
  4. 모든 HPLC 검출기는 용액의 물리적 변화만을 감응한다.
(정답률: 68%)
  • 굴절율 검출기는 용질의 종류에 관계없이 굴절률 변화를 감지하므로 범용성이 높지만, 온도 변화에 따라 굴절률이 민감하게 변하는 특성이 있습니다.

    오답 노트
    UV 흡수 검출기: 분석 물질에 따라 다양한 파장을 선택하여 사용함
    형광검출기: 특정 구조를 가진 물질에만 선택적으로 사용 가능하며 감도가 매우 높음
    HPLC 검출기: 물리적 변화뿐만 아니라 화학적 성질(흡광, 형광 등)을 감응함
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78. 전자충격이온화법(EO)에서 가장 일반적으로 사용하고 있으며 얻어진 스펙트럼에 대해서 상업화된 library search가 가능한 이온화에너지 값은 얼마인가?

  1. 10eV
  2. 30eV
  3. 70eV
  4. 120eV
(정답률: 67%)
  • 전자충격이온화법(EI)에서는 시료의 이온화 효율을 높이고 재현성을 확보하기 위해 표준적으로 $70\text{eV}$의 에너지를 사용하며, 이를 통해 구축된 상업적 라이브러리 검색이 가능합니다.
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79. 가스크로마토그래피에서 비누거품 유속계를 이용하여 유속을 측정하는 방법을 옳게 설명한 것은?

  1. 비누거품 유속계를 유속제어기 바로 뒤에 연결하여 유속을 측정한다.
  2. 비누거품 유속계를 시료주입기 바로 앞에 연결하여 유속을 측정한다.
  3. 비누거품 유속계를 관 바로 앞에 연결하여 유속을 측정한다.
  4. 비누거품 유속계를 관 바로 뒤에 연결하여 유속을 측정한다.
(정답률: 60%)
  • 가스크로마토그래피에서 실제 컬럼(관)을 통과하여 나오는 이동상의 유속을 정확하게 측정하기 위해서는 비누거품 유속계를 관 바로 뒤에 연결하여 측정해야 합니다.
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80. 분자질량분석법에 사용되는 이온원의 종류 중 가장 큰 에너지의 전자를 이용하는 방법은?

  1. 전자 충격법
  2. 전기분무 이온화법
  3. 빠른 원자 충격법
  4. 열분무 이온화법
(정답률: 58%)
  • 전자 충격법(EI)은 약 $70\text{eV}$의 고에너지 전자를 시료 분자에 충돌시켜 이온화시키는 방법으로, 제시된 이온화 방법 중 가장 높은 에너지를 사용합니다.
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