화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2014-09-20)

화학분석기사(구) 2014-09-20 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2014-09-20 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 산화환원반응에서 전자를 받아들이는 화학종을 무엇이라고 하는가?

  1. 산화제
  2. 환원제
  3. 촉매제
  4. 용해제
(정답률: 91%)
  • 산화환원반응에서 자신은 환원되면서 다른 물질을 산화시키는 물질을 산화제라고 합니다. 전자를 받아들이는 것은 환원 반응에 해당하므로, 전자를 받아들이는 화학종이 산화제입니다.

    오답 노트
    환원제: 전자를 잃고 자신은 산화되는 물질
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2. 주기율표에서의 일반적인 경량으로 옳은 것은?

  1. 원자 반지름은 같은 족에서는 위로 올라갈수록 증가한다.
  2. 원자 반지름은 같은 주기에서는 오른쪽으로 갈수록 감소한다.
  3. 같은 주기에서는 오른쪽으로 갈수록 금속성은 증가한다.
  4. 0 족에서는 금속성 물질만 존재한다.
(정답률: 92%)
  • 주기율표에서 같은 주기일 때, 오른쪽으로 갈수록 유효 핵전하가 증가하여 전자를 더 강하게 끌어당기므로 원자 반지름은 감소합니다.

    오답 노트
    원자 반지름은 같은 족에서 아래로 갈수록 전자 껍질 수가 증가하여 증가합니다.
    금속성은 같은 주기에서 왼쪽으로 갈수록 증가합니다.
    0족(비활성 기체)은 모두 비금속성 기체입니다.
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3. 소금이나 설탕 등과 같은 고체화합물을 용액 속에서 용해할 때, 그 용해 속도를 증가시킬 수 있는 요인은?

  1. 용액의 교반과 냉각
  2. 용액의 가열과 교반
  3. 용액의 제거와 냉각
  4. 용액의 냉각과 고체 용질의 분쇄
(정답률: 94%)
  • 고체 용질의 용해 속도를 높이려면 용질과 용매의 접촉 면적을 넓히고 분자 운동을 활발하게 해야 합니다. 따라서 용액을 가열하여 에너지를 공급하고, 교반(저어주기)을 통해 확산을 촉진하는 것이 가장 효과적입니다.
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4. C4H8의 모든 이성질체의 개수는 몇 개인가?

  1. 4
  2. 5
  3. 6
  4. 7
(정답률: 72%)
  • $\text{C}_4\text{H}_8$의 이성질체는 포화 탄화수소인 알켄(Alkene)과 고리형 탄화수소인 사이클로알케인(Cycloalkane)을 모두 포함하여 총 6가지가 존재합니다.
    1. 1-butene
    2. cis-2-butene
    3. trans-2-butene
    4. isobutylene (2-methylpropene)
    5. cyclobutane
    6. methylcyclopropane
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5. 어떤 반응의 평형상수를 알아도 예측할 수 없는 것은?

  1. 평형에 도달하는 시간
  2. 어떤 농도가 평형조건을 나타내는지 여부
  3. 주어진 초기농도로부터 도달할 수 있는 평형의 위치
  4. 반응의 진행 정도
(정답률: 90%)
  • 평형상수는 평형 상태에서의 농도 비율과 반응의 진행 정도를 알려주는 열역학적 값일 뿐, 평형에 도달하기까지 걸리는 시간과 같은 반응 속도론적 정보는 제공하지 않습니다.
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6. 다음 아보가드로 수와 관련된 설명 중 틀린 것은?

  1. 수소 기체 1g 중의 수소 원자 수
  2. 물 18g 중의 물 분자 수
  3. 표준 상태의 수소 기체 22.4L 중의 수소 분자 수
  4. 표준 상태의 암모니아 기체 5.6L 중의 수소 원자 수
(정답률: 77%)
  • 아보가드로 수($6.022 \times 10^{23}$)는 물질 1몰에 해당하는 입자 수입니다.

    오답 노트
    표준 상태의 암모니아 기체 5.6L 중의 수소 원자 수: 암모니아($NH_3$) 5.6L는 $0.25\text{mol}$이며, 분자당 수소 원자가 3개이므로 수소 원자 수는 $0.75\text{mol}$에 해당하여 아보가드로 수와 일치하지 않습니다.
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7. 물 90.0g에 포도당(C6H12O6) 4.80g이 녹아 있는 용액에서 포도당의 몰랄농도를 구하면?

  1. 0.0296m
  2. 0.296m
  3. 2.96m
  4. 29.6m
(정답률: 80%)
  • 몰랄농도는 용매 $1\text{kg}$당 용질의 몰수로 정의합니다. 포도당의 분자량은 $180\text{g/mol}$입니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{w / M}{W}$ 몰랄농도 = (용질의 질량 / 분자량) / 용매의 질량(kg)
    ② [숫자 대입] $m = \frac{4.80 / 180}{0.090}$
    ③ [최종 결과] $m = 0.296$
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8. C, H, O로 이루어진 화합물이 있다. 이 화합물 1.543g을 완전연소시켰더니 CO2 2.952g, H2O 1.812g이 생겼다. 이 화합물의 실험식에 해당하는 것은?

  1. CH3O
  2. CH5O
  3. C2H5O
  4. C2H6O
(정답률: 60%)
  • 각 원소의 질량을 구한 뒤 몰수 비를 계산하여 실험식을 도출합니다.
    ① [각 원소의 질량 계산]
    $C = 2.952 \times \frac{12}{44} = 0.8051$ g
    $H = 1.812 \times \frac{2}{18} = 0.2013$ g
    $O = 1.543 - (0.8051 + 0.2013) = 0.5366$ g
    ② [몰수 비 계산]
    $$C : H : O = \frac{0.8051}{12} : \frac{0.2013}{1} : \frac{0.5366}{16}$$
    ③ [최종 결과]
    $$C : H : O = 0.067 : 0.201 : 0.033 = 2 : 6 : 1$$
    따라서 실험식은 $C_{2}H_{6}O$ 입니다.
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9. 중성의 염소(Cl) 원자는 17번지의 원자 번호를 가지며 37의 질량수를 가진다. 중성 염소 원자의 양성자, 중성자, 전자의 개수를 옳게 나열한 것은?

  1. 양성자:37, 중성자:0, 전자:37
  2. 양성자:17, 중성자:0, 전자:17
  3. 양성자:17, 중성자:20, 전자:37
  4. 양성자:17, 중성자:20, 전자:17
(정답률: 92%)
  • 원자 번호는 양성자 수를 의미하며, 중성 원자에서는 양성자 수와 전자 수가 같습니다. 중성자 수는 질량수에서 양성자 수를 뺀 값으로 계산합니다.
    양성자 수 = 원자 번호 = $17$
    전자 수 = 양성자 수 = $17$
    중성자 수 = 질량수 - 양성자 수 = $37 - 17 = 20$
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10. 물질의 구성에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 몰(mole) 질량의 단위는 g/mol이다.
  2. 아보가드로 수는 수소 12.0g 속의 수소 원자의 수에 해당한다.
  3. 몰(mole)은 아보가드로 수만큼의 입자들로 구성된 물질의 양을 의미한다.
  4. 분자식은 분자를 구성하는 원자의 종류와 수를 원소 기호를 사용하여 나타낸 화학식이다.
(정답률: 92%)
  • 아보가드로 수는 탄소-12($^{12}C$) $12.0\text{g}$ 속에 들어 있는 탄소 원자의 수로 정의됩니다. 수소 $12.0\text{g}$ 속의 원자 수와는 일치하지 않습니다.
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11. 다음과 같은 가역반응이 일어난다고 가정할 때 평형을 오른쪽으로 이동시킬 수 있는 변화는?

  1. Cl2의 농도 증가
  2. HCl의 농도 감소
  3. 반응온도 감소
  4. 압력의 증가
(정답률: 87%)
  • 르샤틀리에 원리에 따라 압력이 증가하면 전체 기체 분자 수가 감소하는 방향으로 평형이 이동합니다.
    반응식 $\text{4HCl}(g) + \text{O}_2(g) + \text{heat} \rightleftharpoons \text{2Cl}_2(g) + \text{2H}_2\text{O}(g)$에서 반응물은 5몰, 생성물은 4몰의 기체이므로, 압력을 높이면 분자 수가 적은 오른쪽(정반응)으로 평형이 이동합니다.
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12. 다음 중 가장 큰 2차 이온화 에너지를 가지는 것은?

  1. Mg
  2. Cl
  3. S
  4. Na
(정답률: 68%)
  • 나트륨(Na)은 원자가 전자가 1개로, 전자 하나를 잃으면 비활성 기체인 네온(Ne)과 같은 매우 안정한 전자 배치를 갖게 됩니다. 따라서 두 번째 전자를 떼어내는 데 필요한 2차 이온화 에너지가 급격히 증가하여 가장 큰 값을 가집니다.
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13. [Fe2+]=0.02M이고 [Cd2+]=0.20M일 때 298K에서 다음 산화-환원 반응의 전지전위(V)는 약 얼마인가?

  1. +0.099
  2. +0.069
  3. +0.039
  4. +0.011
(정답률: 68%)
  • 비표준 상태에서의 전지 전위를 구하기 위해 네른스트 식을 사용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = E^0 - \frac{0.05916}{n} \log Q$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = 0.040 - \frac{0.05916}{2} \log \frac{0.02}{0.20}$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = 0.069$$
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14. 수용액에서 약간 용해하는 이온화합물 Ag2CO3(s)의 용해도곱 평형상수(Ksp)식이 맞는 것은?

  1. Ksp=[Ag+]2[CO32-]
  2. Ksp=[Ag2+][CO3-]
  3. Ksp=2[Ag+]2[CO32-]/[Ag2CO3]
  4. Ksp=[Ag2+][CO3-]/[Ag2CO3]
(정답률: 80%)
  • 용해도곱 상수 $K_{sp}$는 고체 염이 수용액에서 이온화되어 평형을 이룰 때, 생성된 이온 농도의 곱으로 나타냅니다. $\text{Ag}_2\text{CO}_3$의 해리 식은 $\text{Ag}_2\text{CO}_3(s) \rightleftharpoons 2\text{Ag}^+(aq) + \text{CO}_3^{2-}(aq)$이므로, 각 이온의 계수를 지수로 적용하여 식을 세웁니다.
    $$K_{sp} = [\text{Ag}^+]^2[\text{CO}_3^{2-}]$$
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15. 산과 염기의 정의에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 아레니우스 염기는 물에서 해리하여 수산화이온을 내놓는 물질이다.
  2. 브뢴스태드-로우리 산은 수소이온 주개로 정의한다.
  3. 브뢴스태드-로우리 염기는 양성자 주개로 정의한다.
  4. 아레니우스 산은 물에서 이온화되어 수소이온을 생성하는 물질이다.
(정답률: 82%)
  • 브뢴스태드-로우리 정의에 따르면 염기는 수소 이온(양성자)을 받아들이는 양성자 받개로 정의됩니다.

    오답 노트
    브뢴스태드-로우리 염기는 양성자 주개로 정의한다: 양성자 받개여야 함
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16. O2-, F, F-를 지름이 작은 것부터 큰 순서로 옳게 나열한 것은?

  1. O2-＜F＜F-
  2. F＜F-＜O2-
  3. O2-＜F-＜F
  4. F-＜O2-＜F
(정답률: 85%)
  • 원자 반지름은 전하량이 작을수록, 전자 껍질 수가 많을수록 커집니다. $\text{F}$는 중성 원자로 가장 작으며, $\text{F}^{-}$는 전자를 얻어 전자 간 반발력이 증가해 더 커집니다. $\text{O}_{2}^{-}$는 분자 이온으로서 전반적인 크기가 더 큽니다.
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17. sp3 혼성궤도함수가 참여한 결합을 가진 물질은?

  1. C6H6
  2. C2H2
  3. CH4
  4. C2H4
(정답률: 80%)
  • sp3 혼성궤도함수는 중심 원자가 4개의 단일 결합을 형성할 때 나타나며, 정사면체 구조를 가집니다. $\text{CH}_{4}$는 탄소가 4개의 수소와 모두 단일 결합을 형성하므로 sp3 혼성궤도함수를 가집니다.
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18. 0.195M H2SO4 용액 15.5L를 만들기 위해 18.0M H2SO4용액 얼마를 물로 희석시켜야 하는가?

  1. 0.336mL
  2. 92.3mL
  3. 168mL
  4. 226mL
(정답률: 87%)
  • 희석 전후의 용질의 양은 일정하다는 희석 공식을 사용하여 필요한 용액의 부피를 구합니다.
    ① [기본 공식] $V_{1} = \frac{M_{2} \times V_{2}}{M_{1}}$
    ② [숫자 대입] $V_{1} = \frac{0.195 \times 15.5}{18.0}$
    ③ [최종 결과] $V_{1} = 0.168\text{ L} = 168\text{ mL}$
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19. 수소이온의 농도가 1.0×10-7M 용액의 pH는?

  1. 6.00
  2. 7.00
  3. 8.00
  4. 9.00
(정답률: 90%)
  • 수소이온 농도를 이용하여 pH를 구하는 로그 공식으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $pH = -\log[H^{+}]$
    ② [숫자 대입] $pH = -\log[1.0 \times 10^{-7}]$
    ③ [최종 결과] $pH = 7.00$
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20. 몰랄농도가 3.24m인 K2SO4 수용액 내 K2SO4의 몰분율은? (단, 원자량은 K가. 39.10, 0는 16.00, H는 1.008, S는 32.06이다.)

  1. 0.36
  2. 0.036
  3. 0.551
  4. 0.055
(정답률: 57%)
  • H2O의 몰질량 = 2(1.008) + 16.00 = 18.016 g/mol 이므로,
    1 kg H2O의 몰수를 계산하면,
    1000 g / (18.016 g/mol) = 55.51 mol
    몰분율 = 3.24 mol / (3.24 mol + 55.51 mol) = 0.05515
    4번인 0.055이다.
  • 몰랄농도의 정의(용매 $1kg$ 당 용질의 몰수)를 이용하여 용질과 용매의 몰수를 각각 구한 뒤 몰분율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $X = \frac{n_{solute}}{n_{solute} + n_{solvent}}$
    ② [숫자 대입] $X = \frac{3.24}{3.24 + (1000 / 18.016)}$
    ③ [최종 결과] $X = 0.055$
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2과목: 분석화학

21. 어떤 유기산 10.0g을 녹여 100mL 용액을 만들면, 이 용액에서의 유기산의 해리도는 2.50%이다. 유기산은 일양성자산이며, 유기산의 Ka가 5.00×10-4 이었다면, 유기산의 화학식량은?

  1. 6.40g/mol
  2. 12.8g/mol
  3. 64.0g/mol
  4. 128g/mol
(정답률: 51%)
  • 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. 과망간산칼륨 5.00g을 물에 녹이고 500mL로 묽혀 과망간산칼륨 용액을 준비하였다. Fe2O3를 24.5% 포함하는 광석 0.500g 속에 든 철은 몇 mL의 KMnO4용액과 반응하는가? (단, KMnO4의 분자량은 158.04g/mol, Fe2O3의 분자량은 159.69g/mol이다.)

  1. 2.43
  2. 4.86
  3. 12.2
  4. 24.3
(정답률: 43%)
  • 철의 몰수를 구하고, 산화-환원 반응 계수비($Fe^{2+}:MnO_{4}^{-} = 5:1$)를 적용하여 필요한 $KMnO_{4}$ 용액의 부피를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{n_{Fe}}{5 \times M_{KMnO_{4}}}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{(0.5 \times 0.245 \times 2 / 159.69)}{5 \times (5 / 158.04 / 0.5)}$
    ③ [최종 결과] $V = 4.86$
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23. 0.10M 황산 용액 1L를 제조하는데 94%(wt/wt), 밀도 1.831g/mL인 진한 황산 몇 mL를 물과 섞어 희석시켜야 하는가?

  1. 0.0057
  2. 0.057
  3. 0.57
  4. 5.7
(정답률: 47%)
  • 필요한 황산의 몰수를 구한 뒤, 진한 황산의 밀도와 순도를 이용하여 필요한 부피를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{M \times V_{sol} \times MW}{d \times p}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{0.1 \times 1 \times 98}{1.831 \times 0.94}$
    ③ [최종 결과] $V = 5.7$
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24. 40.00mL의 0.1000M I-를 0.2000M Pb2+로 적정하고자 한다. Pb2+를 5.00mL 첨가하였을 때, 이 용액 속에서 I-의 농도는 몇 M인가? (단, PbI2(s)⇄Pb2+(aq)+2I-(aq), Ksp=7.9×10-9이다.)

  1. 0.0444
  2. 0.0500
  3. 0.0667
  4. 0.1000
(정답률: 54%)
  • 침전 반응 후 남은 $I^{-}$의 몰수를 구하고, 이를 전체 용액의 부피로 나누어 농도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{n_{initial} - 2 \times n_{Pb^{2+}}}{V_{total}}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{(0.04 \times 0.1) - (2 \times 0.005 \times 0.2)}{0.04 + 0.005}$
    ③ [최종 결과] $C = 0.0444$
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25. 물(H2O)에 관한 일반적인 설명으로 맞는 것은?

  1. 물의 pH가 낮으면 염기성을 나타낸다.
  2. 물의 pH가 낮으면, [H+]가. [OH-]보다 적게 존재한다.
  3. 물 속에서 H+는 H3O+로 존재한다.
  4. 물은 섭씨 4도에서 가장 가볍다.
(정답률: 90%)
  • 물 속에서 $H^{+}$이온은 단독으로 존재하지 않고 물 분자와 결합하여 하이드로늄 이온인 $H_{3}O^{+}$ 형태로 존재합니다.

    오답 노트
    물의 pH가 낮으면: 산성을 나타냄
    물의 pH가 낮으면: $[H^{+}]$가 $[OH^{-}]$보다 많이 존재함
    섭씨 4도에서: 밀도가 가장 커서 가장 무거움
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26. pH 10으로 완충된 0.1M Ca2+ 용액 20mL를 0.1M EDTA로 적정하고자 한다. 당량점(VEDTA=20mL)에서의 Ca2+ 몰농도(mol/L)는 얼마인가? (단, CaY2-의 K1=5.0×1010이고 Y4-로 존재하는 EDTA분율 이다.)

  1. 1.7×10-4M
  2. 1.7×10-5M
  3. 1.7×10-6M
  4. 1.7×10-7M
(정답률: 40%)
  • 조건부 형성 상수( $K'_{f}$)를 이용하여 당량점에서의 금속 이온 농도를 구하는 문제입니다. 당량점에서는 금속 이온과 EDTA가 1:1로 반응하여 착이온을 형성하며, 이때의 해리 평형을 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$K'_{f} = \alpha_{Y^{4-}} \times K_{f}$$
    $$[Ca^{2+}] = \sqrt{\frac{[CaY^{2-}]}{K'_{f}}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$K'_{f} = 0.35 \times 5.0 \times 10^{10} = 1.75 \times 10^{10}$$
    $$[Ca^{2+}] = \sqrt{\frac{0.05}{1.75 \times 10^{10}}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$[Ca^{2+}] = 1.7 \times 10^{-6} \text{ M}$$
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27. 전하를 띠지 않는 중성분자들은 이온세기가 0.1M 보다 작을 경우 활동도 계수(actovoty coefficient)를 얼마라고 할 수 있는가?

  1. 0
  2. 0.1
  3. 0.5
  4. 1
(정답률: 88%)
  • 활동도 계수는 용액의 이온 세기에 따라 변하지만, 전하를 띠지 않는 중성 분자의 경우 이온 세기의 영향을 거의 받지 않습니다. 따라서 이온 세기가 낮은 조건에서 중성 분자의 활동도 계수는 1로 간주합니다.
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28. 고체에 포함된 Cl-의 양을 측정하기 위하여 고체 시료 5g을 용해시킨 후 과량의 질산은으로 처리하여 AgCl 침전물을 얻었다. 침전물 AgCl을 세척, 건조 과정을 거쳐 무게를 측정하니 0.261g이었다. 고체 시료 내에 포함된 Cl-의 무게 백분율은 얼마인가? (단, AgCl의 분자량은 143.32g/mol이고 Cl의 원자량은 35.453g/mol이다.)

  1. 1.29%
  2. 5.22%
  3. 12.9%
  4. 15.2%
(정답률: 54%)
  • 침전물의 무게를 통해 시료 내 성분의 함량을 구하는 중량 분석 문제입니다. 생성된 $\text{AgCl}$의 질량에서 $\text{Cl}$이 차지하는 비율을 계산하여 시료 전체 무게에 대한 백분율을 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Weight } \% = \frac{\text{AgCl 무게} \times \frac{\text{Cl 원자량}}{\text{AgCl 분자량}}}{\text{시료 무게}} \times 100$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Weight } \% = \frac{0.261 \times \frac{35.453}{143.32}}{5} \times 100$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Weight } \% = 1.29\%$$
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29. Cu(s)+2Ag+⇄Cu2++2Ag(s) 반응의 평형상수값은 약 얼마인가? (단, 이들 반응을 구성하는 한쪽반응과 표준전극전위는 다음과 같다.)

  1. 2.5×1012
  2. 4.1×1015
  3. 4.1×1018
  4. 2.5×1010
(정답률: 49%)
  • 표준 전극 전위차를 이용하여 평형 상수를 구하는 문제입니다. 먼저 전체 반응의 표준 전지 전위($$E^{0}_{cell}$$)를 구한 뒤, 네른스트 식의 평형 상태 조건을 이용하여 평형 상수($K$ )를 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E^{0}_{cell} = E^{0}_{cathode} - E^{0}_{anode}$$
    $$K = 10^{\frac{n E^{0}_{cell}}{0.0592}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$E^{0}_{cell} = 0.799 - 0.377 = 0.422$$
    $$K = 10^{\frac{2 \times 0.422}{0.0592}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$K = 4.1 \times 10^{5}$$
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30. 다음 염(salt)들 중에서 물에 녹았을 때, 염기성 수용액을 만드는 염을 모두 나타낸 것은?

  1. CH3COONa, K3PO4
  2. CH3COONa
  3. NaBr, CH3COONa, NH4Cl
  4. NH4Cl, K3PO4, NaCl, NaNO3
(정답률: 77%)
  • 염이 물에 녹았을 때, 강산과 약염기의 염은 산성, 강염기와 약산의 염은 염기성을 띱니다.
    $\text{CH}_3\text{COONa}$와 $\text{K}_3\text{PO}_4$는 각각 약산인 아세트산과 인산의 짝염기를 포함하고 있어 가수분해 시 염기성 수용액을 만듭니다.

    오답 노트
    $\text{NH}_4\text{Cl}$: 약염기의 짝산이므로 산성
    $\text{NaBr}, \text{NaCl}, \text{NaNO}_3$: 강산과 강염기의 결합으로 중성
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31. [표]의 표준 환원 전위를 참고할 때 다음 중 가장 강한 산화제는?

  1. Na+
  2. Ag+
  3. Na(s)
  4. Ag(s)
(정답률: 86%)
  • 표준 환원 전위($E^0$) 값이 클수록 환원되려는 경향이 강하며, 자신은 환원되면서 상대 물질을 산화시키는 '강한 산화제'가 됩니다.
    제시된 표에서 $\text{Ag}^+$의 표준 환원 전위는 $+0.80\text{V}$로 $\text{Na}^+$의 $-2.71\text{V}$보다 훨씬 크기 때문에 가장 강한 산화제입니다.
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32. 산-염기 적정에서 사용하는 지시약이 용액 속에서 다음과 같이 해리한다고 한다. 만일 이 용액에 산을 첨가하여 용액의 액성을 산성이 되게 했다면 용액의 색깔은 어느 쪽으로 변화하는가?

  1. 적색
  2. 무색
  3. 적색과 무색이 번갈아 나타난다.
  4. 알 수 없다.
(정답률: 82%)
  • 제시된 화학 반응식 $\text{HR(무색)} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{R}^-\text{(적색)}$에 따라, 용액에 산을 첨가하면 $\text{H}^+$ 농도가 증가합니다. 르샤틀리에 원리에 의해 평형은 $\text{H}^+$ 농도를 감소시키는 방향인 역반응(왼쪽)으로 이동하게 되므로, 용액의 색깔은 무색으로 변화합니다.
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33. 과산화수소 50wt% 수용액의 밀도가 1.18g/mL 라면 과산화수소수의 몰 농도는 약 몇 M인가?

  1. 1.74
  2. 2.88
  3. 17.3
  4. 28.8
(정답률: 66%)
  • 용액의 밀도와 질량 백분율을 이용하여 몰 농도를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{10 \times \text{wt\%} \times \text{density}}{\text{molecular weight}}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{10 \times 50 \times 1.18}{34}$
    ③ [최종 결과] $M = 17.3$
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34. 갈바니 전지를 선 표시법으로 옳게 나타낸 것은?

  1. Cd(d) ║CdCl2(aq)|AgNO3(aq)║Ag(s)
  2. Cd(s)|CdCl2(aq)║AgNO3(aq)|Ag(s)
  3. Cd(s), CdCl2(sq), AgNO3(aq), Ag(s)
  4. Cd(s), CdCl2(ap)|AgNO3(aq), Ag(s)
(정답률: 89%)
  • 갈바니 전지의 선 표시법은 왼쪽부터 산화전극(Anode), 염다리, 환원전극(Cathode) 순으로 표기하며, 전극과 전해질 사이는 $|$ 기호로, 두 전극 사이의 염다리는 $\|$ 기호로 구분합니다. 따라서 $\text{Cd(s)}|\text{CdCl}_2\text{(aq)}\|\text{AgNO}_3\text{(aq)}|\text{Ag(s)}$가 올바른 표기법입니다.
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35. pH 10.00인 10.00mL의 0.0200M Ca2+를 0.0400M EDTA로 적정하고자 한다. 7.00mL EDTA가 첨가되었을 때 Ca2+의 농도는 약 얼마인가? (단, Ca2++EDTA⇄CaY2-, K1=1.8×1010이다.)

  1. 1.40×10-10M
  2. 5.6×10-11M
  3. 7.4×10-13M
  4. 0.0200M
(정답률: 37%)
  • EDTA 적정에서 착물 형성 상수 $K_f$를 이용하여 평형 상태의 금속 이온 농도를 구하는 문제입니다. 먼저 반응 전 각 성분의 몰수를 계산하고, 반응 후 남은 EDTA의 양을 통해 $\text{Ca}^{2+}$ 농도를 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$K_f = \frac{[\text{CaY}^{2-}]}{[\text{Ca}^{2+}][\text{EDTA}]}$$
    ② [숫자 대입]
    $$1.8 \times 10^{10} = \frac{0.0002}{[\text{Ca}^{2+}] \times 0.00008}$$
    ③ [최종 결과]
    $$[\text{Ca}^{2+}] = 1.40 \times 10^{-10}\text{ M}$$
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36. 1.000 Lㆍatmㆍmol-1ㆍK-1을 Jㆍmol-1ㆍK-1로 환산하면 얼마인가?

  1. 1.013
  2. 10.13
  3. 101.3
  4. 1013
(정답률: 71%)
  • 기체 상수 단위 환산 문제로, $1\text{ L}\cdot\text{atm}$을 $\text{J}$ 단위로 변환하기 위해 $1\text{ atm} = 101325\text{ Pa}$와 $1\text{ L} = 10^{-3}\text{ m}^3$ 관계를 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$1\text{ L}\cdot\text{atm} = 101.325\text{ J}$$
    ② [숫자 대입]
    $$1.000 \times 101.325$$
    ③ [최종 결과]
    $$101.3$$
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37. 다음 중 화학평형에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 화학평형상수는 단위가 없으며, 보통 K로 표시하고 K가 1보다 크면 정반응이 유리하다고 정의하며, 이 때 Gibbs 자유에너지는 양의 값을 가진다.
  2. 평형상수는 표준상태에서의 물질의 평형을 나타내는 값으로 항상 양의 값이며, 온도에 관계없이 일정하다.
  3. 평형상수의 크기는 반응속도와는 상관이 없다. 즉 평형상수가 크다고 해서 반응이 빠름을 뜻하지 않는다.
  4. 물질의 용해도곱(solubility product)은 고체염이 용액내에서 녹아 성분 이온으로 나뉘는 반응에 대한 평형상수로 흡열반응은 용해도곱이 작고, 발열반응은 용해도 곱이 크다.
(정답률: 81%)
  • 평형상수 $K$는 화학 평형 상태에서의 물질 농도 비율을 나타내는 열역학적 값으로, 반응이 얼마나 진행되었는지를 알려줄 뿐 반응이 얼마나 빠르게 일어나는지를 결정하는 반응속도(속도론)와는 무관합니다.

    오답 노트
    Gibbs 자유에너지는 양의 값을 가진다: $K > 1$이면 $\Delta G$는 음의 값을 가집니다.
    온도에 관계없이 일정하다: 평형상수는 온도에 따라 변합니다.
    흡열반응은 용해도곱이 작고: 흡열반응은 온도가 올라가면 용해도곱 $K_{sp}$가 증가합니다.
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38. 갈바니 전지(galvanic cell)의 염다리에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 염다리는 KCl, KNO3, NH4Cl과 같은 염으로 채워져 있다.
  2. 염다리를 통하여 갈바니 전지는 전체적으로 전기적 중성이 유지된다.
  3. 염다리의 염용액 농도는 매우 낮다.
  4. 염다리에는 다공성 마개가 있어 서로 다른 두 용액이 서로 섞이는 것을 방지한다.
(정답률: 78%)
  • 염다리는 전지 내부의 전기적 중성을 유지하기 위해 이온을 공급하는 역할을 하며, 이를 위해 염용액의 농도가 매우 높아야 합니다.

    오답 노트
    염다리의 염용액 농도는 매우 낮다: 농도가 매우 높아야 효율적인 이온 이동이 가능합니다.
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39. 부피적정에서 사용되는 이상적인 표준용액의 요건이 아닌 것은?

  1. 용액농도가 쉽게 변하지 않는 안정된 물질이여야 한다.
  2. 분석하고자 하는 물질과 빠르게 반응하여야 한다.
  3. 분석 시료 내의 모든 물질과 용이하게 반응하여야 한다.
  4. 분석하고자 하는 물질과 반응하여 반응이 완결되어야 한다.
(정답률: 74%)
  • 표준용액은 분석하고자 하는 특정 물질과만 선택적으로 빠르게 반응해야 합니다. 분석 시료 내의 모든 물질과 반응한다면 어떤 물질이 반응했는지 알 수 없어 정량 분석이 불가능해집니다.
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40. HCl 용액을 표준화하기 위해 사용한 Na2CO3가 완전히 건조되지 않아서 물이 포함되어 있다면 이것을 사용하여 제조된 CHl 표준용액의 농도는?

  1. 참값보다 높아진다.
  2. 참값보다 낮아진다.
  3. 참값과 같아진다.
  4. 참값의 1/2이 된다.
(정답률: 85%)
  • 표준물질인 $\text{Na}_2\text{CO}_3$에 물이 포함되어 있으면, 실제 취한 시료의 순수한 $\text{Na}_2\text{CO}_3$ 질량은 계산된 값보다 적게 됩니다. 이로 인해 표준화 과정에서 $\text{HCl}$의 농도가 실제보다 더 높게 계산되는 결과가 나타납니다.
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3과목: 기기분석I

41. 푸리에(Fourier) 변환을 이용하는 분광법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 기기들이 복사선의 세기를 감소시키기는 광학부분장치와 슬릿을 거의 가지고 있지 않기 때문에 검출기에 도달하는 복사선의 세기는 분산기기에서 오는 것보다 더 크게 되므로 신호-대-잡음비가 더 커진다.
  2. 높은 분해능과 파장 재현성으로 인해 매우 많은 좁은 선들의 겹침으로 해서 개개의 스펙트럼의 특성을 결절하기 어려운 복잡한 스펙트럼을 분석할 수 있게 한다.
  3. 광원에서 나오는 모든 성분 파장들이 검출기에 동시에 도달하기 때문에 전체 스펙트럼을 짧은 시간 내에 얻을 수 있다.
  4. 푸리에 변환에 사용되는 간섭계는 미광의 영향을 받으므로 시간에 따른 미광의 영향을 최소화하기 위하여 빠른 감응검출기를 사용한다.
(정답률: 74%)
  • 푸리에 변환 분광법에 사용되는 간섭계는 구조적으로 미광의 영향을 받지 않는다는 것이 핵심입니다.

    오답 노트
    빠른 감응검출기 사용: 미광의 영향이 없으므로 이를 최소화하기 위한 조치는 불필요함
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42. 어떤 물질의 몰흡광계수는 440nm에서 34000M-1cm-1이다. 0.2cm셀에 들어 있는 1.03×10-4M 용액의 퍼센트 투광도 는 약 얼마인가?

  1. 15%
  2. 20%
  3. 25%
  4. 30%
(정답률: 71%)
  • Beer-Lambert 법칙을 이용하여 흡광도를 먼저 구한 뒤, 이를 투광도로 변환하여 퍼센트 투광도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $A = \epsilon b c$ 및 $$T = 10^{-A}$$
    ② [숫자 대입] $A = 34000 \times 0.2 \times 1.03 \times 10^{-4} = 0.7$ 및 $$T = 10^{-0.7} = 0.2$$
    ③ [최종 결과] $T\% = 0.2 \times 100 = 20\%$
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43. X-선 분광법은 특정 파장의 X-선 복사선을 방출, 흡수, 회절에 이용하는 방법이다. X-선 분광법 중 결정물질 중의 원자배열과 원자간 거리에 대한 정보를 제공하며, 스테로이드, 비타민, 항생물질과 같은 복잡한 물질구조의 연구, 결정질 화합물의 확인에 주로 응용되고 있는 방법은?

  1. X-선 형광분광법
  2. X-선 흡수분광법
  3. X-선 회절분광법
  4. X-선 방출분광법
(정답률: 75%)
  • X-선 회절분광법은 결정질 물질에 X-선을 조사하여 발생하는 회절 패턴을 분석함으로써 원자 배열, 원자 간 거리, 결정 구조 등을 파악하는 방법입니다. 따라서 스테로이드나 비타민과 같은 복잡한 구조의 물질 확인에 주로 응용됩니다.
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44. 양성자 NMR 분광법에서 표준물질로 사용되는 사메틸실란(TMS, Tetramethyl silane)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. TMS의 가리움 상수가 대부분의 양성자보다 크다.
  2. TMS에 존재하는 수소는 한 종류이다.
  3. TMS에 존재하는 모든 양성자는 같은 화학적 이동 값을 갖는다.
  4. TMS는 휘발성이 적다.
(정답률: 62%)
  • 사메틸실란(TMS)은 끓는점이 매우 낮아 휘발성이 매우 큰 물질이며, 이 특성 덕분에 분석 후 시료로부터 쉽게 제거할 수 있어 표준물질로 적합합니다.

    오답 노트
    가리움 상수: 대부분의 양성자보다 가리움 상수가 커서 화학적 이동 값이 가장 낮게 나타남
    수소 종류: 12개의 수소가 모두 화학적으로 동일한 환경에 있어 단일 피크로 나타남
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45. X-선 형광법의 장점이 아닌 것은?

  1. 스펙트럼이 단순하여 방해효과가 적다.
  2. 비파괴 분석법이다.
  3. 감도가 다른 분광법보다 아주 우수하다.
  4. 실험 과정이 빠르고 간편하다.
(정답률: 78%)
  • X-선 형광법은 비파괴 분석이 가능하고 실험 과정이 빠르며 스펙트럼이 단순해 방해효과가 적다는 장점이 있지만, 다른 정밀 분광법에 비해 감도가 아주 우수하다고 보기는 어렵습니다.
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46. 전자기 복사선의 파장이 긴 것부터 짧아지는 순서대로 옳게 나열된 것은?

  1. 라디오파＞적외선＞가시선＞자외선＞X선＞마이크로파
  2. 라디오파＞적외선＞가시선＞자외선＞마이크로파＞X선
  3. 마이크로파＞적외선＞가시선＞자외선＞라디오파＞X선
  4. 라디오파＞마이크로파＞적외선＞가시선＞자외선＞X선
(정답률: 82%)
  • 전자기 복사선은 에너지의 역순으로 파장이 결정되며, 파장이 가장 긴 라디오파부터 짧은 순서대로 라디오파 $\text{>}$ 마이크로파 $\text{>}$ 적외선 $\text{>}$가시선 $\text{>}$ 자외선 $\text{>}$ X선 순으로 나열됩니다.
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47. Beer의 법칙에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 흡광도는 색깔 세기의 척도가 된다.
  2. 몰흡광계수는 특정파장에서 통과한 빛의 양을 의미한다.
  3. 농도가 2배로 증가하면 흡광도는 1/4 로 감소한다.
  4. 흡광도는 시료의 농도와 통로 길이의 단위를 묶어서 % 단위로 표시한다.
(정답률: 61%)
  • Beer의 법칙에 따르면 흡광도는 시료의 농도와 빛이 통과하는 길이에 비례하며, 이는 시료의 색깔 세기를 정량적으로 나타내는 척도가 됩니다.

    오답 노트
    몰흡광계수: 특정 파장에서 물질이 빛을 흡수하는 고유한 능력을 의미함
    농도와 흡광도: 농도가 2배 증가하면 흡광도도 2배로 증가함
    흡광도 단위: 무차원 수치이며 % 단위로 표시하지 않음
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48. 발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)를 적당히 가공하면 반도체 레이저를 제조할 수 있다. 반도체 레이저는 대부분 적외선 영역의 파장을 갖기 때문에 분광학적 응용에는 매우 제한적이다. 따라서 진동수 배가장치를 이용하면 청색, 녹색 등의 파장을 낼 수가 있다. 다음 중 진동 수 배가 장치는?

  1. 비선형 결정(Nonlinear Crystal)
  2. 에셀레 단색화기(Echelle Monochromator)
  3. 광전 증배관(Photomultiplier Tube)
  4. 색소 레이저(Dye Laser)
(정답률: 42%)
  • 비선형 결정(Nonlinear Crystal)은 입사된 빛의 진동수를 배가시키거나 파장을 변환시키는 특성이 있어, 적외선 영역의 반도체 레이저 파장을 청색이나 녹색과 같은 짧은 파장으로 변환하는 진동수 배가장치로 사용됩니다.
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49. 자외선-가시선(UV-Vis) 흡수분광법의 광원의 종류에 해당되지 않는 것은?

  1. 중수소 및 수소등
  2. 텅스텐 필라멘트등
  3. 속빈 음극등
  4. 제논(Xe) 아크등
(정답률: 71%)
  • UV-Vis 분광법에서는 중수소등, 텅스텐등, 제논 아크등과 같은 연속 광원을 사용합니다.

    오답 노트
    속빈 음극등: 원자 흡수 분광법(AAS)에서 사용하는 특성 광원입니다.
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50. 다음 양자전이 중 가장 큰 에너지가 필요한 것은?

  1. 분자 회전
  2. 자기장 내에서 헥스핀
  3. 내부 전자
  4. 결합 전자
(정답률: 76%)
  • 양자 전이에 필요한 에너지 크기는 내부 전자 전이 > 결합 전자 전이 > 분자 회전 > 자기장 내 핵스핀 전이 순으로 큽. 따라서 내부 전자가 가장 큰 에너지를 필요로 합니다.
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51. 안쪽 궤도함수의 전자가 여기상태로 전이할 때 흡수하는 복사선은?

  1. 초단파
  2. 적외선
  3. 자외선
  4. X-선
(정답률: 72%)
  • 원자의 가장 안쪽 궤도함수(내각 전자)가 여기 상태로 전이될 때는 매우 큰 에너지가 필요하며, 이에 해당하는 복사선은 X-선입니다.
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52. 적외선 흡수 분광법에 사용하는 액체용 시료 용기가 비어 있는 상태에서 1200cm-1~1400cm-1의 구간에서 4개의 간섭봉우리를 나타내었다. 시료 용기의 광로 길이(path length)는 얼마인가?

  1. 10μm
  2. 50μm
  3. 100μm
  4. 200μm
(정답률: 43%)
  • 간섭 봉우리의 개수와 주파수 구간을 이용하여 시료 용기의 광로 길이를 구할 수 있습니다.
    ① $L = \frac{n}{2 \Delta \nu}$
    ② $L = \frac{4}{2 \times (1400 - 1200)}$
    ③ $L = 0.01 \text{ cm} = 100 \mu\text{m}$
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53. 원자분광학에서 사용되는 플라즈마 분석기술과 가장 거리가 먼 것은?

  1. Inductively Coupled Plasma(ICP)
  2. Direct Current Plasma(DCP)
  3. Microwave Induced Plasma(MIP)
  4. Chemical Ionization Plasma(CIP)
(정답률: 66%)
  • 원자분광학의 플라즈마 분석기술에는 유도결합플라즈마(ICP), 직류플라즈마(DCP), 마이크로파유도플라즈마(MIP) 등이 사용됩니다. 반면 Chemical Ionization Plasma(CIP)는 원자 분석이 아닌 분자 이온화 장치에 해당하므로 거리가 멉니다.
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54. 산 무수물(Acid Anhydride)에 대한 적외선 흡수분광 스펙트럼에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 하나의 큰 C=0 흡수띠가 있다.
  2. 대칭, 비대칭의 흡수띠가 있다.
  3. C-H 굽힘 흡수띠는 3,000cm-1 정도에서 발견된다.
  4. C-0신축 흡수띠는 C=0 흡수띠와 유사 위치에 발견된다.
(정답률: 54%)
  • 산 무수물은 구조적 특성상 $C=O$ 신축 진동에서 대칭 및 비대칭 진동에 의한 두 개의 흡수띠가 나타나는 것이 특징입니다.

    오답 노트
    하나의 큰 $C=O$ 흡수띠: 두 개의 띠가 나타남
    $C-H$ 굽힘 흡수띠: $1470 \sim 1370\text{cm}^{-1}$ 부근에서 발견됨
    $C-O$ 신축 흡수띠: $1250 \sim 1050\text{cm}^{-1}$ 부근으로 $C=O$($1700\text{cm}^{-1}$)와 위치가 다름
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55. 이산화탄소 분자는 모두 몇 개의 기준 진동방식을 가지는가?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 79%)
  • 이산화탄소($CO_2$)는 직선형 분자이므로, 기준 진동방식의 수는 선형 분자 공식인 $3N - 5$를 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = 3N - 5$
    ② [숫자 대입] $V = 3 \times 3 - 5$
    ③ [최종 결과] $V = 4$
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56. 불꽃원자장치에서 필요한 구성요소가 아닌 것은?

  1. 연료
  2. 전기로
  3. 산화제
  4. 버너
(정답률: 60%)
  • 불꽃원자흡수분광광도계는 시료를 원자화하기 위해 연료, 산화제, 그리고 이를 혼합하여 연소시키는 버너가 필수적입니다. 전기로는 불꽃 대신 전기적 에너지를 사용하는 그래프이트로(Graphite Furnace) 방식의 구성요소이므로 불꽃원자장치의 구성요소가 아닙니다.
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57. 분석기기를 사용하여 물질을 정량할 때, 적당한 기기분석의 검정법이 아닌 것은?

  1. 표준용액법
  2. 표준물첨가법
  3. 내부표준물법
  4. 표준검정곡선법
(정답률: 70%)
  • 기기분석에서 물질의 양을 정량하기 위해 사용하는 대표적인 검정법으로는 표준검정곡선법, 표준물첨가법, 내부표준물법이 있습니다. 표준용액법은 일반적인 화학 분석 용어일 뿐, 기기분석의 특정한 검정법 분류에 해당하지 않습니다.
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58. 발색단에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 특징적인 전이에너지나 흡수파장에 대해 흡광을 하는 원자단을 말한다.
  2. 특징적인 전이에너지를 흡광하지 않지만 인접한 작용기의 흡광세기와 파장에 변화를 주는 치환기이다.
  3. 메틸(Methyl) 그룹은 전형적인 발색단이다.
  4. 흡광파장과 관계없는 치환기를 말한다.
(정답률: 64%)
  • 발색단(chromophore)은 특정 파장의 빛을 흡수하여 물질에 색을 나타내게 하는 특징적인 전이 에너지나 흡수 파장을 가진 원자단을 의미합니다.

    오답 노트
    특징적인 전이에너지를 흡광하지 않지만 인접한 작용기의 흡광세기와 파장에 변화를 주는 치환기: 조색단(auxochrome)에 대한 설명입니다.
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59. 원자흡수법에서 사용되는 광원에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 다양한 원소를 하나의 광원으로 분석이 가능하다.
  2. 흡수선 나비가 좁기 때문에 분자흡수에서는 볼 수 없는 측정상의 문제가 발생할 수 있다.
  3. 원자 흡수봉우리의 제한된 나비 때문에 생기는 문제는 흡수봉우리보다 저 좁은 띠나비를 갖는 선광원을 사용함으로써 해결할 수 있다.
  4. 원자흡수선이 좁고, 전자전이 에너지가 각 원소마다 독특하기 때문에 높은 선택성을 갖는다.
(정답률: 63%)
  • 원자흡수법은 각 원소마다 고유한 전자전이 에너지와 흡수 파장을 가집니다. 따라서 분석하고자 하는 원소마다 그에 맞는 전용 광원이 필요하며, 하나의 광원으로 다양한 원소를 분석하는 것은 불가능합니다.
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60. 다음 중 형광을 발생하는 화합물은?

  1. Pyridine
  2. furan
  3. pyrrole
  4. quinoline
(정답률: 72%)
  • quinoline은 접합고리구조(conjugated ring system)를 가지고 있어 전자 전이가 용이하므로 형광을 발생시킵니다.
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4과목: 기기분석II

61. 역상(reverse Phase) 액체크로마토그래피에서 용질의 극성이 A＞B＞C 순으로 감소할 때, 용질의 용출 순서를 빠른 것부터 바르게 나열한 것은?

  1. A-B-C
  2. C-B-A
  3. A-C-B
  4. B-C-A
(정답률: 79%)
  • 역상 액체크로마토그래피는 비극성 고정상과 극성 이동상을 사용합니다. 따라서 극성이 강한 물질일수록 이동상과 친화력이 커서 빠르게 용출됩니다. 용질의 극성이 A > B > C 순으로 감소하므로, 용출 순서는 극성이 가장 큰 A부터 C 순서가 됩니다.
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62. 머무름 시간이 630초인 용질의 봉우리 너비를 변곡점을 지나는 접선과 바탕선이 만나는 지점에서 측정해 보니 12초 이었다. 다음의 봉우리는 652초에 용리되었고 너비는 16초 이었다. 두 성분의 분리도는?

  1. 0.19
  2. 0.36
  3. 0.79
  4. 1.57
(정답률: 59%)
  • 두 성분의 머무름 시간과 봉우리 너비를 이용하여 분리도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R_{s} = \frac{2(t_{B} - t_{A})}{W_{A} + W_{B}}$
    ② [숫자 대입] $R_{s} = \frac{2(652 - 630)}{12 + 16}$
    ③ [최종 결과] $R_{s} = 1.57$
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63. 다음 질량분석법 중 시료의 분자량 측정에 이용하기에 가장 부적당한 이온화 방법은?

  1. 빠른원자충격법(FAB)
  2. 전자충격이온화법(EI)
  3. 장탈착법(FD)
  4. 장이온화법(FI)
(정답률: 67%)
  • 전자충격이온화법(EI)은 높은 에너지의 전자빔을 사용하여 시료를 이온화시키므로, 분자 이온이 쉽게 조각나(fragmentation) 분자량 측정에 필요한 분자 이온 봉우리가 생성되지 않거나 매우 작게 나타나 부적당합니다.
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64. 포화칼로멜 전극의 반쪽 전지를 옳게 표현한 것은?

  1. Hg(I)|HgCl2(sat'd), KCl(aq)║
  2. Hg(s)|HgCl2(sat'd), KCl(aq)|
  3. Hg(s)|KCl(sat'd), Hg2+(aq)║
  4. Hg(I)|Hg2Cl2(sat'd), KCl(aq)║
(정답률: 55%)
  • 포화칼로멜 전극은 수은( $Hg$)과 염화제일수은($$Hg_{2}Cl_{2}$$), 그리고 포화 염화칼륨($$KCl$$) 용액으로 구성된 기준 전극입니다. 따라서 $Hg(I)|Hg_{2}Cl_{2}(sat'd), KCl(aq)║$로 표현하는 것이 옳습니다.
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65. HETP가 50μm인 컬럼의 이론단수가 6500이면 이 컬럼의 최소길이는 얼마인가?

  1. 32.5cm
  2. 3.25m
  3. 13.0cm
  4. 13m
(정답률: 52%)
  • 컬럼의 이론단수와 HETP(이론단 높이)를 알 때, 전체 길이는 이론단 높이에 이론단수를 곱하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $L = H \times N$
    ② [숫자 대입] $L = (50 \times 10^{-4}) \times 6500$
    ③ [최종 결과] $L = 32.5$ cm
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66. 다음 중 질량분석기로 사용되지 않는 것은?

  1. 단일 극자 질량분석기
  2. 이중 초점 질량분석기
  3. 이온 포착 질량분석기
  4. 비행-시간 질량분석기
(정답률: 60%)
  • 질량분석기의 주요 종류에는 이중 초점 질량분석기, 이온 포착 질량분석기, 비행-시간 질량분석기 등이 포함됩니다. 단일 극자 질량분석기는 일반적인 질량분석기 분류에 해당하지 않습니다.
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67. 플라로그래피법으로 수용액 중의 금속 양이온을 분석하고자 한다. 가장 적합한 작업전극은?

  1. 적하 수은전극
  2. 매달린 수은전극
  3. 백금흑 전극
  4. 유기질탄소 전극
(정답률: 84%)
  • 폴라로그래피(Polarography)법은 수은 전극의 끝에서 수은 방울이 계속해서 떨어지게 하여 전극 표면을 항상 새롭게 유지하는 분석법입니다. 따라서 가장 적합한 작업전극은 적하 수은전극입니다.
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68. 전압-전류법의 전압전류고선으로부터 얻을 수 있는 정보가 아닌 것은?

  1. 정량 및 정성분석
  2. 전극반응의 가역성
  3. 금속착물의 안정도상수 및 배위수
  4. 전류밀도
(정답률: 56%)
  • 전압-전류법의 전압전류고선(Polarogram)은 반파전위와 한계전류를 통해 분석 대상의 정성 및 정량 분석, 전극 반응의 가역성, 금속 착물의 안정도 상수 및 배위수 등의 정보를 제공합니다. 하지만 전류밀도는 전극의 단위 면적당 전류를 의미하는 물리량으로, 전압전류고선 자체에서 얻어지는 분석 정보와는 거리가 멉니다.
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69. 얇은 층 크로마토그래피(TLC)에서 시료 전개 시점부터 전개 용매가 이동한 거리가 7cm, 용질 A가 이동한 거리가 4.5cm라면 지연인자(RF) 값은 얼마인가?

  1. 0.56
  2. 0.64
  3. 1.6
  4. 2.5
(정답률: 75%)
  • 지연인자($R_f$)는 용매가 이동한 거리에 대한 시료의 이동 거리 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R_f = \frac{d_s}{d_v}$ 지연인자 = 시료 이동거리 / 용매 이동거리
    ② [숫자 대입] $R_f = \frac{4.5}{7}$
    ③ [최종 결과] $R_f = 0.64$
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70. 질량분석법에서 기체상태 이온화법이 아닌 것은?

  1. 장이온화법
  2. 화학적이온화법
  3. 전자충격이온화법
  4. 빠른원자충격이온화법
(정답률: 46%)
  • 장이온화법, 화학적이온화법, 전자충격이온화법은 기체 상태에서 이온화를 진행하는 방법입니다. 반면 빠른원자충격이온화법은 고체 시료를 대상으로 하는 이온화법입니다.
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71. 용액의 비전기전도도(Specific electric conductivity)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 용액의 비전기전도도는 이동도에 비례한다.
  2. 용액의 비전기전도도는 농도에 비례한다.
  3. 용액 중의 이온의 비전기전도도는 하전수에 반비례한다.
  4. 수용액의 비전기전도도는 0.10M KCl용액을 써서 용기상수(Cell constant)를 구해 두면, 측정 전도도값으로부터 계산할 수 있다.
(정답률: 65%)
  • 용액의 비전기전도도는 이온의 전하수(하전수)가 클수록 전하 운반 능력이 증가하여 전도도가 높아지므로, 하전수에 비례하는 관계를 가집니다.

    오답 노트
    용액 중의 이온의 비전기전도도는 하전수에 반비례한다: 하전수가 클수록 전도도는 증가하므로 틀린 설명입니다.
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72. 이온 크로마토그래피에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 양이온교환 수지에 교환되는 양이온의 교환반응상수는 그 전하와 수화된 이온 크기에 영향을 받는다.
  2. 음이온교환 수지에서 교환상수는 2가 음이온보다 1가 음이온이 더 적은 것이 일반적이다.
  3. 용리액 억제 컬럼은 용리 용매의 이온을 이온화가 억제된 분자화학종으로 변형시켜서 용리 전해질의 전기전도를 막아준다.
  4. 단일 컬럼 이온 크로마토그래피에서는 이온화 억제제를 컬럼에 정지상과 같이 넣어 이온을 분리한다.
(정답률: 57%)
  • 단일 컬럼 이온 크로마토그래피에서는 이온화 억제제를 컬럼 내 정지상과 함께 넣지 않습니다. 이온화 억제는 일반적으로 분리 후 검출 전 단계에서 억제 컬럼(Suppressor column)을 통해 수행됩니다.
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73. 다음 표와 같은 열특성을 나타내는 FeCl3ㆍ6H2O 25.0mg을 0℃로부터 340℃까지 가열하였을 때 얻은 열분해 곡선(Thermogram)을 예측하였을 때, 100℃와 320℃에서 시료의 질량으로 가장 타당한 것은?

  1. 100℃-9.8mg, 320℃-0.0mg
  2. 100℃-12.6mg, 320℃-0.0mg
  3. 100℃-15.0mg, 320℃-15.0mg
  4. 100℃-20.2mg, 320℃-20.2mg
(정답률: 68%)
  • 시료의 가열 온도에 따른 단계적 질량 감소를 계산하는 문제입니다.
    먼저 시료의 초기 몰수를 구한 뒤, 각 온도 구간에서 남은 화합물의 화학식량을 곱해 질량을 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Mass} = \text{Initial mol} \times \text{Molar mass of remaining species}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Initial mol} = \frac{25.0\text{mg}}{270\text{g/mol}} = 9.26 \times 10^{-5}\text{mol}$$
    $$\text{Mass at } 100^{\circ}\text{C} = 9.26 \times 10^{-5}\text{mol} \times 207\text{g/mol} = 19.17\text{mg}$$
    $$\text{Mass at } 320^{\circ}\text{C} = 9.26 \times 10^{-5}\text{mol} \times 162\text{g/mol} = 15.0\text{mg}$$
    ③ [최종 결과]
    $$100^{\circ}\text{C} \text{ 구간은 } 15.0\text{mg} \sim 19.17\text{mg} \text{ 사이이며, } 320^{\circ}\text{C} \text{ 에서는 } 15.0\text{mg} \text{ 이 남음}$$
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74. 기체크로마토그래피(GC)에서 정성분석에 이용되는 화합물의 머무름 지수(I, Retention index)가 옳은 것은?

  1. n-C2H6:200
  2. C3H5:250
  3. n-C4H10:300
  4. C4H8:350
(정답률: 56%)
  • 기체크로마토그래피(GC)에서 머무름 지수(Retention index)는 표준 물질인 n-알칸의 머무름 시간을 기준으로 계산하며, $n-C_{2}H_{6}$의 경우 지수 값이 200으로 정의됩니다.
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75. 사중극자 질량분석관에서 좁은 띠 필터로 되는 경우는?

  1. 고질량 필터로 작용하는 경우
  2. 저질량 필터로 작용하는 경우
  3. 고질량과 저질량 필터가 동시에 작용하는 경우
  4. 고질량 필터를 먼저 작용시키고, 그다음 저질량 필터를 작용하는 경우
(정답률: 74%)
  • 사중극자 질량분석관(Quadrupole mass analyzer)에서 좁은 띠 필터(Narrow band filter)를 형성하기 위해서는 고질량 필터(High-pass filter)와 저질량 필터(Low-pass filter)가 동시에 작용하여 특정 질량 대 전하비($m/z$) 범위의 이온만 통과시켜야 합니다.
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76. HPLC에서 GC에서의 온도 프로그래밍을 이용하여 얻은 효과와 유사한 효과를 얻을 수 있는 방법은?

  1. 기울기 용리
  2. 등용매 용리
  3. 선형 용리
  4. 지수적 용리
(정답률: 87%)
  • GC에서 온도 프로그래밍을 통해 성분 분리 효율을 높이는 것처럼, HPLC에서는 이동상의 조성(용매 강도)을 시간에 따라 변화시키는 기울기 용리를 통해 유사한 분리 효과를 얻을 수 있습니다.
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77. 질량분석기의 이온화 방법에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 잔자충격이온화 방법은 토막 내기가 잘 일어나므로 분자량의 결정이 어렵다.
  2. 전자충격이온화 방법에서 분자 양이온의 생성 반응이 매우 효율적이다.
  3. 화학이온화 방법에 의해 얻어진 스펙트럼은 전자충격이온화 방법에 비해 매우 단순한 편이다.
  4. 전자충격이온화 방법의 단점은 반드시 시료를 기화시켜야 하므로 분자량이 1000보다 큰 물질의 분석에는 불리하다.
(정답률: 52%)
  • 전자충격이온화(EI) 방법은 높은 에너지를 가하기 때문에 분자 양이온이 쉽게 분해(fragmentation)되어, 분자 양이온의 생성 효율이 낮고 관찰하기 어려운 경우가 많습니다.
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78. 기준전극(Refernce Electrode)으로 가장 많이 사용되는 전극은?

  1. Cu/Cu2+ 전극
  2. Ag/AgCl 전극
  3. Cd/Cd2+ 전극
  4. Zn/Zn2+ 전극
(정답률: 83%)
  • 기준전극은 전위가 일정하게 유지되어 다른 전극의 전위를 측정하는 기준이 되어야 합니다.
    Ag/AgCl 전극과 포화 칼로멜 전극(SCE)이 안정성과 재현성이 뛰어나 가장 널리 사용됩니다.
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79. 기체-액체 크로마토그래피법에서 사용되는 운반기체로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 헬륨
  2. 아르곤
  3. 산소
  4. 질소
(정답률: 79%)
  • 기체 크로마토그래피의 운반기체는 시료 및 고정상과 반응하지 않는 화학적으로 불활성인 기체를 사용해야 합니다.
    산소는 강한 산화력을 가지고 있어 시료나 컬럼의 고정상을 손상시킬 수 있으므로 운반기체로 적합하지 않습니다.
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80. 분자질량 분석법을 활용하여 분석물질의 분자식을 결정하고자 한다. 정수 단위의 질량 차이만을 식별하는 낮은 분해능의 질량분석계를 이용하여 분자식을 결정할 때 사용할 수 있는 가장 유용한 방법은?

  1. 질량스펙트럼으로부터 분자이온의 검출
  2. 정확한 분자량으로부터 분자식 결정
  3. 동위원소 비를 비교하여 분자식 결정
  4. 토막무늬 정보로부터 분자식 결정
(정답률: 63%)
  • 분해능이 낮아 정수 단위의 질량 차이만 식별 가능한 경우, 정확한 분자량을 알 수 없으므로 동위원소의 존재 비율(Isotope ratio)을 분석하여 분자식을 결정하는 방법이 가장 유용합니다.
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