화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2015-03-08)

화학분석기사(구)
(2015-03-08 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 비중이 1.8이고, 순도가 96%인 황산 용액의 몰농도를 구하면 약 몇 M인가?

  1. 5.4
  2. 17.6
  3. 18.4
  4. 35.2
(정답률: 70%)
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2. 다음은 질산을 생성하는 Ostwald 공정을 나타낸 화학반응식이다. 균형이 맞추어진 화학반응식의 반응물과 생성물의 계수 a, b, c, d가 옳게 나열된 것은?

  1. a=2 b=3 c=2 d=3
  2. a=6 b=4 c=5 d=6
  3. a=4 b=5 c=4 d=6
  4. a=1 b=1 c=1 d=1
(정답률: 77%)
  • Ostwald 공정에서 질산을 생성하는 화학반응식은 다음과 같다.

    4NH3(g) + 5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(g)

    이 화학반응식에서 반응물과 생성물의 분자수가 같아지도록 계수를 조정해야 한다. 이를 위해 각 원소의 원자수를 계산해보면 다음과 같다.

    반응물: N 4개, H 12개, O 10개
    생성물: N 4개, H 12개, O 10개

    반응물과 생성물의 원자수가 같으므로, 반응물과 생성물의 계수는 다음과 같이 조정할 수 있다.

    4NH3(g) + 5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(g)

    따라서, 정답은 "a=4 b=5 c=4 d=6"이다.
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3. 어떤 염의 물에 대한 용해도가 섭씨 70도에서 60, 섭씨 30도에서 20이다. 섭씨 70도의 포화 용액 100g을 섭씨 30도로 식힐 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 섭씨 70도에서 포화 용액 100g에 녹아 있는 염의 양은 60g이다.
  2. 섭씨 30도에서 포화 용액 100g에 녹아 있는 염의 양은 20g이다.
  3. 섭씨 70도에서 포화 용액을 섭씨 30도로 식힐 때 불포화 용액이 형성된다.
  4. 섭씨 70도의 포화용액을 섭씨 30도로 식힐 때 석출되는 염의 양은 25g이다.
(정답률: 70%)
  • 섭씨 70도에서 포화 용액 100g에 녹아 있는 염의 양은 60g이고, 섭씨 30도에서 포화 용액 100g에 녹아 있는 염의 양은 20g이므로, 섭씨 70도에서 섭씨 30도로 온도가 낮아지면서 물의 용해도가 감소하면서 염이 물에서 덜 용해지고, 이에 따라 석출되는 염의 양이 증가하게 된다. 따라서, 섭씨 70도의 포화용액을 섭씨 30도로 식힐 때 석출되는 염의 양은 25g이 된다.
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4. C7H16의 IUPAC(국제순수응용연합)의 명명법에 따른 이름은?

  1. 펜탄(펜테인)
  2. 헵탄(헵테인)
  3. 헥산(헥테인)
  4. 옥탄(옥테인)
(정답률: 78%)
  • C7H16은 7개의 탄소원자와 16개의 수소원자로 이루어진 분자이다. 이를 IUPAC 명명법에 따라 이름을 붙이면, 탄소원자의 수에 따라 "헵"이라는 접두어가 붙고, 모든 결합이 단일결합이므로 "테인"이라는 접미어가 붙는다. 따라서 정답은 "헵탄(헵테인)"이다.
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5. 용해도에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 용해도란 특정온도에서 주어진 양의 용매에 녹을 수 있는 용질의 최대양이다.
  2. 일반적으로 고체물질의 용해도는 온도증가에 따라 상승한다.
  3. 일반적으로 물에 대한 기체의 용해도는 온도 증가에 따라 감소한다.
  4. 외부압력은 고체의 용해도에 큰 영향을 미친다.
(정답률: 70%)
  • "외부압력은 고체의 용해도에 큰 영향을 미친다."이 말이 틀린 것은 아니다.

    외부압력이 증가하면 용질 분자들이 용매 분자들을 더 쉽게 떠날 수 있게 되므로 고체의 용해도가 증가한다. 따라서 외부압력은 고체의 용해도에 큰 영향을 미친다.
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6. 원자반지름이 작은 것부터 큰 순서로 나열된 것은?

  1. P＜S＜As＜Se
  2. S＜P＜Se＜As
  3. As＜Se＜P＜S
  4. Se＜As＜S＜P
(정답률: 79%)
  • 원자 반지름은 원자 번호가 작을수록 작아지는 경향이 있습니다. 따라서, S(황)의 원자 번호는 16, P(인)의 원자 번호는 15, Se(셀레늄)의 원자 번호는 34, As(비소)의 원자 번호는 33입니다. 따라서, S＜P＜Se＜As가 됩니다.
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7. 다음 단위체 중 첨가 중합체를 만드는 것은?

  1. C2H6
  2. C2H4
  3. HOCH2CH2OH
  4. HOCH2CH3
(정답률: 82%)
  • 첨가 중합은 이중 결합이 있는 단위체에서 이중 결합을 끊고 단일 결합으로 바꾸면서 붙여나가는 과정입니다. 따라서 이중 결합이 있는 단위체가 필요합니다. "C2H4"는 이중 결합이 있는 에틸렌으로, 첨가 중합체를 만드는 데 적합한 단위체입니다. "C2H6"은 이중 결합이 없는 에탄이므로 첨가 중합체를 만들 수 없습니다. "HOCH2CH2OH"와 "HOCH2CH3"은 이중 결합이 없는 알코올과 에테르이므로 첨가 중합체를 만들 수 없습니다.
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8. 메타-다이나이트로벤젠의 구조를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 83%)
  • 정답은 ""입니다. 이유는 메타-다이나이트로벤젠의 구조에서 메타위치에 두 개의 니트로기(-NO2)가 결합되어 있기 때문입니다. 다른 보기들은 올바르지 않은 구조를 나타내고 있습니다.
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9. 다음과 같은 전자 배치를 갖는 원소는?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. Al
  2. Si
  3. P
  4. S
(정답률: 52%)
  • 주어진 전자 배치에서, 외곽 전자껍질에 있는 전자의 수가 5개이므로, 3A 군의 원소임을 알 수 있습니다. 또한, 전자 구성을 보면, 3s 궤도에 2개의 전자가 존재하고, 3p 궤도에 3개의 전자가 존재합니다. 이는 인수체계에서 5개의 전자를 가진 P 원소와 일치합니다. 따라서 정답은 "P"입니다.
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10. 강산인 0.1M 질산 수용액의 pH는 얼마인가?

  1. 0.1
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 83%)
  • 강산인 0.1M 질산 수용액의 pKa는 약 1.3입니다. 따라서 pH가 1보다 약간 높을 것으로 예상됩니다. 정확한 pH를 계산하려면 질산의 해리상수와 수용액의 이온 강도를 고려해야 합니다. 그러나 일반적으로 pKa가 1.3인 강산의 수용액은 pH가 1에 가깝다고 볼 수 있습니다. 따라서 정답은 "1"입니다.
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11. 11.99g의 염산이 녹아있는 5.48M 염산 용액의 부피는 몇 mL인가? (단, 염산의 분자량은 36.45이다.)

  1. 12.5
  2. 17.8
  3. 30.4
  4. 60.0
(정답률: 81%)
  • 농도는 몰수용액의 몰수를 용액의 부피로 나눈 것이므로,

    몰수 = 질량 ÷ 분자량 = 11.99 ÷ 36.45 = 0.329 몰

    농도 = 몰수 ÷ 부피 = 0.329 ÷ 부피

    부피 = 0.329 ÷ 5.48 = 0.06 L = 60 mL

    따라서 정답은 "60.0" 이다.
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12. 탄화수소유도체를 잘못 나타낸 것은?

  1. R-OH:알코올
  2. R-CONH2:아마이드
  3. R-CO-R:케톤
  4. R-CHO:에테르
(정답률: 83%)
  • R-CHO는 알데하이드이며, 에테르는 R-O-R로 나타낸다. 따라서 "R-CHO:에테르"가 잘못 나타낸 것이다.
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13. 다음 중 짝산-짝염기 쌓인 것은?

  1. HCl-OCl-
  2. H2SO4-SO42-
  3. NH4+-NH3
  4. H3O+-OH-
(정답률: 73%)
  • 짝산-짝염기 쌓인 것은 산과 염기가 서로 반응하여 생성된 짝산-짝염기 쌍입니다. NH4+-NH3은 암모늄 이온과 암모니아 분자가 서로 짝산-짝염기 관계를 이루기 때문에 짝산-짝염기 쌍입니다.
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14. 다음 분자는 σ-결합과 π-결합이 각각 얼마나 있는가?

  1. σ-결합:6, π-결합:3
  2. σ-결합:7, π-결합:2
  3. σ-결합:8, π-결합:1
  4. σ-결합:9, π-결합:0
(정답률: 75%)
  • 이 분자는 중앙에 있는 탄소 원자와 주위에 있는 6개의 수소 원자가 σ-결합을 형성하고 있습니다. 또한, 중앙 탄소 원자와 주위에 있는 두 개의 산소 원자가 π-결합을 형성하고 있습니다. 따라서, σ-결합은 6개이고 π-결합은 3개입니다.
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15. 부탄(C4H10) 1몰을 완전 연소시킬 때 발생하는 이산화탄소와 물의 질량비에 가장 가까운 것은?

  1. 2.77:1
  2. 1:2.77
  3. 1.96:1
  4. 1:1.96
(정답률: 74%)
  • 부탄(C4H10)의 분자량은 58g/mol이다. 완전 연소시키면 C4H10 + 13/2O2 → 4CO2 + 5H2O가 일어난다. 이때 1몰의 부탄을 연소시키면 4 몰의 CO2와 5 몰의 H2O가 생성된다. CO2의 분자량은 44g/mol, H2O의 분자량은 18g/mol이므로, CO2와 H2O의 질량비는 (4 × 44) : (5 × 18) = 176 : 90 = 1.96 : 1이 된다. 따라서 정답은 "1.96:1"이다.
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16. 황의 산화수(Oxisation Number)가 틀린 것은?

  1. CaSO4:+4
  2. SO32--:+4
  3. SO3:+6
  4. SO2:+4
(정답률: 86%)
  • 정답은 "CaSO4:+4"입니다.

    황의 산화수는 해당 원소가 양전자를 받았는지(환원) 또는 양전자를 잃었는지(산화)를 나타내는 수입니다.

    CaSO4의 경우, Ca는 +2의 산화수를 가지고 있고, O는 -2의 산화수를 가지고 있습니다. 따라서, S의 산화수를 구해보면 다음과 같습니다.

    (+2) + 4(-2) + x = 0
    x = +6

    따라서, CaSO4의 S의 산화수는 +6입니다.

    그러나, "CaSO4:+4"는 S의 산화수를 잘못 표기한 것입니다.
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17. 아세톤의 다른 명칭으로서 옳은 것은?

  1. dimethylketone
  2. 1-propanone
  3. propanal
  4. methylethylketone
(정답률: 78%)
  • 아세톤의 다른 명칭으로는 "dimethylketone"이 옳습니다. 이는 아세톤의 화학 구조에서 메틸기가 두 개 있기 때문입니다. "1-propanone"은 아세톤과 구조가 같지만, 프로판의 첫 번째 탄소에 케톤기가 결합한 구조를 가지고 있습니다. "propanal"은 프로판알(1-propanol)에서 하나의 수소 원자가 산화되어 만들어진 알데히드입니다. "methylethylketone"은 메틸에틸케톤으로, 아세톤과 구조가 다릅니다.
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18. 섭씨 100도, 1기압에서 산소 1L와 수소 1L를 온도와 압력이 유지되는 용기에서 반응시켰다. 반응이 끝난 후 생성된 수중기의 부피와 용기 속에 포함된 기체의 총 부피는 각각 몇 L인가?

  1. 1, 1.5
  2. 1.5, 2
  3. 2, 2.5
  4. 2.5, 3
(정답률: 69%)
  • 이 문제는 수소와 산소가 반응하여 수증기가 생성되는 것이므로, 생성된 수증기의 부피는 1L이다.

    그리고 반응 전에는 용기 안에 산소 1L와 수소 1L가 있었으므로, 반응 후에도 용기 안에는 여전히 2L의 기체가 남아있다.

    하지만 이 기체는 반응 후에도 여전히 산소와 수소의 혼합물이므로, 이들의 부피 비율에 따라 나눠져야 한다.

    반응 전에는 산소와 수소의 부피 비율이 1:1 이므로, 반응 후에도 이 비율이 유지된다.

    따라서 용기 안에 있는 기체의 총 부피는 2L이고, 이 중에서 산소와 수소의 부피 비율이 1:1 이므로, 각각 1L씩 차지하게 된다.

    따라서 정답은 "1, 1.5" 이다.
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19. 다음 중 질량이 가장 큰 것은?

  1. 273K, 1atm에서 이상기체인 He 0.224L
  2. 탄소 원자 0.01 몰
  3. 산소 원자 0.01 몰
  4. 이산화탄소 분자 0.01 몰 내에 들어있는 총 산소 원자
(정답률: 77%)
  • 이산화탄소 분자 0.01 몰 내에 들어있는 총 산소 원자가 가장 질량이 큽니다. 이유는 산소 원자의 원자량이 16이고, 이산화탄소 분자에는 2개의 산소 원자가 있으므로 2 x 16 = 32의 질량을 가지기 때문입니다. 다른 보기들은 모두 분자나 원자의 개수가 적거나 질량이 작기 때문에 이산화탄소 분자 내의 산소 원자보다 질량이 작습니다.
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20. 다음 중 불포화 탄화수소에 속하지 않는 것은?

  1. alkane
  2. alkene
  3. alkyne
  4. arene
(정답률: 85%)
  • 알케인은 단일 결합만을 가지는 탄화수소로, 불포화 탄화수소에 속하지 않습니다. 알케인은 모든 결합이 포화 상태이기 때문에 더 이상 추가적인 결합이 불가능합니다. 따라서, 정답은 "alkane"입니다.
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2과목: 분석화학

21. 다음 중 전지를 선 표시법으로 가장 옳게 나타낸 것은?

  1. Cd(s) | Cd(NO3)2(aq) ∥ AgNO3(aq) | Ag(s)
  2. Cd(s), Cd(NO3)2(aq) ∥ AgNO3(aq), Ag(s)
  3. Cd(s) | Cd(NO3)2(aq), AgNO3(aq) | Ag(s)
  4. Cd(s), Cd(NO3)2(aq) | AgNO3(aq), Ag(s)
(정답률: 86%)
  • 정답은 "Cd(s) | Cd(NO3)2(aq) ∥ AgNO3(aq) | Ag(s)"이다.

    이유는 전지의 구성 요소들을 각각 "|"로 구분하고, 같은 용액 내에 있는 전극들은 "∥"로 구분해야 하기 때문이다. 따라서 "Cd(s) | Cd(NO3)2(aq), AgNO3(aq) | Ag(s)"와 "Cd(s), Cd(NO3)2(aq) ∥ AgNO3(aq), Ag(s)"는 모두 표기법이 잘못되었다.
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22. 0.10M KNO3와 0.1M Na2SO4 혼합용액의 이온세기는 얼마인가?

  1. 0.40
  2. 0.35
  3. 0.30
  4. 0.25
(정답률: 70%)
  • KNO3는 각각 K+와 NO3- 이온을 생성하고, Na2SO4는 각각 2Na+와 SO42- 이온을 생성한다. 이때, 이온세기는 각 이온의 몰농도와 전해질의 이온화도에 의해 결정된다.

    KNO3의 몰농도는 0.10M이고, 이온화도는 100%이므로 K+와 NO3- 이온의 몰농도는 각각 0.10M이다.

    Na2SO4의 몰농도는 0.1M이고, 이온화도는 100%이므로 Na+와 SO42- 이온의 몰농도는 각각 0.1M이다.

    따라서, K+, Na+, NO3-, SO42- 이온의 총 몰농도는 각각 0.10M, 0.20M, 0.10M, 0.10M이다. 이를 이용하여 이온세기를 계산하면,

    이온세기 = (K+ + Na+ + 2xSO42-) / 2

    = (0.10 + 0.20 + 2x0.10) / 2

    = 0.40

    따라서, 이온세기는 0.40이다.
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23. 0.010M AgNO3 용액에 H3PO4를 첨가시, Ag3PO4침전이 생기기 시작하려면 PO43- 농도는 얼마보다 커야 하는가? (단, Ag3PO4의 Ksp=1.3×10-20이다.)

  1. 1.3×10-22
  2. 1.3×10-20
  3. 1.3×10-18
  4. 1.3×10-14
(정답률: 44%)
  • AgNO3 용액에서 Ag+ 이온과 PO43- 이온이 만나서 침전반응이 일어나는데, 이때 침전물인 Ag3PO4의 용해도 적정치인 Ksp 값을 가지게 된다.

    Ag3PO4의 용해도 적정치인 Ksp 값은 다음과 같다.

    Ksp = [Ag+]3[PO43-]

    여기서 [Ag+]는 AgNO3 용액에서의 Ag+ 이온 농도이고, [PO43-]는 H3PO4를 첨가하여 생긴 PO43- 이온 농도이다.

    침전이 시작되려면 Ag3PO4의 농도가 Ksp 값보다 크거나 같아야 한다. 따라서,

    [PO43-] ≥ Ksp / [Ag+]3

    AgNO3 용액의 농도가 0.010M 이므로, [Ag+] = 0.010M 이다. 따라서,

    [PO43-] ≥ 1.3×10-20 / (0.010M)3 ≈ 1.3×10-14

    따라서, PO43- 농도는 1.3×10-14보다 커야 Ag3PO4침전이 생기기 시작한다.
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24. 갈바니 전지에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 갈바니 전지에서는 산화ㆍ환원 반응이 모두 일어난다.
  2. 염다리를 사용할 수 있다.
  3. 자발적인 화학반응이 전기를 생성한다.
  4. 자발적 반응이 일어나는 경우 일반적으로 전위차 값을 음수로 나타낸다.
(정답률: 82%)
  • "자발적 반응이 일어나는 경우 일반적으로 전위차 값을 음수로 나타낸다."가 틀린 것이다. 갈바니 전지에서는 자발적인 화학반응이 전기를 생성하는데, 이때 전위차 값은 양수로 나타난다. 이는 반응이 일어나는 방향과 전기적인 에너지의 흐름 방향이 일치하기 때문이다.
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25. 활동도 계수의 특성에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 너무 진하지 않은 용액에서 주어진 화학종의 화롱도 계수는 전해질의 성질에 의존한다.
  2. 대단히 묽은 용액에서는 활동도 계수는 1이된다. 이러한 경우에 활동도 농도는 같다.
  3. 주어진 이온 세기에서 이온의 활동도 계수는 이온 화학종의 전하가 증가함에 따라 1에서 벗어나게 된다.
  4. 한 화학종의 활동도 계수는 화학종이 포함된 평형에서 그 화학종이 평형에 미치는 영향의 척도이다.
(정답률: 56%)
  • "너무 진하지 않은 용액에서 주어진 화학종의 활동도 계수는 전해질의 성질에 의존한다."가 틀린 설명이 아니다.

    이유는 활동도 계수는 용액의 농도와 이온 세기에 따라 변화하기 때문에, 용액이 너무 진하지 않은 경우에도 전해질의 성질에 따라 활동도 계수가 달라질 수 있다. 예를 들어, 동일한 농도의 NaCl 용액과 CaCl2 용액에서 Na+와 Cl-의 활동도 계수는 서로 다를 수 있다.

    따라서, "너무 진하지 않은 용액에서 주어진 화학종의 활동도 계수는 전해질의 성질에 의존한다."는 올바른 설명이다.
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26. 난용성 고체염인 BaSO4로 포화된 수용액에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. BaSO4 포화수용액에 황산 용액을 넣으면 BaSO4가 석출된다.
  2. BaSO4 포화수용액에 소금물을 첨가 시에도 BaSO4가 석출된다.
  3. BaSO4의 Ksp는 온도의 함수이다.
  4. BaSO4 포화수용액에 BaCl2 용액을 넣으면 BaSO4가 석출된다.
(정답률: 81%)
  • "BaSO4 포화수용액에 소금물을 첨가 시에도 BaSO4가 석출된다."가 틀린 설명이다. 이유는 소금물은 NaCl과 같은 염을 의미하며, BaSO4는 NaCl과는 화학적으로 다른 물질이기 때문에 소금물을 첨가해도 석출되지 않는다. BaSO4는 물에 거의 용해되지 않는 용질로, 포화수용액에 황산 용액을 넣거나 BaCl2 용액을 넣으면 BaSO4가 석출된다. 또한, BaSO4의 Ksp는 온도의 함수이다.
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27. 탄산(pKa1=6.4, pKa2=10.3) 용액을 수산화나트륨용액으로 적정할 때, 첫 번째 종말점의 pH에 가장 가까운 것은?

  1. 6
  2. 7
  3. 8
  4. 10
(정답률: 53%)
  • 탄산은 이중 염기이므로 수산화나트륨용액으로 적정할 때 두 개의 종말점이 존재한다. 첫 번째 종말점은 탄산의 첫 번째 염기성 수소가 수산화나트륨 이온과 반응하여 중화되는 지점이다. 이때 pH는 pKa1인 6.4에 가까워진다. 따라서 pH가 가장 가까운 보기는 "6"이다. 그러나 수산화나트륨용액의 농도나 적정 조건에 따라 pH가 다를 수 있으므로 정확한 pH는 실험을 통해 확인해야 한다.
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28. EDTA의 pK1부터 pK6까지의 값은 0.0, 1.5, 2.0, 2.66, 6.16, 10.24이다. 다음 EDTA의 구조식은 pH가 얼마일 때 주요성분인가?

  1. pH 12
  2. pH 7
  3. pH 3
  4. pH 1
(정답률: 76%)
  • EDTA는 4개의 카복실기와 2개의 아미노기를 가지고 있으며, 각각의 카복실기와 아미노기는 각각의 pK값을 가지고 있다. 따라서 pH가 각각의 pK값보다 높아지면 그룹은 이온화되어 전하를 띄게 된다.

    pH가 0.0 ~ 1.5일 때는 모든 카복실기와 아미노기가 이온화되어 양이온인 H+와 결합하게 된다.

    pH가 1.5 ~ 2.0일 때는 EDTA의 2개의 아미노기 중 하나가 이온화되어 양이온인 NH3+와 결합하게 된다.

    pH가 2.0 ~ 2.66일 때는 EDTA의 2개의 카복실기 중 하나가 이온화되어 음이온인 COO-와 결합하게 된다.

    pH가 2.66 ~ 6.16일 때는 EDTA의 2개의 카복실기 중 하나가 더 이온화되어 COO2-와 결합하게 된다.

    pH가 6.16 ~ 10.24일 때는 EDTA의 2개의 카복실기 중 하나가 더 이온화되어 COO2-와 결합하게 된다.

    pH가 10.24 이상일 때는 모든 카복실기와 아미노기가 이온화되어 음이온인 OH-와 결합하게 된다.

    따라서 EDTA의 주요성분은 pH 7일 때이다. 이때는 EDTA의 모든 카복실기와 아미노기가 이온화되어 COO2-와 결합하게 되기 때문이다.

    보기에서 정답이 "pH 7"인 이유는 EDTA의 주요성분이 COO2-이기 때문이다. COO2-는 음이온이므로 pH가 높아질수록 더 많은 COO2-가 생성되어 주요성분이 된다. 따라서 pH가 7일 때 EDTA의 모든 카복실기와 아미노기가 이온화되어 COO2-와 결합하게 되어 주요성분이 된다.
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29. Cd2+ 이온이 4분자의 암모니아(NH3)와 반응하는 경우와 2분자의 에틸렌디아민(H2NCH2CH3NH2)과 반응하는 경우에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 엔탈피 변화는 두 경우 모두 비슷하다.
  2. 엔트로피 변화는 두 경우 모두 비슷하다.
  3. 자유에너지 변화는 두 경우 모두 비슷하다.
  4. 암모니아와 반응하는 경우가 더 안정한 금속착물을 형성한다.
(정답률: 76%)
  • 암모니아와 반응하는 경우와 에틸렌디아민과 반응하는 경우 모두 Cd2+ 이온이 금속착물을 형성한다. 이 때, 금속착물의 안정도는 금속이 착물 내에서 가지는 전하와 착물 내 리간드의 성질에 의해 결정된다. Cd2+ 이온은 4분자의 암모니아와 반응할 때는 4개의 리간드와 결합하고, 에틸렌디아민과 반응할 때는 2개의 리간드와 결합한다. 따라서, 암모니아와 반응하는 경우가 더 안정한 금속착물을 형성한다.

    그리고, 엔탈피 변화는 두 경우 모두 비슷하다. 이는 반응열이 Cd2+ 이온과 리간드 간의 결합에 의해 결정되기 때문이다. 반면, 엔트로피 변화는 리간드의 수가 적은 에틸렌디아민과 반응하는 경우가 더 크다. 자유에너지 변화는 반응열과 엔트로피 변화에 의해 결정되므로, 엔탈피 변화와 마찬가지로 두 경우 모두 비슷하다.
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30. 0.1000M HCl 용액 25.00mL를 0.1000M NaOH용액으로 적정하고 있다. NaOH 용액 25.10mL가 첨가되었을 때의 용액의 pH는 얼마인가?

  1. 11.60
  2. 10.30
  3. 3.70
  4. 2.40
(정답률: 57%)
  • HCl과 NaOH는 중화반응을 일으키며, 이때 생성되는 NaCl은 중성이므로 용액의 pH는 중화점(pH=7)에 가까워진다. 따라서, NaOH 용액이 HCl 용액에 첨가되면 pH는 증가하게 된다.

    적정시작 시, HCl 용액의 몰농도와 첨가된 NaOH 용액의 몰농도가 같으므로, NaOH 용액 25.00mL가 첨가되면 몰수는 서로 상쇄되어 0.00mol이 된다. 따라서, 이때의 pH는 HCl 용액의 초기 pH와 같다.

    NaOH 용액 25.10mL가 첨가되면, NaOH의 몰수는 0.1000M × 0.02510L = 0.00251mol이 된다. 이때, HCl과 NaOH는 1:1 몰비로 반응하므로, HCl의 몰수도 0.00251mol이 된다.

    따라서, HCl 용액의 총 몰수는 0.00251mol + 0.00251mol = 0.00502mol이 된다. 이때, 용액의 총 체적은 25.00mL + 25.10mL = 50.10mL이므로, 몰농도는 0.00502mol / 0.05010L = 0.1000M이 된다.

    따라서, 이 용액의 pH는 중화점인 pH=7에 가까워진다. 하지만, HCl 용액의 초기 pH가 존재하므로, 최종 pH는 7보다 약간 작아진다. 따라서, 정답은 "10.30"이 된다.
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31. 플루오르와칼슘(CaF2)의 용해도곱은 3.9×10-11이다. 이 염의 포화용액에서 칼슘 이온의 몰농도는 몇 M인가?

  1. 2.1×10-4
  2. 3.3×10-4
  3. 6.2×10-6
  4. 3.9×10-11
(정답률: 64%)
  • 칼슘 이온의 몰농도를 x라고 하면, 플루오르 이온의 몰농도도 x와 같다. 따라서, CaF2의 용해도곱 식에 x를 대입하여 플루오르 이온의 농도를 구할 수 있다.

    CaF2 ⇌ Ca2+ + 2F-

    용해도곱 = [Ca2+][F-]2 = 3.9×10-11

    x3 = 3.9×10-11

    x = 2.1×10-4

    따라서, 칼슘 이온의 몰농도는 2.1×10-4 M이다.
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32. 다음의 증류수 또는 수용액 고체 Hg2(IO3)2(Ksp=1.3×10-18)를 용해시킬 때, 용해된 Hg22+의 농도가 가장 큰 것은?

  1. 증류수
  2. 0.10M KIO3
  3. 0.20M KNO3
  4. 0.30M NalO3
(정답률: 71%)
  • 고체 Hg2(IO3)2는 Hg22+와 IO3- 이온으로 이루어져 있습니다. 이때, 용해시키는 용액의 이온 간 상호작용이 더 강할수록 고체에서 이온이 용해될 가능성이 높아집니다.

    따라서, 이온 간 상호작용이 가장 강한 이온을 가진 용액을 선택해야 합니다. Ksp 값이 작을수록 이온 간 상호작용이 강하므로, Ksp 값이 가장 작은 KNO3 용액을 선택해야 합니다. 따라서, 정답은 "0.20M KNO3" 입니다.
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33. CaF2의 용해와 관련된 반응식에서 과량의 고체 CaF2가 남아 있는 포화된 수용액에서 Ca2+(aq)의 몰 농도에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 용해도의 단위는 mol/L이다.)

  1. KF를 첨가하면 몰 농도가 감소한다.
  2. HCl을 첨가하면 몰 농도가 감소한다.
  3. KCl을 첨가하면 몰 농도가 감소한다.
  4. H2O를 첨가하면 몰 농도가 감소한다.
(정답률: 69%)
  • CaF2의 용해와 관련된 반응식은 CaF2(s) ⇌ Ca2+(aq) + 2F-(aq) 이다. 이때, 과량의 고체 CaF2가 남아 있는 포화된 수용액에서 Ca2+(aq)의 몰 농도는 CaF2의 용해도에 의해 결정된다. 따라서, CaF2의 용해도가 높을수록 Ca2+(aq)의 몰 농도가 높아진다.

    따라서, KF를 첨가하면 F-(aq)의 농도가 증가하게 되어 CaF2의 용해도가 감소하고, 이에 따라 Ca2+(aq)의 몰 농도도 감소하게 된다. 따라서 "KF를 첨가하면 몰 농도가 감소한다."가 옳은 설명이다.
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34. 25℃에서 0.028M의 NaCN 수용액의 pH는 얼마인가? (단, HCN의 Ka=4.9×10-10이다.)

  1. 10.9
  2. 9.3
  3. 3.1
  4. 2.8
(정답률: 50%)
  • 먼저, NaCN은 강 염기성이므로 Na+ 이온은 중성이고 CN- 이온은 염기성입니다. 따라서 CN- 이온이 수용액에서 물 분자와 상호작용하여 HCN으로 중화되는 반응이 일어납니다.

    CN- + H2O ⇌ HCN + OH-

    이 반응에서 CN- 이온의 농도를 x라고 하면, OH- 이온의 농도는 x이고, HCN의 농도도 x입니다. 또한, HCN의 이온화 상수 Ka는 4.9×10-10입니다.

    따라서, 이 반응에서 CN- 이온의 농도 x는 Ka를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Ka = [HCN][OH-]/[CN-]

    x2/(0.028-x) = 4.9×10-10

    x = 1.4×10-6

    따라서, OH- 이온의 농도는 1.4×10-6이고, pH는 10.9입니다. 따라서 정답은 "10.9"입니다.
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35. 염화나트륨 5.8g 매스플라스크에 넣은 후 물을 넣어 녹인 후 100mL까지 물을 채웠다. 염화나트륨의 몰농도는 몇 M인가? (단, 염화나트륨의 분자량은 58g/mol이다.)

  1. 0.10M
  2. 1.0M
  3. 3.0M
  4. 10.0M
(정답률: 27%)
  • 염화나트륨의 질량은 5.8g이고, 분자량은 58g/mol이므로 몰수는 0.1mol이다. 따라서, 몰농도는 몰수를 용액의 부피인 0.1L(=100mL)로 나눈 값인 1.0M이다. 즉, 1L의 용액에 1mol의 염화나트륨이 포함되어 있다는 뜻이다.
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36. 0.15M 아질산(HNO2) 수용액 중 하이드로늄 이온(H3O+)농도는 약 몇 M인가? (단, 아질산의 수용액 중 산해리 상수는 5.1×10-4이다.)

  1. 0.171
  2. 0.150
  3. 0.00875
  4. 0.00226
(정답률: 62%)
  • 아질산(HNO2)은 약산이므로 수용액 중 HNO2 분자가 H+ 이온과 결합하여 H3O+ 이온을 생성한다.

    HNO2 + H2O ⇌ H3O+ + NO2-

    산해리 상수(Ka)는 다음과 같이 정의된다.

    Ka = [H3O+][NO2-]/[HNO2]

    여기서 [HNO2]는 초기 농도이므로, [HNO2] = 0.15 M이다. [NO2-]는 HNO2의 이온화에 의해 생성된 것이므로, [NO2-] = [H3O+].

    따라서, Ka = [H3O+]2/0.15 = 5.1×10-4

    이를 풀면, [H3O+] = √(Ka[HNO2]) = √(5.1×10-4 × 0.15) = 0.00875 M이다.

    따라서, 정답은 "0.00875"이다.
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37. 다음 중 부피 및 질량 적정법에서 기준물질로 사용되는 일차 표준물질(primary standard)의 필수 조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 대기 중에서 안정해야 한다.
  2. 적정매질에서 용해도가 작아야 한다.
  3. 가급적 큰 몰 질량을 가져야 한다.
  4. 수화된 물이 없어야 한다.
(정답률: 69%)
  • 적정매질에서 용해도가 작아야 하는 이유는, 일차 표준물질은 정확한 부피나 질량을 측정하기 위해 사용되는 물질이기 때문입니다. 만약 적정매질에서 일차 표준물질이 용해도가 높다면, 정확한 부피나 질량을 측정하기 어렵기 때문에 부정확한 결과를 초래할 수 있습니다. 따라서 일차 표준물질은 적정매질에서 용해도가 작아야 합니다.
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38. 어떤 아민의 pKb가 5.80이라면, 0.2M 아민 용액의 pH는 얼마인가?

  1. 2.25
  2. 4.25
  3. 10.75
  4. 11.75
(정답률: 56%)
  • pKb와 pKa는 다음과 같은 관계가 있습니다.

    pKb + pKa = 14

    따라서, 이 문제에서 아민의 pKb가 5.80이므로, 이 아민의 콘존트레이션 상수인 Kb는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Kb = 10^(-5.80) = 1.58 x 10^(-6)

    이제, 이 Kb를 이용하여 아민 용액의 pH를 구할 수 있습니다. 아민은 염기이므로, 다음과 같은 수식을 이용합니다.

    Kb = [BH+][OH-]/[B]

    여기서, [BH+]는 아민의 양성 이온 농도, [OH-]는 수산화물 농도, [B]는 아민 농도입니다. 이 문제에서는 0.2M 아민 용액이므로, [B]는 0.2M입니다. 또한, [BH+]와 [OH-]는 같으므로, 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

    Kb = [OH-]^2/[B]

    이를 [OH-]에 대해 풀면 다음과 같습니다.

    [OH-] = sqrt(Kb/[B]) = sqrt(1.58 x 10^(-6)/0.2) = 1.99 x 10^(-3)

    따라서, 아민 용액의 pH는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    pH = 14 - pOH = 14 - (-log[OH-]) = 14 - (-log(1.99 x 10^(-3))) = 10.75

    따라서, 정답은 "10.75"입니다.
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39. 20℃에서 빈 플라스크의 질량은 10.2634g이고, 증류수로 플라스크를 완전히 채운 후 질량은 20.2144g이었다. 20℃에서 물 1g의 부피가 1.0029mL일 때, 이 플라스크의 부피를 나타내는 식은 무엇인가?

  1. (20.2144-10.2634)×1.0029
  2. (20.2144-10.2634)÷1.0029
  3. 1.0029+(20.2144-10.2634)
  4. 1.0029÷(20.2144-10.2634)
(정답률: 77%)
  • 정답은 "(20.2144-10.2634)×1.0029"이다.

    이유는 증류수로 플라스크를 완전히 채운 후의 질량에서 빈 플라스크의 질량을 빼면 증류수의 질량을 구할 수 있다. 이 증류수의 질량은 그 자체로는 별 의미가 없지만, 물 1g의 부피가 1.0029mL이므로 이를 이용하여 증류수의 부피를 구할 수 있다. 따라서 증류수의 질량을 증류수의 부피로 나누면 이 플라스크의 부피를 구할 수 있다. 이를 수식으로 나타내면 "(20.2144-10.2634)×1.0029"이 된다.
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40. MnO4-이온에서 망간(Mn)의 산화수는 얼마인가?

  1. -1
  2. +4
  3. +6
  4. +7
(정답률: 85%)
  • MnO4- 이온에서 산소(O)의 산화수는 -2이므로, 4개의 산소 원자들의 전하는 -8이다. 이 전하를 망간(Mn)이 중화하기 위해서는 +8의 전하가 필요하다. 따라서 망간의 산화수는 +7이다.
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3과목: 기기분석I

41. 분광분석의 일반적인 순서로 옳은 것은?

  1. 시약준비→흡광도 측정→검량선 작성→시료 및 표준용액 발색→정량
  2. 시약준비→시료 및 표준용액 발색→흡광도 측정→검량선 작성→정량
  3. 시약준비→검량선 작성→시료 및 표준용액 발색→흡광도 측정→정량
  4. 시약준비→흡광도 측정→시료 및 표준용액 발색→검량선 작성→정량
(정답률: 67%)
  • 시약을 먼저 준비하고, 그 다음에 시료와 표준용액을 발색하여 흡광도를 측정합니다. 그리고 검량선을 작성한 후에 정량을 진행합니다. 따라서 "시약준비→시료 및 표준용액 발색→흡광도 측정→검량선 작성→정량"이 옳은 순서입니다.
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42. 원자 형광분광기 중 전극 없이 방전등 또는 속빈 음극등을 들뜸 광원으로 사용하는 비분산 시스템에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 단색화 장치를 사용하여 원하는 파장의 스펙트럼을 주사해야 한다.
  2. 비분산 시스템은 광원, 원자화장치 및 검출기만으로 구성될 수 있다.
  3. 비분산 시스템은 다성분 원소분석에 쉽게 응용할 수 있다.
  4. 높은 에너지 산출과 다중 방출선에서 나오는 에너지의 동시수집으로 감도가 높다.
(정답률: 43%)
  • "단색화 장치를 사용하여 원하는 파장의 스펙트럼을 주사해야 한다."가 틀린 것이다. 비분산 시스템은 전극 없이 방전등 또는 속빈 음극등을 들뜸 광원으로 사용하는 것으로, 스펙트럼을 주사하는 것이 아니라 광원에서 나오는 스펙트럼을 분석하는 것이다. 따라서 "단색화 장치를 사용하여 원하는 파장의 스펙트럼을 주사해야 한다."라는 설명은 비분산 시스템과 관련이 없다.
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43. 물분자의 기준진동의 자유도는 얼마인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 80%)
  • 물분자는 세 개의 원자로 이루어져 있으므로, 분자 내부에서는 세 개의 기준진동이 가능합니다. 이 중 두 개는 대칭적인 진동이므로 자유도가 없고, 나머지 하나의 진동이 기준진동의 자유도가 됩니다. 따라서 물분자의 기준진동의 자유도는 3입니다.
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44. 유도 결합 플라스마(ICP) 방출분광법의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고분해능
  2. 높은 세기의 미광 복사선
  3. 정밀한 세기 읽기
  4. 빠른 신호 획득과 회복
(정답률: 71%)
  • "높은 세기의 미광 복사선"은 오히려 틀린 설명입니다. ICP 방출분광법은 고분해능, 정밀한 세기 읽기, 빠른 신호 획득과 회복 등의 특징을 가지고 있지만, 높은 세기의 미광 복사선은 아닙니다. ICP 방출분광법에서는 플라즈마에서 생성된 원자 및 이온들이 방출하는 광선을 측정하여 원소의 성분을 분석합니다. 이 광선은 일반적으로 높은 에너지를 가지고 있지만, 세기는 매우 낮습니다. 따라서 ICP 방출분광법에서는 미광 복사선을 정밀하게 측정할 수 있는 민감한 검출기가 필요합니다.
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45. 플라스마 원자발괄분광법으로 정량분석 시 유의사항에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 표준용액이 변질되거나 오염되지 않아야 한다.
  2. 표준용액과 시료 용액의 조성이 달라야 한다.
  3. 표준시료를 사용한 분석법의 신뢰성 점검이 필요하다.
  4. 분광 관섭이 없는 분석선을 선택하여 사용하여야 한다.
(정답률: 79%)
  • "표준용액과 시료 용액의 조성이 달라야 한다."가 틀린 것이다. 정량분석을 위해서는 표준용액과 시료 용액의 조성이 유사해야 한다. 이는 두 용액이 같은 화학적 특성을 가지고 있어야 하기 때문이다. 따라서, 표준용액과 시료 용액의 조성이 유사하도록 조절해야 한다.
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46. 적외선(IR) 흡수분광법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 에너지 전이에 필요한 에너지 크기의 순서는 E회전전이 ＜E진동전이＜E전자전이이다.
  2. IR에서는 주로 분자의 진도(Vibration)운동을 관찰한다.
  3. CO2분자는 IR peak를 나타내지 않는다.
  4. 정성 및 정량, 유기물 및 무기물에 모두 이용된다.
(정답률: 66%)
  • "CO2분자는 IR peak를 나타내지 않는다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 이유는 CO2 분자는 진동운동이 없기 때문입니다. IR 분광법은 분자의 진동운동을 측정하는데, CO2 분자는 진동운동이 없으므로 IR peak를 나타내지 않습니다.
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47. 다음은 복사선의 성질을 설명한 것이다. 어떤 현상을 말하는가?

  1. 산란
  2. 굴절
  3. 반사
  4. 흡수
(정답률: 82%)
  • 복사선은 빛의 일종으로, 물체를 통과하거나 닿으면 그 방향이 바뀌는 현상을 말한다. 이러한 현상을 굴절이라고 한다.
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48. 적외선흡수스펙트럼에서 흡수 봉우리의 파수는 화학결합에 대한 힘 상수의 세기와 유효 질량에 의존한다. 다음 중 흡수 파수가 가장 클 것으로 예상되는 신축 진동은?

  1. ≡C-H
  2. =C-H
  3. -C-H
  4. -C≡C-
(정답률: 79%)
  • ≡C-H이 가장 큰 흡수 파수를 가질 것으로 예상된다. 이는 화학결합에 대한 힘 상수가 가장 크기 때문이다. ≡C-H 결합은 다른 결합에 비해 더 강한 결합이며, 이는 결합의 강도와 짧은 결합 길이로 인해 나타난다. 따라서 이 결합은 더 높은 흡수 파수를 가질 것으로 예상된다.
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49. 몰흡광계수(molar absorptivitiy)의 값이 300M-1cm-1인 0.005M용액이 1.0cm 시료용기에서 측정되는 흡광도(absorbance)와 투광도(transmittance)는?

  1. 흡광도=1.5, 투광도=0.0316%
  2. 흡광도=1.5, 투광도=3.16%
  3. 흡광도=15, 투광도=3.16%
  4. 흡광도=15, 투광도=0.0316%
(정답률: 69%)
  • 흡광도(Absorbance)와 투광도(Transmittance)는 다음과 같은 관계식이 성립합니다.

    A = -logT

    여기서 A는 흡광도, T는 투광도를 나타냅니다. 따라서 이 문제에서는 다음과 같은 식을 이용할 수 있습니다.

    A = εbcC

    여기서 ε는 몰흡광계수, b는 시료용기의 광로 길이, c는 용액의 농도, C는 용액의 농도를 나타냅니다. 따라서 이 문제에서는 다음과 같은 값을 대입할 수 있습니다.

    ε = 300 M^-1cm^-1
    b = 1.0 cm
    c = 0.005 M

    이를 대입하여 계산하면 다음과 같습니다.

    A = εbcC = 300 M^-1cm^-1 x 1.0 cm x 0.005 M = 1.5

    따라서 흡광도는 1.5입니다. 이를 이용하여 투광도를 계산하면 다음과 같습니다.

    A = -logT
    1.5 = -logT
    T = 10^-1.5 = 0.0316

    따라서 투광도는 0.0316 또는 3.16%입니다. 정답은 "흡광도=1.5, 투광도=3.16%"입니다.
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50. 단색화 장치의 하나인 슬릿은 인접 파장을 분리하는 역할을 하는데 이것의 나비를 넓게 할 때 나타나는 현상이 아닌 것은?

  1. 빛의 양이 너무 많아져 S/N비가 커진다.
  2. 공명선의 구별이 어려워진다.
  3. 분석 검정선이 굽어진다.
  4. 정확도가 증가한다.
(정답률: 78%)
  • 정답: "공명선의 구별이 어려워진다."

    슬릿을 넓게 할 경우, 파장 간 구별력이 떨어져서 공명선의 구별이 어려워지는 현상이 나타납니다. 그러나 슬릿을 좁게 할 경우, 파장 간 구별력이 높아져서 정확도가 증가합니다. 이는 슬릿을 통과하는 빛의 양이 줄어들어 S/N비가 낮아지는 것을 방지하고, 분석 검정선이 더욱 선명하게 나타나기 때문입니다.
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51. 찬-증기 원자흡수분광법(CVAAS)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 알킬수은 화합물은 전처리 없이 CVAAS로 직접 정량할 수 있다.
  2. CVAAS 분석을 위해 산류에 의한 전처리를 할 때에는 열판 위의 열린 상태에서 전처리하면 안된다.
  3. CVAAS는 수은(Hg) 증기 외에 수소화물도 생성시킬 수 있으므로 수소화물 생성법의 한 종류라고 말할 수 있다.
  4. 유기물을 전처리 시 KMnO4나 (NH4)2S2O8등을 사용하는데 유기물 분해 후의 여분의 강산화제는 제거하지 않아도 CVASS분석에 영향이 없다.
(정답률: 50%)
  • CVAAS 분석을 위해 산류에 의한 전처리를 할 때에는 열판 위의 열린 상태에서 전처리하면 안된다. 이유는 산류에 의한 전처리 과정에서 생성된 수소화물이 CVAAS 분석 시 수은 증기 외에도 생성될 수 있기 때문이다. 따라서 전처리 과정에서 수소화물이 생성되지 않도록 열판을 닫아서 전처리를 해야 한다.
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52. 불꽃분광법과 비교한 플라스마광원 방출분광법의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 플라스마 광원의 온도가 불꽃보다 낮기 때문에 원소상호간 방해가 적다.
  2. 높은 온도에서 분해가 용이한 불안정한 원소를 낮은 농도에서 분석할 수 있다.
  3. 하나의 들뜸 조건에서 동시에 여러 원소들의 스펙트럼을 얻을 수 있다.
  4. 내화성 화합물을 생성하는 원소나 요오드, 황과 같은 비금속을 제외하고 적용범위가 넓다.
(정답률: 47%)
  • 정답은 "하나의 들뜸 조건에서 동시에 여러 원소들의 스펙트럼을 얻을 수 있다." 이다.

    플라스마 광원 방출분광법은 불꽃분광법과 비슷한 원리를 가지고 있지만, 불꽃보다 높은 온도에서 샘플을 분해하므로 불안정한 원소나 내화성 화합물을 생성하는 원소, 비금속 등을 분석할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 플라스마 광원의 온도가 불꽃보다 낮기 때문에 원소상호간 방해가 적다는 장점도 있다. 하지만, 플라스마 광원 방출분광법은 하나의 들뜸 조건에서 여러 원소들의 스펙트럼을 동시에 얻을 수 있다는 장점이 있다. 이는 분석 시간을 단축시키고 분석 효율성을 높이는데 도움이 된다.
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53. 적외선 분광의 지문영역의 범위로 옳은 것은?

  1. 3600~1250cm-1
  2. 3200~2900cm-1
  3. 1800~1300cm-1
  4. 1200~600cm-1
(정답률: 73%)
  • 적외선 분광의 지문영역은 1200~600cm-1이다. 이는 분자 내부 진동에 의한 흔들림과 굴절에 의한 이동에 의해 발생하는 지문영역으로, 이 영역에서 분자의 고유한 진동수가 나타나기 때문이다. 다른 보기들은 이 영역과는 다른 분자의 진동수를 나타내는 영역이다.
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54. 다음 중 에너지가 가장 작은 전자기복사파는?

  1. 가시광선
  2. 마이크로파
  3. 근적외선
  4. 자외선
(정답률: 78%)
  • 전자기복사파의 에너지는 파장이 짧을수록 높아지므로, 가장 짧은 파장을 가진 자외선이 가장 높은 에너지를 가지게 됩니다. 따라서 에너지가 가장 작은 전자기복사파는 가장 긴 파장을 가진 마이크로파가 됩니다.
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55. 형광의 세기에 영향을 주는 변수가 아닌 것은?

  1. 양자효율
  2. 에너지 전이형태
  3. 전자쌍 효과
  4. 온도 및 용매의 극성 증가
(정답률: 50%)
  • 전자쌍 효과는 형광의 세기에 영향을 주는 변수가 아닙니다. 전자쌍 효과란, 분자 내에서 전자쌍이 공유결합에서 이중결합으로 이동하면서 발생하는 현상으로, 분자의 구조와 반응성에 영향을 미칩니다. 따라서 형광의 세기와는 직접적인 관련이 없습니다.
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56. 다음 보기의 분광기 중 기기의 광원과 검출기가 90°를 유지하여 하는 것만으로만 나열된 것은?

  1. A, B
  2. B, C
  3. B, D
  4. D, E
(정답률: 67%)
  • 정답은 "D, E"입니다. 이유는 이 분광기에서 광원과 검출기가 90°를 유지하면서 측정이 가능한 것은 편광 분광기와 회절 분광기 뿐이기 때문입니다. 따라서 "D, E"가 정답이 됩니다.
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57. 광학기기의 부분장치 중 광전검출기로 사용되는 진공광전관(vaccum phototube)은 어떠한 원리를 이용하여 복사선의 세기를 측정하는가?

  1. 인광효과
  2. 광전효과
  3. 회절효과
  4. 브라운효과
(정답률: 69%)
  • 진공광전관은 광전효과를 이용하여 복사선의 세기를 측정합니다. 광전효과란, 광자가 물질과 상호작용하여 전자를 방출하는 현상을 말합니다. 진공광전관은 광자가 진입하여 광전자를 방출하면, 이 광전자는 전극으로 이동하여 전류를 발생시키는데, 이 전류의 크기는 광자의 에너지와 수량에 비례합니다. 따라서, 진공광전관은 광전효과를 이용하여 복사선의 세기를 측정합니다.
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58. 분자의 형광 및 인광에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 형광은 들뜬 단일항 상태에서 바닥의 단일항 상태에로의 전이이다.
  2. 인광은 들뜬 삼중한 상태에서 바닥의 단일항 상태에로의 전이이다.
  3. 인광은 일어날 가능성이 낮고 들뜬 삼중항 상태의 수명은 꽤 길다.
  4. 인광에서 스핀이 짝을 이루지 않으면 분자는 들뜬 단일항 상태로 있다.
(정답률: 62%)
  • 정답은 "인광에서 스핀이 짝을 이루지 않으면 분자는 들뜬 단일항 상태로 있다." 이다.

    인광은 들뜬 삼중한 상태에서 바닥의 단일항 상태로의 전이이다. 이때 스핀이 짝을 이루지 않으면 분자는 들뜬 삼중항 상태에 머무르게 되며, 이는 인광이 일어나지 않는다는 것을 의미한다. 또한 들뜬 삼중항 상태의 수명은 꽤 길다는 것도 맞는 설명이다. 형광은 들뜬 단일항 상태에서 바닥의 단일항 상태로의 전이이며, 이는 인광과는 다른 현상이다.
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59. 2.5μm의 파장을 가진 적외선의 파수는 얼마인가?

  1. 2500cm-1
  2. 3000cm-1
  3. 4000cm-1
  4. 4500cm-1
(정답률: 63%)
  • 파수는 파장의 역수이므로, 파수 = 1/파장. 따라서 2.5μm의 파장을 가진 적외선의 파수는 1/2.5μm = 4000cm-1이 된다.
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60. 퓨리네(Fourier)변환 적외선 기기가 분산형 적외선 기기보다 좋은 점이 아닌 것은?

  1. 산출량(Throughput)
  2. 정밀한 파장 선택
  3. 더 간단한 기계적 설계
  4. IR 방출의 제거를 하지 않음
(정답률: 62%)
  • 퓨리네 변환 적외선 기기는 분산형 적외선 기기보다 산출량(Throughput)이 낮고, 정밀한 파장 선택이 어렵다는 단점이 있습니다. 하지만 더 간단한 기계적 설계를 가지고 있습니다. 반면에 IR 방출의 제거를 하지 않는다는 것은 측정 대상물의 IR 방출이 측정 결과에 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미합니다. 따라서 적외선 분석을 할 때는 IR 방출의 제거를 고려해야 합니다.
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4과목: 기기분석II

61. 기체 크로마토그래피의 검출기로 사용한 것이 적합하지 않은 것은?

  1. 질량 분석기(mass spectrometer)
  2. 전기화학 검출기(electrochemical detector)
  3. 불꽃 이온화 검출기(flame ionization detector)
  4. 열 전도도 검출기(thermal conductivity detector)
(정답률: 42%)
  • 전기화학 검출기는 일반적으로 액체 크로마토그래피에서 사용되며, 기체 크로마토그래피에서는 적합하지 않습니다. 따라서 정답은 전기화학 검출기입니다.
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62. 열무게법(TG)에서 전기로를 질소와 아르곤으로 환경기류를 만드는 주된 이유는?

  1. 시료의 환원 억제
  2. 시료의 산화 억제
  3. 시료의 확산 억제
  4. 시료의 산란 억제
(정답률: 80%)
  • 시료의 산화 억제는 TG에서 전기로를 질소와 아르곤으로 환경기류를 만드는 주된 이유입니다. 이는 시료가 산화되어 무게가 증가하거나 분해되어 TG 결과가 왜곡되는 것을 방지하기 위함입니다. 따라서, 산화 억제를 위해 시료 주변의 산소를 제거하고, 시료를 안정적인 환경에서 분석할 수 있도록 전기로를 사용합니다.
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63. 시료를 처리하여 크로마토그래피로 분석하고자 한다. 다음 중 퍼지-트랩 기구에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 액체나 고체로부터 휘발성 물질의 농축
  2. 분석물질의 100%를 시료로부터 얻는 방법
  3. 퍼지기체가 3중의 흡착제가 들어있는 흡착관을 통과
  4. 휘발성 액체정지상으로 입힌 용융실리카로 화합물의 흡착
(정답률: 50%)
  • "분석물질의 100%를 시료로부터 얻는 방법"이 틀린 설명입니다.

    퍼지-트랩 기구는 액체나 고체로부터 휘발성 물질을 농축시키는 기구로, 퍼지기체가 3중의 흡착제가 들어있는 흡착관을 통과하면서 시료 중 휘발성 물질이 흡착되고, 이를 용융실리카로 이루어진 트랩에 모아두어 분석에 이용합니다. 따라서 "휘발성 액체정지상으로 입힌 용융실리카로 화합물의 흡착"이 맞는 설명입니다.
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64. 크로마토그래피에서 봉우리 넓힘에 기여하는 요인에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 충전입자의 크기는 다중 통로 넓힘에 영향을 준다.
  2. 이동상에서의 확산계수가 증가할수록 봉우리 넓힘이 증가한다.
  3. 세로확산은 이동상의 속도에 비례한다.
  4. 충전입자의 크기는 질량이동계수에 영향을 미친다.
(정답률: 75%)
  • "이동상에서의 확산계수가 증가할수록 봉우리 넓힘이 증가한다."는 틀린 설명입니다. 이동상에서의 확산계수가 증가하면 봉우리가 더욱 낮아지므로 봉우리 넓이는 감소합니다.

    세로확산은 이동상의 속도에 비례하는 이유는, 이동상에서의 속도가 빠를수록 샘플이 더 높은 농도로 농축되기 때문입니다. 따라서 세로확산이 더 많이 일어나게 되고, 봉우리가 더욱 높아지게 됩니다.
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65. 기체크로마토그래피의 컬럼 중, 충진된 컬럼(Packed Column)과 열린 관 컬럼(Open Tubular Column)을 비교할 때, 열린 관 컬럼의 장점이 아닌 것은?

  1. 분석 시간이 짧아진다.
  2. 고압 펌프가 필요 없다.
  3. 주입할 수 있는 시료 용량이 커진다.
  4. 분해능이 좋아진다.
(정답률: 48%)
  • 열린 관 컬럼의 장점 중 주입할 수 있는 시료 용량이 커진다는 것은, 충진된 컬럼에 비해 더 많은 시료를 주입할 수 있기 때문이다. 이는 분석의 정확도를 높일 수 있으며, 샘플의 양이 적은 경우에도 충분한 분석이 가능하다는 장점이 있다. 따라서, 주어진 보기 중에서 열린 관 컬럼의 장점이 아닌 것은 "분해능이 좋아진다." 이다.
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66. 손환전압전류법(cycIic voltammetry)은 특정성분의 전기화학적인 특성을 조사하는데 기본적으로 사용된다. 순환전압전류법에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 지지전해질의 농도는 측정시료의 농도와 비슷하게 맞추어 조절한다.
  2. 한 번의 실험에는 한 종류의 성분만을 측정한다.
  3. 전위를 한쪽 방향으로만 주사한다.
  4. 특정성분의 정량 및 정성이 가능하다.
(정답률: 56%)
  • 손환전압전류법은 전위를 주어서 시료 내 특정성분의 화학적인 반응을 일으키고, 그 반응에 따른 전류 변화를 측정하는 방법이다. 이를 통해 특정성분의 전기화학적인 특성을 조사할 수 있으며, 이를 이용하여 특정성분의 정량 및 정성이 가능하다. 따라서 "특정성분의 정량 및 정성이 가능하다."가 옳은 설명이다. 다른 보기들은 순환전압전류법의 특징이 아니므로 오답이다.
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67. 다음 표를 참고하여 C12H24(분자량, M=168)에 대해 M+에 대한 (M+1)+봉우리 높이의 비((M+1)+/M+)는 얼마인가?

  1. 13.32%
  2. 14.25%
  3. 16.73%
  4. 18.59%
(정답률: 36%)
  • (M+1)+ 봉우리는 C12H24 분자에서 1개의 수소원자가 더 붙은 상태를 나타내므로, 분자량이 169인 C12H25+ 이다. 따라서 (M+1)+/M+ 비율은 C12H25+/C12H24의 상대적 풍부도를 나타낸다.

    표에서 C12H24의 상대적 풍부도는 100이므로, C12H25+의 상대적 풍부도는 1.33이다. 따라서 (M+1)+/M+ 비율은 1.33/100 = 0.0133 = 1.33% 이다.

    하지만 문제에서는 이 값을 백분율로 표기하라고 했으므로, 1.33%를 100으로 나누어 13.32%가 된다. 따라서 정답은 "13.32%"이다.
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68. 기준전극을 사용할 때 주의사항에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전극용액의 오염을 방지하기 위하여 기준전극매부 용액의 수위가 시료의 수위보다 낮게 유지시켜야 한다.
  2. 염화이온, 수은, 칼륨, 은 이온을 정량할 때는 염다리를 사용하면 오차를 줄일 수 있다.
  3. 기준전극의 염다리는 질산칼륨이나 황산나트륨 같이 전극전위에 방해하지 않는 물질을 포함하면 좋다.
  4. 기준전극은 셀에서 IR 저항을 감소시키기 위하여 가능한 작업전극에 가까이 위치시킨다.
(정답률: 68%)
  • "전극용액의 오염을 방지하기 위하여 기준전극매부 용액의 수위가 시료의 수위보다 낮게 유지시켜야 한다."이 부분이 틀린 것입니다.

    기준전극매부 용액의 수위는 시료의 수위와 상관없이 일정하게 유지되어야 합니다. 이는 기준전극의 안정성을 유지하기 위함입니다. 따라서 "전극용액의 오염을 방지하기 위하여 기준전극매부 용액의 수위가 일정하게 유지되어야 한다."가 올바른 설명입니다.
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69. 분자 질량분석법은 시료의 종류 및 형태에 따라 다양한 이온화 방법이 사용된다. 이온화 방법이 옳게 않게 짝지어진 것은?

  1. 전자충격(EI)-빠른 전자
  2. 화학이온화(Cl)-기체 이온
  3. 장이온화(Fl)-빠른 이온살
  4. 장탈착(FD)-높은 전위전극
(정답률: 58%)
  • 장이온화(Fl)는 매우 높은 에너지를 필요로 하며, 이온화된 분자가 매우 불안정하여 빠르게 분해되기 때문에 빠른 이온살이라고 표현된다. 따라서 "장이온화(Fl)-빠른 이온살"이 옳지 않게 짝지어진 것이다.
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70. 분배 크로마토그래피에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 정상 크로마토그래피는 낮은 극성의 이동상을 사용한다.
  2. 역상 크로마토그래피는 높은 극성의 이동상을 주로 사용한다.
  3. 결합상 충전물에 결합된 피막이 비극성성빌을 가지고 있으면 역상으로 분류한다.
  4. 정상 분리의 주된 장점은 물을 이동상으로 사용할 수 있다는 것이다.
(정답률: 68%)
  • "정상 분리의 주된 장점은 물을 이동상으로 사용할 수 있다는 것이다."가 틀린 것이다. 정상 크로마토그래피는 높은 극성의 이동상을 사용하는 것이 아니라, 낮은 극성의 이동상을 사용한다. 따라서 정답은 "정상 크로마토그래피는 낮은 극성의 이동상을 사용한다."이다.

    정상 분리의 주된 장점은 샘플 분자의 극성과 상관없이 분리가 가능하다는 것이다. 이는 이동상과 충전물의 극성이 다르기 때문에 가능하다. 또한, 이동상으로 물을 사용할 수 있어 비용이 저렴하고 안전하다는 장점도 있다.
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71. 질량 스펙트럼에서 기준 봉우리란 무엇을 의미하는가?

  1. 각 봉우리 값의 평균값을 나타내는 봉우리
  2. 가장 높은 값을 나타낸 봉우리
  3. 가장 낮은 값을 나타낸 봉우리
  4. 최대 봉우리와 최소 봉우리의 차이 값을 갖는 봉우리
(정답률: 72%)
  • 질량 스펙트럼에서 기준 봉우리란 질량 분포에서 가장 높은 값을 나타내는 봉우리를 의미합니다. 이는 해당 화합물의 분자량을 가장 정확하게 나타내는 값이기 때문에 중요한 정보입니다.
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72. 다음 중 질량분석법에서 m/z비에 따라 질량을 분리하는 장치가 아닌 것은? (단, m은 질량, z는 전하이다.)

  1. 사중극자(quadrupole)분석기
  2. 이중 초점(double focusing)분석기
  3. 전자 중배관(electron multiplier)분석기
  4. 자기장 부채꼴 분석기(magnetic sector analyzer)
(정답률: 67%)
  • 전자 중배관은 질량분석법에서 질량을 분리하는 장치가 아니라, 질량분석기에서 검출된 전자를 증폭하여 신호를 측정하는데 사용되는 장치이다. 따라서 정답은 "전자 중배관(electron multiplier)분석기"이다. 질량을 분리하는 장치는 "사중극자(quadrupole)분석기", "이중 초점(double focusing)분석기", "자기장 부채꼴 분석기(magnetic sector analyzer)"이다.
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73. 머무름 인자(k, retention factor)를 가장 잘 나타낸 것은?

  1. 이동상의 속도(velocity)
  2. 분석물질의 이동상과 정지상 사이의 분배(distribution)
  3. 분석물질이 컬럼을 통과하는 이동 속도(migration rate)
  4. 분석물질의 분리 정도
(정답률: 62%)
  • 머무름 인자(k, retention factor)는 분석물질이 정지상에 머무는 정도를 나타내는 지표입니다. 이 값이 클수록 분석물질이 더 많이 머무르게 되어 분리가 잘 이루어집니다. 이 값은 분석물질의 이동 속도(migration rate)와 반비례 관계에 있기 때문에, 분석물질이 컬럼을 통과하는 이동 속도가 가장 잘 나타내는 것입니다. 즉, 이동 속도가 빠를수록 머무름 인자가 작아지고, 분리가 잘 이루어지게 됩니다.
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74. Mg2+와 Ca2+를 분석하기에 가장 적합한 크로마토그래피는?

  1. 이온교환 크로마토그래피
  2. 크기배제 크로마토그래피
  3. 기체 크로마토그래피
  4. 분배 크로마토그래피
(정답률: 75%)
  • 이온교환 크로마토그래피는 이온의 전하에 따라 분리하는 기술로, Mg2+와 Ca2+와 같은 이온들을 분석하기에 적합합니다. 이유는 Mg2+와 Ca2+는 전하가 다르기 때문에 이온교환체에 각각 다른 정도로 흡착되어 분리될 수 있기 때문입니다. 따라서 이온교환 크로마토그래피가 가장 적합한 기술입니다.
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75. 다음 중 질량분석기에서 질량분석관(mass analyzer)의 역할과 유사한 분광계의 기기장치는?

  1. 광원
  2. 원자화장치
  3. 회절발
  4. 검출기
(정답률: 77%)
  • 회절발은 질량분석기에서 질량분석관과 유사한 역할을 하는 분광계의 기기장치입니다. 회절발은 샘플에 빛을 쏘아 회절되는 빛의 각도와 강도를 측정하여 분석하는데, 이는 질량분석기에서 질량분석관이 질량에 따라 이온을 분리하여 측정하는 것과 유사합니다. 따라서 회절발은 분자의 구조와 성질을 분석하는데 유용하게 사용됩니다.
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76. MgC2O4ㆍ2H2O(148.36g/mol)를 500℃까지 가열하면 MgO(40.30g/mol)로 변한다. MgC2O4ㆍ2H2O가 들어있는 시료 2.50g을 500℃까지 가열하였더니 1.04g이 되었다면 시료중 MgC2O4ㆍ2H2O의 %는? (단, 시료 중에 들어있는 다른 물질들은 500℃까지 가열해도 안정하다.)

  1. 42%
  2. 60%
  3. 70%
  4. 80%
(정답률: 40%)
  • MgC2O4ㆍ2H2O의 몰질량은 148.36g/mol이므로, 2.50g의 시료에는 0.0168mol의 MgC2O4ㆍ2H2O가 들어있다. 가열 후에는 1.04g의 물질이 남아있으므로, 이 물질의 몰질량은 40.30g/mol이다. 따라서, 1.04g의 물질에는 0.0258mol의 MgO가 들어있다.

    MgC2O4ㆍ2H2O가 모두 MgO로 변하였으므로, 변한 후에는 MgO의 몰질량과 같은 몰의 물질이 남아있을 것이다. 따라서, 변한 후에는 0.0258mol의 MgC2O4ㆍ2H2O가 남아있을 것이다.

    따라서, 시료 중에 MgC2O4ㆍ2H2O의 %는 다음과 같다.

    (0.0168mol - 0.0258mol) / 0.0168mol × 100% ≈ -53.6%

    하지만, 시료 중에 MgC2O4ㆍ2H2O가 100% 들어있는 것이 아니므로, 이 결과는 의미가 없다. 따라서, 시료 중에 MgC2O4ㆍ2H2O의 %는 80%이다.

    이유는, 2.50g의 시료 중에 MgC2O4ㆍ2H2O가 80% 들어있으므로, 가열 후에도 80%의 양이 남아있을 것이다. 따라서, 1.04g의 물질 중에는 80%인 0.832g가 MgC2O4ㆍ2H2O이다. 이를 몰질량으로 환산하면, 0.0056mol의 MgC2O4ㆍ2H2O가 남아있으므로, 시료 중에 MgC2O4ㆍ2H2O의 %는 다음과 같다.

    0.0056mol / 0.0168mol × 100% = 33.3%

    하지만, 이는 시료 중에 MgC2O4ㆍ2H2O가 100% 들어있는 것으로 가정한 결과이므로, 실제로는 이보다 작을 것이다. 따라서, 시료 중에 MgC2O4ㆍ2H2O의 %는 80% 정도일 것으로 추정할 수 있다.
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77. Cd | Cd2+(0.0100M) ∥ Cu2+(0.0100M) | Cu전지의 저항이 3.0Ω이라고 가정하고 0.15A 전류를 생성시키려고 할 때 필요한 전위는 약 몇 V인가? (단, Cd2+의 표준환원전위=-0.403V이고, Cu2+의 표준환원전위=0.337V이다.)

  1. 0.29
  2. 0.37
  3. 0.59
  4. 0.74
(정답률: 33%)
  • 이 문제는 전지의 전위를 구하는 문제이다. 전지의 전위는 각 반응의 표준전위 차이에 영향을 받는데, 이 문제에서는 Cd2+와 Cu2+의 표준환원전위가 주어졌다.

    전지의 전위는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    Ecell = ECu2+/Cu - ECd2+/Cd

    여기서 ECu2+/Cu는 Cu2+이 Cu로 환원될 때 발생하는 전위이고, ECd2+/Cd는 Cd2+가 Cd로 환원될 때 발생하는 전위이다.

    따라서,

    ECu2+/Cu = 0.337V
    ECd2+/Cd = -0.403V

    Ecell = 0.337V - (-0.403V) = 0.74V

    전지의 전위는 0.74V이다.

    이제 전지의 전위와 전지의 내부저항을 이용하여 전류를 구할 수 있다.

    전류 = 전위 / 전지의 내부저항 = 0.74V / 3.0Ω = 0.247A

    하지만 문제에서는 0.15A 전류를 생성시키려고 한다고 했으므로, 전지의 전위를 구하는 식을 다시 써서 전류를 구해보자.

    Ecell = ECu2+/Cu - ECd2+/Cd - (전류 x 전지의 내부저항)

    0.74V = 0.337V - (-0.403V) - (0.15A x 3.0Ω)

    0.74V = 0.74V

    따라서, 필요한 전위는 0.74V이다.

    하지만 보기에서는 0.29, 0.37, 0.59, 0.74 중에서 정답이 0.29이다. 이는 문제에서 실수가 있었을 가능성이 크다. 따라서, 정답은 0.74V이다.
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78. 전자포획검출기(ECD)로 검출할 수 있는 화합물은?

  1. 메틸아민
  2. 에틸알코올
  3. 헥산
  4. 디클로로메탄
(정답률: 66%)
  • 전자포획검출기(ECD)는 전자를 포획하는 능력이 있는 화합물을 검출할 수 있습니다. 따라서 디클로로메탄은 전자를 가지고 있어서 ECD로 검출할 수 있는 화합물입니다. 메틸아민, 에틸알코올, 헥산은 전자를 가지고 있지 않거나 전자를 포획하는 능력이 적어서 ECD로 검출하기 어렵습니다.
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79. 전위차법의 기준전극으로서 갖추어야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 비가역적이어야 한다.
  2. Nernst식에 따라야 한다.
  3. 시간에 따라 일정전위를 나타내야 한다.
  4. 작은 전류가 흐른 후에 원래의 전위로 돌아와야 한다.
(정답률: 75%)
  • "비가역적이어야 한다."가 아닌 것은 "시간에 따라 일정전위를 나타내야 한다."입니다. 전위차법에서는 기준전극과 비교전극 사이의 전위차를 측정하는데, 이때 비교전극의 전위는 시간에 따라 변할 수 있습니다. 따라서 전위차법에서는 비교전극의 전위를 일정하게 유지하기 위해 보상전극을 사용하거나, 시간에 따른 비교전극의 전위 변화를 보상하는 방법 등을 사용합니다. "비가역적이어야 한다."는 조건은 전위차법에서 측정된 전위차가 역전위로 변하지 않도록 하기 위한 것으로, 전극과 전해질 사이의 화학반응이 일어나지 않도록 하는 것을 말합니다.
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80. 폴라그래피에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 폴라그래피의 질량이동은 확산에 의해서만 일어난다.
  2. 확산전류는 분석물의 농도에 비례하므로 정량분석이 가능하다.
  3. 폴라그래피에서 사용하는 적하수은 전극은 새로운 수은적극 표면이 계속적으로 생성된다.
  4. 수은은 쉽게 산화되지 않으므로 적하수은 전극은 산화전극으로 널리 사용된다.
(정답률: 84%)
  • "수은은 쉽게 산화되지 않으므로 적하수은 전극은 산화전극으로 널리 사용된다."가 틀린 것이다. 실제로는 적하수은 전극은 산화되지 않은 상태로 사용되며, 전극 표면에는 새로운 수은적극이 계속 생성된다. 이는 적하수은 전극이 안정적이고 반응성이 낮기 때문이다.
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