화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2015-03-08)

화학분석기사(구) 2015-03-08 필기 기출문제 해설

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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: 78%)
  • 용액의 밀도와 순도를 이용하여 몰농도를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{d \times 1000 \times \text{순도}}{Mw}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{1.8 \times 1000 \times 0.96}{98}$
    ③ [최종 결과] $M = 17.6$
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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: 89%)
  • 화학반응식의 계수는 반응 전후의 각 원자 수가 동일하게 보존되어야 한다는 질량 보존의 법칙을 이용하여 결정합니다.
    $$a\text{NH}_3 + b\text{O}_2 \rightarrow c\text{NO} + d\text{H}_2\text{O}$$
    ① [기본 공식]
    $$\text{N: } a = c, \quad \text{H: } 3a = 2d, \quad \text{O: } 2b = c + d$$
    ② [숫자 대입]
    $$a=4 \text{ 일 때, } c=4, \quad d=\frac{3}{2} \times 4 = 6, \quad 2b = 4 + 6 \rightarrow b=5$$
    ③ [최종 결과]
    $$a=4, b=5, c=4, d=6$$
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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: 75%)
  • 용해도는 용매 $100\text{g}$당 녹는 용질의 양입니다. $70^{\circ}\text{C}$ 포화 용액 $100\text{g}$에 포함된 용질의 양을 먼저 구한 뒤, $30^{\circ}\text{C}$로 냉각 시 용해도가 감소하며 석출되는 양을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{용질의 양} = \text{용액의 양} \times \frac{\text{용해도}}{100 + \text{용해도}}$
    ② [숫자 대입] $70^{\circ}\text{C} \text{ 용질} = 100 \times \frac{60}{160} = 37.5\text{g}, \quad 30^{\circ}\text{C} \text{ 포화 시 용질} = 100 \times \frac{20}{120} = 16.67\text{g} \text{ (단, 용액 100g 기준)}$
    냉각 후 용액의 총 질량은 $100\text{g}$이 아니므로, $70^{\circ}\text{C}$ 포화 용액 $160\text{g}$($\text{용매 } 100\text{g} + \text{용질 } 60\text{g}$)을 $30^{\circ}\text{C}$로 식혔을 때를 기준으로 계산하면:
    $$160 : 120 = 100 : x \rightarrow x = 75\text{g}$$
    ③ [최종 결과] $\text{석출량} = 100\text{g} - 75\text{g} = 25\text{g}$
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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: 86%)
  • 탄소 수가 7개인 포화탄화수소(알케인)의 명명법을 묻는 문제입니다. 탄소 7개를 의미하는 접두어 hep-에 포화탄화수소의 접미사 -ane이 결합하여 헵탄(헵테인)이 됩니다.
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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: 78%)
  • 고체의 용해도는 외부 압력의 변화에 거의 영향을 받지 않습니다. 반면, 기체의 용해도는 압력이 증가함에 따라 증가하는 특성을 가집니다.
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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: 86%)
  • 원자 반지름은 주기가 커질수록 전자껍질 수가 증가하여 커지며, 같은 주기에서는 핵전하량이 클수록(원자 번호가 클수록) 반지름이 작아집니다.
    따라서 3주기 원소인 S가 P보다 작고, 4주기 원소인 Se가 As보다 작으므로 전체 순서는 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: 89%)
  • 첨가 중합체는 단량체 내에 탄소 간 이중결합이나 삼중결합과 같은 불포화 결합이 있어야 결합이 풀리면서 연속적으로 연결될 수 있습니다. $\text{C}_2\text{H}_4$(에틸렌)는 탄소 간 이중결합을 가지고 있어 첨가 중합이 가능합니다.
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8. 메타-다이나이트로벤젠의 구조를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 89%)
  • 메타(meta-) 위치는 벤젠 고리에서 1, 3번 위치에 치환기가 있는 구조를 의미합니다. 따라서 가 정답입니다.

    오답 노트
    nitrobenzene: 치환기가 1개인 경우
    ortho-: 1, 2번 위치에 치환기가 있는 경우
    para-: 1, 4번 위치에 치환기가 있는 경우
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9. 다음과 같은 전자 배치를 갖는 원소는?

  1. Al
  2. Si
  3. P
  4. S
(정답률: 83%)
  • 제시된 전자 배치 $\text{1s}^2\text{2s}^2\text{2p}^6\text{3s}^2\text{3p}^3$의 총 전자 수를 합산하면 원자 번호를 알 수 있습니다.
    $$2 + 2 + 6 + 2 + 3 = 15$$
    원자 번호 15번은 P(인)입니다.
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10. 강산인 0.1M 질산 수용액의 pH는 얼마인가?

  1. 0.1
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 92%)
  • 강산은 수용액에서 완전히 이온화되므로, 산의 몰 농도가 곧 수소 이온 농도가 됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{pH} = -\log[H^{+}]$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{pH} = -\log(0.1)$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{pH} = 1$$
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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: 84%)
  • 용질의 질량을 몰수로 변환한 뒤, 몰 농도 공식을 이용하여 용액의 부피를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{부피(L)} = \frac{\text{질량(g)} / \text{분자량(g/mol)}}{\text{몰농도(M)}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{부피(L)} = \frac{11.99 / 36.45}{5.48}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{부피} = 0.0600\text{ L} = 60.0\text{ mL}$$
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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: 86%)
  • 탄화수소 유도체의 작용기 구조를 묻는 문제입니다. $R-CHO$ 구조는 에테르가 아니라 알데하이드의 특징적인 구조입니다.

    오답 노트
    에테르: $R-O-R$ 구조를 가집니다.
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13. 다음 중 짝산-짝염기 쌍인 것은?

  1. HCl-OCl-
  2. H2SO4-SO42-
  3. NH4+-NH3
  4. H3O+-OH-
(정답률: 77%)
  • 짝산-짝염기 쌍은 수소 이온($H^{+}$) 하나가 차이 나는 관계를 말합니다.
    $NH_{4}^{+}$에서 $H^{+}$ 하나가 빠지면 $NH_{3}$가 되므로 서로 짝산-짝염기 쌍이 맞습니다.

    오답 노트
    - $HCl-OCl^{-}$: $Cl^{-}$가 짝염기여야 함
    - $H_{2}SO_{4}-SO_{4}^{2-}$: $HSO_{4}^{-}$가 짝염기여야 함
    - $H_{3}O^{+}-OH^{-}$: $H_{2}O$가 짝염기여야 함
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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: 79%)
  • 결합의 종류에 따라 $\sigma$-결합과 $\pi$-결합의 개수를 세는 원리를 적용합니다. 단일결합은 $\sigma$ 1개, 이중결합은 $\sigma$ 1개와 $\pi$ 1개, 삼중결합은 $\sigma$ 1개와 $\pi$ 2개로 구성됩니다.
    제시된 이미지 분석 결과:
    - 단일결합: $C-O$, $C-H$, $C-Cl$ (2개) $\rightarrow$ $\sigma$ 3개 (이미지상 $C-O$ 1, $C-H$ 1, $C-Cl$ 2개 총 4개 단일결합)
    - 이중결합: $N=C$, $C=C$ (2개) $\rightarrow$ $\sigma$ 2개, $\pi$ 2개
    전체 합산 시 $\sigma$-결합 6개, $\pi$-결합 3개가 도출됩니다.
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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: 83%)
  • 부탄의 완전 연소 반응식을 통해 생성되는 이산화탄소와 물의 몰수를 구한 뒤, 각각의 분자량을 곱해 질량비를 계산합니다.
    반응식: $C_{4}H_{10} + \frac{13}{2}O_{2} \rightarrow 4CO_{2} + 5H_{2}O$
    ① [기본 공식] $질량비 = (4 \times 44) : (5 \times 18)$
    ② [숫자 대입] $질량비 = 176 : 90$
    ③ [최종 결과] $질량비 = 1.96 : 1$
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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: 89%)
  • 화합물 내 각 원자의 산화수 합은 전체 전하량과 같다는 원리를 이용합니다.
    $$CaSO_{4}$$의 산화수 계산 과정은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $+2 + x + (-2) \times 4 = 0$
    ② [숫자 대입] $x - 6 = -2$
    ③ [최종 결과] $x = +6$
    따라서 $CaSO_{4}$에서 황의 산화수는 $+6$이므로 $+4$라고 설명한 내용은 틀렸습니다.
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17. 아세톤의 다른 명칭으로서 옳은 것은?

  1. dimethylketone
  2. 1-propanone
  3. propanal
  4. methylethylketone
(정답률: 86%)
  • 아세톤의 구조식은 $CH_{3}COCH_{3}$입니다. 중심의 카보닐기($-CO-$)를 기준으로 양옆에 2개의 메틸기($-CH_{3}$)가 결합한 케톤 형태이므로 dimethylketone이라고 부릅니다.
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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: 72%)
  • 화학 반응식의 계수비는 곧 기체의 부피비와 같습니다. 반응물 중 한정 반응물을 찾아 생성물과 남은 기체의 양을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{O}_2 + 2\text{H}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{반응: } \text{O}_2(0.5\text{L}) + \text{H}_2(1\text{L}) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(1\text{L})$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{수증기 부피} = 1\text{L}, \quad \text{총 부피} = \text{수증기}(1\text{L}) + \text{잔여 } \text{O}_2(0.5\text{L}) = 1.5\text{L}$$
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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: 85%)
  • 각 보기의 몰수를 구한 뒤, (질량 = 몰수 $\times$ 원자량/분자량) 공식을 사용하여 질량을 비교합니다.
    ① He: $0.224\text{L} / 22.4\text{L/mol} = 0.01\text{mol} \rightarrow 0.01 \times 4 = 0.04\text{g}$
    ② C: $0.01\text{mol} \times 12 = 0.12\text{g}$
    ③ O: $0.01\text{mol} \times 16 = 0.16\text{g}$
    ④ $\text{CO}_2$ 내 O: $0.01\text{mol} \times 2 = 0.02\text{mol} \rightarrow 0.02 \times 16 = 0.32\text{g}$
    따라서 이산화탄소 분자 0.01 몰 내에 들어있는 총 산소 원자의 질량이 가장 큽니다.
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20. 다음 중 불포화 탄화수소에 속하지 않는 것은?

  1. alkane
  2. alkene
  3. alkyne
  4. arene
(정답률: 92%)
  • 탄소 화합물 중 알케인은 모든 탄소-탄소 결합이 단일 결합으로만 이루어진 포화 탄화수소입니다.

    오답 노트
    alkene, alkyne, arene: 이중 결합이나 삼중 결합, 또는 방향족 고리를 포함하는 불포화 탄화수소임
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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: 91%)
  • 전지의 선 표시법은 전극과 상경계 사이를 'ㅣ'로 표시하고, 두 전해질 사이의 염다리는 '∥' 기호로 구분하여 나타냅니다. 따라서 Cd(s) | Cd(NO3)2(aq) ∥ AgNO3(aq) | Ag(s) 표현이 올바릅니다.
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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: 74%)
  • 이온 세기는 용액 속에 존재하는 모든 이온의 농도와 전하수의 제곱을 곱하여 합산한 값의 절반으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \frac{1}{2} \sum c_{i} z_{i}^{2}$
    ② [숫자 대입] $\mu = \frac{1}{2} (0.1 \times 1^{2} + 0.1 \times 1^{2} + 2 \times 0.1 \times 1^{2} + 0.1 \times 2^{2})$
    ③ [최종 결과] $\mu = 0.40$
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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%)
  • 침전이 시작되는 시점은 이온 농도의 곱이 용해도 곱($K_{sp}$)과 같아지는 순간입니다. $\text{AgNO}_3$가 완전히 이온화되었다고 가정하여 $\text{Ag}^{+}$ 농도를 대입해 $\text{PO}_4^{3-}$ 농도를 구합니다.
    ① [기본 공식] $K_{sp} = [Ag^{+}]^{3}[PO_{4}^{3-}]$
    ② [숫자 대입] $1.3 \times 10^{-20} = (0.01)^{3}[PO_{4}^{3-}]$
    ③ [최종 결과] $[PO_{4}^{3-}] = 1.3 \times 10^{-14}$
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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: 86%)
  • 갈바니 전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로, 자발적인 화학 반응이 일어날 때 전위차(기전력) 값은 항상 양수($+$)로 나타납니다.
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25. 활동도 계수의 특성에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 너무 진하지 않은 용액에서 주어진 화학종의 활동도 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: 61%)
  • 묽은 용액에서 활동도 계수는 전해질의 구체적인 성질과는 무관하며, 오직 용액의 이온 세기에만 의존하여 결정됩니다.
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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: 83%)
  • 공통 이온 효과에 의해 $\text{BaSO}_4$ 포화수용액에 $\text{Ba}^{2+}$나 $\text{SO}_4^{2-}$이온을 포함한 용액을 넣으면 용해도 곱($K_{sp}$)을 초과하여 침전이 발생합니다.
    하지만 소금물($\text{NaCl}$)을 첨가하는 경우에는 $\text{BaSO}_4$의 구성 이온이 포함되어 있지 않으므로 $\text{BaSO}_4$가 석출되지 않습니다.
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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: 59%)
  • 다양성분산(Polyprotic acid)의 적정에서 첫 번째 종말점의 $\text{pH}$는 두 $\text{pK}_a$ 값의 평균으로 근사할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\text{pH} = \frac{1}{2}(\text{pK}_{a1} + \text{pK}_{a2})$
    ② [숫자 대입] $\text{pH} = \frac{1}{2}(6.4 + 10.3)$
    ③ [최종 결과] $\text{pH} = 8.35 \approx 8$
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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: 80%)
  • 제시된 구조식 $\text{}$은 $\text{EDTA}$의 $\text{HY}^{3-}$ 형태입니다. $\text{HY}^{3-}$는 $\text{pK}_5(6.16)$와 $\text{pK}_6(10.24)$ 사이의 $\text{pH}$ 영역에서 주성분으로 존재하며, 주어진 보기 중 $6.16$에 가장 인접한 $\text{pH } 7$이 정답입니다.
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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: 77%)
  • 두 경우 모두 $\text{Cd}^{2+}$이온과 4개의 질소($\text{N}$) 원자 사이에 배위 결합이 형성되므로, 결합 에너지와 관련된 엔탈피 변화는 서로 비슷합니다.

    오답 노트
    엔트로피 변화: 단분자 리간드 4개보다 킬레이트 리간드 2개가 반응할 때 입자 수 증가로 엔트로피가 더 크게 증가함
    자유에너지 변화: 엔트로피 변화가 다르므로 자유에너지 값도 달라짐
    안정성: 킬레이트 효과로 인해 에틸렌디아민과 반응한 착물이 훨씬 더 안정함
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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: 67%)
  • 강염기인 $\text{NaOH}$가 강산인 $\text{HCl}$보다 과량 첨가된 상황이므로, 남은 $\text{OH}^-$의 농도를 구해 $\text{pH}$를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $[\text{OH}^-] = \frac{(\text{M}_{\text{NaOH}} \times \text{V}_{\text{NaOH}}) - (\text{M}_{\text{HCl}} \times \text{V}_{\text{HCl}})}{\text{V}_{\text{total}}}$
    ② [숫자 대입] $[\text{OH}^-] = \frac{(0.1000 \times 25.10) - (0.1000 \times 25.00)}{25.00 + 25.10} = \frac{0.01}{50.10}$
    ③ [최종 결과] $[\text{OH}^-] = 1.996 \times 10^{-4} \rightarrow \text{pOH} = 3.70 \rightarrow \text{pH} = 10.30$
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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: 66%)
  • 용해도곱 상수($K_{sp}$) 식을 이용하여 포화 용액 내 이온 농도를 계산합니다. $\text{CaF}_2$가 $x\text{M}$만큼 용해되면 $[\text{Ca}^{2+}] = x$, $[\text{F}^-] = 2x$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $K_{sp} = [\text{Ca}^{2+}][\text{F}^-]^2 = x(2x)^2 = 4x^3$
    ② [숫자 대입] $3.9 \times 10^{-11} = 4x^3$
    ③ [최종 결과] $x = 2.1 \times 10^{-4}$
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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: 74%)
  • 공통 이온 효과에 의해 용액 속에 이미 $\text{IO}_3^-$이온이 존재하면 $\text{Hg}_2(\text{IO}_3)_2$의 용해도는 감소합니다.
    $\text{KNO}_3$는 공통 이온이 없으며, 오히려 이온 강도를 높여 염의 용해도를 증가시키므로 $\text{Hg}_2^{2+}$의 농도가 가장 크게 나타납니다.

    오답 노트
    $\text{KIO}_3, \text{NaIO}_3$: 공통 이온인 $\text{IO}_3^-$가 존재하여 용해도 감소
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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: 79%)
  • $\text{CaF}_2$의 용해 평형 상태에서 공통 이온을 첨가하면 르 샤틀리에 원리에 의해 평형이 역반응 방향으로 이동하여 용해도가 감소합니다.
    KF를 첨가하면 공통 이온인 $\text{F}^-$ 농도가 증가하여 $\text{Ca}^{2+}$의 몰 농도가 감소합니다.

    오답 노트
    $\text{HCl}$ 첨가: $\text{F}^-$와 $\text{H}^+$가 반응하여 $\text{HF}$를 형성하므로 $\text{Ca}^{2+}$ 농도 증가
    $\text{KCl}$ 첨가: 이온 강도 증가로 인해 용해도 증가
    $\text{H}_2\text{O}$ 첨가: 단순 희석으로 농도는 감소하나 평형 이동과는 무관
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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: 58%)
  • $\text{NaCN}$은 강염기성 염으로, $\text{CN}^-$이온이 가수분해되어 $\text{OH}^-$를 생성합니다. 주어진 $\text{HCN}$의 $K_a$ 값을 이용하여 $\text{pH}$를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\text{pH} = 14 + \log(K_a \times C)$ (또는 $\text{pOH}$ 계산 후 변환)
    ② [숫자 대입] $\text{pH} = -\log(4.9 \times 10^{-10} \times 0.028)$ (참고 해설의 계산식 적용)
    ③ [최종 결과] $\text{pH} = 10.9$
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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: 73%)
  • 몰농도는 용액 $1\text{L}$에 녹아 있는 용질의 몰수($\text{mol}$)를 의미합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{w}{Mw \times V}$ (몰농도 = 질량 / (분자량 $\times$ 부피))
    ② [숫자 대입] $M = \frac{5.8}{58 \times 0.1}$
    ③ [최종 결과] $M = 1.0$
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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%)
  • 약산인 아질산의 산해리 상수를 이용하여 하이드로늄 이온 농도를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $[H_3O^+] = \sqrt{K_a \times C}$
    ② [숫자 대입] $[H_3O^+] = \sqrt{5.1 \times 10^{-4} \times 0.15}$
    ③ [최종 결과] $[H_3O^+] = 0.00875$
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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: 73%)
  • 일차 표준물질은 정확한 농도 결정의 기준이 되므로, 적정매질에서 용해도가 커서 완전히 잘 녹아야 합니다.

    오답 노트
    대기 중에서 안정해야 한다: 필수 조건임
    가급적 큰 몰 질량을 가져야 한다: 칭량 오차를 줄이기 위해 필요함
    수화된 물이 없어야 한다: 조성의 일정함을 위해 결정수가 없어야 함
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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: 62%)
  • 약염기인 아민의 $pK_b$를 이용하여 $OH^-$ 농도를 구한 뒤, $pH$를 산출하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $[OH^-] = \sqrt{K_b \times C}$
    ② [숫자 대입] $[OH^-] = \sqrt{10^{-5.80} \times 0.2}$
    ③ [최종 결과] $pH = 14 - [-\log(5.62 \times 10^{-4})] = 10.75$
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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: 83%)
  • 플라스크의 부피는 내부에 채워진 물의 질량을 물의 밀도(또는 단위 질량당 부피)로 곱하여 구할 수 있습니다. 물의 질량은 (전체 질량 - 빈 플라스크 질량)으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = (m_{total} - m_{flask}) \times v_{water}$
    ② [숫자 대입] $V = (20.2144 - 10.2634) \times 1.0029$
    ③ [최종 결과] $(20.2144 - 10.2634) \times 1.0029$
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40. MnO4-이온에서 망간(Mn)의 산화수는 얼마인가?

  1. -1
  2. +4
  3. +6
  4. +7
(정답률: 91%)
  • 화합물 전체의 전하량은 각 원자의 산화수 합과 같다는 원리를 이용합니다. 산소의 산화수는 $-2$이며, 전체 전하가 $-1$이 되어야 하므로 망간의 산화수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $x + 4 \times (-2) = -1$
    ② [숫자 대입] $x - 8 = -1$
    ③ [최종 결과] $x = +7$
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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: 75%)
  • 분광분석은 분석을 위한 시약을 먼저 준비한 후, 시료와 표준용액을 발색시키고, 그 흡광도를 측정하여 검량선을 작성함으로써 최종적으로 정량하는 순서로 진행됩니다.
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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: 42%)
  • 비분산 시스템은 특정 원소만을 들뜨게 하는 광원을 사용하므로, 별도의 단색화 장치나 필터를 사용하여 스펙트럼을 주사할 필요가 없습니다.
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43. 물분자의 기준진동의 자유도는 얼마인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 81%)
  • 물분자는 비선형 분자이므로, 원자 수 $n$에 따른 진동 자유도 공식 $3n-6$을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $f = 3n - 6$
    ② [숫자 대입] $f = 3 \times 3 - 6$
    ③ [최종 결과] $f = 3$
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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: 74%)
  • ICP 방출분광법은 미량 분석 시 높은 분석 감도와 정확성을 가지며, 광범위한 정성 및 정량 분석이 가능합니다. 따라서 분석의 정확도를 높이기 위해서는 높은 세기의 미광 복사선이 적게 발생해야 합니다.
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45. 플라스마 원자발광분광법으로 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: 85%)
  • 정확한 정량 분석을 위해서는 매질 효과(Matrix effect)를 최소화해야 합니다. 따라서 표준용액과 시료 용액의 조성이 최대한 일치해야 분석 원소의 농도 검출 방해를 막고 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있습니다.
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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 진동(Vibration)운동을 관찰한다.
  3. CO2분자는 IR peak를 나타내지 않는다.
  4. 정성 및 정량, 유기물 및 무기물에 모두 이용된다.
(정답률: 71%)
  • IR 활성이 나타나려면 진동 시 쌍극자 모멘트의 변화가 있어야 합니다. $CO_{2}$ 분자는 전체적으로는 무극성이지만, 비대칭 신축 진동이나 굽힘 진동 시 쌍극자 모멘트가 발생하므로 IR peak를 나타냅니다.
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47. 다음은 복사선의 성질을 설명한 것이다. 어떤 현상을 말하는가?

  1. 산란
  2. 굴절
  3. 반사
  4. 흡수
(정답률: 86%)

  • 밀도가 다른 두 매질의 경계면에서 복사선의 속도 차이로 인해 빛의 방향이 급격하게 변하는 현상은 굴절의 정의입니다.
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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: 83%)
  • 흡수 파수 $\nu$는 힘 상수 $k$의 제곱근에 비례하고 유효 질량 $m$의 제곱근에 반비례합니다.
    $$\nu = \sqrt{\frac{k}{m}}$$
    결합 차수가 높을수록 힘 상수 $k$가 커지며, 원자의 질량이 작을수록 유효 질량 $m$이 작아져 파수가 증가합니다. 따라서 결합력이 가장 강한 삼중결합이면서 질량이 매우 작은 수소가 결합된 $\equiv C-H$의 파수가 가장 큽니다.
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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: 77%)
  • 비어-램버트 법칙을 이용하여 흡광도를 먼저 구한 뒤, 이를 통해 투광도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $A = \epsilon b c$
    ② [숫자 대입] $A = 300 \times 1.0 \times 0.005$
    ③ [최종 결과] $A = 1.5$
    투광도 $T$는 흡광도 $A$와 $A = -\log T$의 관계가 있습니다.
    ① [기본 공식] $T = 10^{-A} \times 100$
    ② [숫자 대입] $T = 10^{-1.5} \times 100$
    ③ [최종 결과] $T = 3.16\%$
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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: 80%)
  • 슬릿의 폭이 넓어지면 통과하는 빛의 양이 많아져 신호의 크기는 커지지만, 파장 선택성이 떨어져 공명선 구별이 어려워지고 결과적으로 분석의 정확도는 낮아지게 됩니다.
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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: 60%)
  • 수은(Hg)은 휘발성이 매우 강하므로, 산류를 이용한 전처리 시 수은이 증발하여 손실되는 것을 막기 위해 열판 위에서 열린 상태로 전처리해서는 안 됩니다.

    오답 노트
    알킬수은 화합물은 전처리 없이 CVAAS로 직접 정량할 수 있다: 반드시 전처리 과정이 필요합니다.
    CVAAS는 수은 증기 외에 수소화물도 생성시킬 수 있으므로 수소화물 생성법의 한 종류라고 말할 수 있다: 수은 증기 외에 수소화물을 생성할 수 없습니다.
    유기물 분해 후의 여분의 강산화제는 제거하지 않아도 CVASS분석에 영향이 없다: 여분의 강산화제는 반드시 제거해야 합니다.
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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: 58%)
  • 플라스마 광원은 매우 높은 온도를 가지므로, 하나의 들뜸 조건에서 여러 원소의 스펙트럼을 동시에 얻을 수 있는 다원소 분석 능력이 뛰어납니다.

    오답 노트
    플라스마 광원의 온도가 불꽃보다 낮기 때문에 원소상호간 방해가 적다: 온도가 매우 높기 때문에 방해가 적은 것입니다.
    높은 온도에서 분해가 용이한 불안정한 원소를 낮은 농도에서 분석할 수 있다: 높은 온도에서 안정한 원소를 분석할 수 있습니다.
    내화성 화합물을 생성하는 원소나 요오드, 황과 같은 비금속을 제외하고 적용범위가 넓다: 내화성 화합물 및 비금속 물질 측정에도 적용 가능합니다.
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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: 79%)
  • 적외선 분광법에서 지문영역(Fingerprint region)은 분자마다 고유한 흡수 패턴을 보여 식별이 가능한 영역으로, 일반적으로 $1200\sim600\text{cm}^{-1}$ 범위를 의미합니다.
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54. 다음 중 에너지가 가장 작은 전자기복사파는?

  1. 가시광선
  2. 마이크로파
  3. 근적외선
  4. 자외선
(정답률: 81%)
  • 전자기복사파의 에너지는 파장이 길수록 작아집니다. 에너지 크기 순서는 라디오파 < 마이크로파 < 적외선 < 가시광선 < 자외선 < X선 순이므로, 제시된 보기 중 마이크로파의 에너지가 가장 작습니다.
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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: 48%)
  • 형광의 세기는 양자효율, 에너지 전이 형태, 분자 구조 및 경도, 온도, 용매의 영향, pH 및 농도 등에 의해 결정됩니다. 전자쌍 효과는 형광 세기에 직접적인 영향을 주는 변수에 해당하지 않습니다.
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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: 75%)
  • 광원과 검출기가 $90^{\circ}$ 직교 배치를 하는 기기는 산란광을 측정하는 Raman 분광기와 방출광을 측정하는 형광 및 인광 분광기입니다.
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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: 75%)
  • 진공광전관은 빛(광자)이 금속 표면에 충돌하여 전자를 방출시키는 광전효과 원리를 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: 67%)
  • 들뜬 단일항 상태는 전자의 스핀이 짝을 이루고 있는 상태이며, 두 개의 전자 스핀이 짝을 이루지 않는 상태는 들뜬 삼중항 상태입니다.
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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: 68%)
  • 파수는 파장의 역수로 정의되며, 단위 변환을 통해 $\text{cm}^{-1}$ 값으로 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\nu = \frac{1}{\lambda}$
    ② [숫자 대입] $\nu = \frac{1}{2.5 \times 10^{-4} \text{ cm}}$
    ③ [최종 결과] $\nu = 4000$
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60. 퓨리에(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: 65%)
  • 퓨리에 변환 적외선 기기는 측정 시간이 빠르고 감도가 높으며, 주파수 정밀도가 우수하고 기계적 설계가 간단하다는 장점이 있습니다. IR 방출의 제거 여부는 분산형 대비 주요 장점으로 보기 어렵습니다.
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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: 45%)
  • 전기화학 검출기(electrochemical detector)는 기체 크로마토그래피가 아닌 이온 크로마토그래피 분석에 적합한 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: 86%)
  • 열무게법(TG) 측정 시 시료가 고온에서 산소와 반응하여 분해되거나 산화되는 것을 방지하기 위해, 비활성 기체인 질소나 아르곤을 사용하여 산화 억제 환경을 조성합니다.
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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: 53%)
  • 퍼지-트랩(Purge-and-Trap) 기구는 비활성 가스를 이용하여 시료 내 휘발성 물질을 밀어내어 흡착관(트랩)에 농축시키는 방법이며, 용융실리카에 액체정지상을 입히는 방식은 컬럼의 구조에 해당합니다.
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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: 82%)
  • 크로마토그래피의 세로확산은 이동상의 속도가 느릴수록 시료가 컬럼 내에 머무는 시간이 길어져 확산될 시간이 많아지므로, 이동상의 속도에 반비례하여 증가합니다.
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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: 53%)
  • 열린 관 컬럼(Open Tubular Column)은 충진물이 없어 효율이 높고 분석 시간이 짧으며 분해능이 뛰어나지만, 시료 주입 용량은 충진된 컬럼(Packed Column)에 비해 매우 적습니다.
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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: 64%)
  • 순환전압전류법은 전위를 주기적으로 변화시켜 전류를 측정함으로써 특정 성분의 산화·환원 전위와 피크 전류를 통해 정성 및 정량 분석이 가능합니다.

    오답 노트
    지지전해질의 농도는 측정시료의 농도보다 훨씬 크게 설정해야 함
    반응 중간체까지 함께 측정 가능함
    전위는 양의 방향과 음의 방향으로 왕복 주사함
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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: 50%)
  • 질량분석법에서 $(M+1)^{+}$ 봉우리의 상대적 강도는 각 원소의 수와 해당 원소의 동위 원소 존재 비율의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{(M+1)^{+}}{M^{+}} = (n_{C} \times 1.08) + (n_{H} \times 0.015)$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{(M+1)^{+}}{M^{+}} = (12 \times 1.08) + (24 \times 0.015)$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{(M+1)^{+}}{M^{+}} = 13.32\%$$
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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: 76%)
  • 기준전극 내부 용액의 수위는 시료 용액의 수위보다 높게 유지해야 합니다. 이는 내부 용액이 시료 쪽으로 자연스럽게 흐르게 하여 외부 시료가 전극 내부로 침투해 오염시키는 것을 방지하기 위함입니다.
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69. 분자 질량분석법은 시료의 종류 및 형태에 따라 다양한 이온화 방법이 사용된다. 이온화 방법이 옳지 않게 짝지어진 것은?

  1. 전자충격(EI)-빠른 전자
  2. 화학이온화(Cl)-기체 이온
  3. 장이온화(Fl)-빠른 이온살
  4. 장탈착(FD)-높은 전위전극
(정답률: 66%)
  • 장이온화(FI)는 빠른 이온살이 아니라 높은 전압(강한 전기장)을 이용하여 시료를 이온화시키는 방법입니다.
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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: 69%)
  • 정상 크로마토그래피는 정지상이 극성이고 이동상이 비극성인 시스템입니다. 물은 매우 강한 극성 용매이므로 비극성 이동상을 사용하는 정상 분리에서는 이동상으로 사용할 수 없습니다. 물을 이동상으로 사용하는 것은 역상 크로마토그래피의 특징입니다.
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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: 75%)
  • 질량 스펙트럼에서 기준 봉우리(Base Peak)는 검출된 이온들 중 상대적 강도가 가장 높게 나타나는, 즉 가장 높은 값을 가진 봉우리를 의미하며 이를 기준으로 다른 봉우리들의 상대 강도를 결정합니다.
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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: 68%)
  • 질량분석기에서 $m/z$ 비에 따라 이온을 분리하는 장치는 사중극자 분석기, 이중 초점 분석기, 자기장 부채꼴 분석기가 있습니다.

    오답 노트
    전자 중배관: 분리 장치가 아니라 분리된 이온을 증폭하여 검출하는 검출기 역할입니다.
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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: 64%)
  • 머무름 인자($k$)는 분석 물질이 정지상에 머무는 시간과 이동상에 머무는 시간의 비율을 나타내며, 이는 결과적으로 분석물질이 컬럼을 통과하는 이동 속도(migration rate)를 결정짓는 지표가 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: 84%)
  • 분석 대상인 $Mg^{2+}$와 $Ca^{2+}$는 전하를 띤 이온 상태의 물질입니다. 따라서 정지상과 분석 물질 사이의 정전기적 인력을 이용하여 분리하는 이온교환 크로마토그래피가 가장 적합합니다.
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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: 73%)
  • 질량분석기의 질량분석관은 이온을 $m/z$ 값에 따라 분리하는 역할을 합니다. 분광계에서 빛을 파장별로 분리하여 분산시키는 회절발이 이와 가장 유사한 기능을 수행합니다.
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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: 41%)
  • 시료를 가열하여 생성된 $MgO$의 질량을 통해 원래 포함되어 있던 $MgC_{2}O_{4} \cdot 2H_{2}O$의 양을 계산하는 문제입니다.
    가열 전후의 질량 차이는 분해되어 날아간 성분의 질량이며, 이를 통해 분석 물질의 몰수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{순도}(\%) = \frac{\text{분석 물질의 질량}}{\text{시료의 전체 질량}} \times 100$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{분석 물질의 질량} = \frac{2.50 - 1.04}{148.36 - 40.30} \times 148.36 = 2.00$$
    $$\text{순도}(\%) = \frac{2.00}{2.50} \times 100$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{순도} = 80\%$$
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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: 45%)
  • 전지의 표준 전위차를 구한 뒤, 옴의 법칙을 이용하여 내부 저항으로 인해 발생하는 전압 강하분을 제외한 실제 필요한 전위를 계산합니다.
    ① [표준 전위차] $E_{o} = E_{cathode} - E_{anode}$
    ② [숫자 대입] $E_{o} = 0.337 - (-0.403) = 0.74$
    ③ [전압 강하 및 최종 전위] $$V = E_{o} - (I \times R) = 0.74 - (0.15 \times 3.0) = 0.29$$
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78. 전자포획검출기(ECD)로 검출할 수 있는 화합물은?

  1. 메틸아민
  2. 에틸알코올
  3. 헥산
  4. 디클로로메탄
(정답률: 70%)
  • 전자포획검출기(ECD)는 할로젠 원소를 포함한 화합물에 대해 매우 높은 선택성을 가집니다. 디클로로메탄은 염소(Cl)를 포함하는 유기 할로젠 화합물이므로 검출이 가능합니다.
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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: 84%)
  • 기준전극은 전위가 안정적이고 재현성이 있어야 하므로 반드시 가역적이어야 합니다.
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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: 82%)
  • 수은은 쉽게 산화되는 성질이 있기 때문에 산화전극으로 사용하기 어렵습니다.
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