화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2016-10-01)

화학분석기사(구) 2016-10-01 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2016-10-01 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 다음의 루이스 구조식 중 옳지 않는 것은?

(정답률: 78%)
  • 루이스 구조식에서 각 원자의 옥텟 규칙(Octet rule)과 전하량을 확인해야 합니다. 의 경우, 중심 원자와 주변 원자의 전자 배치 및 전체 전하량에 따른 총 전자 수가 일치하지 않아 옳지 않은 구조입니다.
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2. S, Cl, F를 원자 반지름이 작은 것부터 큰 것 순서대로 배열한 것은?

  1. Cl, S, F
  2. Cl, F, S
  3. F, S, Cl
  4. F, Cl, S
(정답률: 83%)
  • 원자 반지름은 주기가 클수록 커지며, 같은 주기 내에서는 원자 번호가 커질수록(우측으로 갈수록) 유효 핵전하가 증가하여 반지름이 작아집니다.
    F, Cl은 17족 할로젠 원소로 주기가 작은 F가 가장 작고, S는 16족으로 Cl보다 왼쪽에 위치하여 반지름이 더 큽니다. 따라서 F, Cl, S 순으로 반지름이 커집니다.
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3. 다음 중 산의 세기가 가장 강한 것은?

  1. HCIO
  2. HF
  3. CH3COOH
  4. HCl
(정답률: 81%)
  • 제시된 물질 중 $HCl$은 대표적인 강산이며, $HClO$, $HF$, $CH_{3}COOH$는 모두 약산에 해당하므로 산의 세기가 가장 강합니다.
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4. 적정 실험에서 0.5468g의 KHP(프탈산 수소칼륨, KHC8H4O4. 몰질량:204.2g)를 완전히 중화하기 위해서 23.48mL의 NaOH 용액이 소모되었다. NaOH 용액의 농도는 얼마인가?

  1. 0.3042M
  2. 0.2141M
  3. 0.1141M
  4. 0.0722M
(정답률: 77%)
  • KHP와 NaOH는 1:1 몰비로 반응합니다. KHP의 몰수를 구한 뒤, 이를 NaOH의 몰수와 동일하게 설정하여 농도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{m}{MW \times V}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{0.5468}{204.2 \times 0.02348}$
    ③ [최종 결과] $M = 0.1141$
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5. 인산(H3PO4)은 P4O10(s)과 H2O(L)을 섞어서 만든다. P4O10(s) 142g과 H2O(L) 180g이 었을 때 생성되는 인산은 몇 g인가? (단, P4O10, H2O, H3PO4의 분자량은 각각 284, 18, 98이다. 다음 화학반응식의 반응계수는 맞추어지지 않은 상태이다.)

  1. 98
  2. 196
  3. 980
  4. 1960
(정답률: 77%)
  • 화학반응식의 계수를 맞추어 한계 반응물을 찾고, 생성되는 인산의 질량을 계산하는 문제입니다.
    먼저 반응식은 $P_{4}O_{10} + 6H_{2}O \rightarrow 4H_{3}PO_{4}$ 입니다.
    각 반응물의 몰수를 계산하면 $P_{4}O_{10}$은 $0.5\text{ mol}$, $H_{2}O$는 $10\text{ mol}$로, $P_{4}O_{10}$이 한계 반응물이 됩니다.
    ① [기본 공식] $n_{H_{3}PO_{4}} = n_{P_{4}O_{10}} \times 4$
    ② [숫자 대입] $n_{H_{3}PO_{4}} = 0.5 \times 4 = 2\text{ mol}$
    ③ [최종 결과] $Mass = 2\text{ mol} \times 98\text{ g/mol} = 196\text{ g}$
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6. 암모니아 용액의 수산화 이온의 농도가 5.0×10-6일 때 하이드로늄 이온의 농도를 계산하면 얼마인가?

  1. 5.0×10-6 M
  2. 2.0×10-6 M
  3. 5.0×10-9 M
  4. 2.0×10-9 M
(정답률: 68%)
  • 물의 이온곱 상수($K_{w}$)를 이용하여 수산화 이온 농도로부터 하이드로늄 이온 농도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $[H_{3}O^{+}] = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{[OH^{-}]}$
    ② [숫자 대입] $[H_{3}O^{+}] = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{5.0 \times 10^{-6}}$
    ③ [최종 결과] $[H_{3}O^{+}] = 2.0 \times 10^{-9}$
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7. 다음과 같은 이온반응이 염기성 용액에서 일어날 때, 그 이온반응식이 올바르게 완결된 것은?

  1. 6I-(aq)+4H2O(L)+2MnO4-(aq)→3I2(aq)+2MnO2(s)+8OH-(aq)
  2. 6I-(aq)+2MnO4-(aq)→3I2(aq)+2MnO2(s)+2O2(g)
  3. 4I(aq)+2H2O(L)+2MnO2(s)+8H+(aq)
  4. 2I-(aq)+2H2O(L)+2MnO4-(aq)→3I2(aq)+2MnO2(s)+2OH-(aq)+H2(g)
(정답률: 81%)
  • 염기성 용액에서 $I^{-}$와 $MnO_{4}^{-}$의 산화-환원 반응을 완결하는 문제입니다. 산화 반반응($2I^{-} \rightarrow I_{2} + 2e^{-}$)과 환원 반반응($MnO_{4}^{-} + 2H_{2}O + 3e^{-} \rightarrow MnO_{2} + 4OH^{-}$)의 전자 수를 맞추어 합치면, $6I^{-} + 2MnO_{4}^{-} + 4H_{2}O \rightarrow 3I_{2} + 2MnO_{2} + 8OH^{-}$가 됩니다. 따라서 6I-(aq)+4H2O(L)+2MnO4-(aq)→3I2(aq)+2MnO2(s)+8OH-(aq) 가 정답입니다.
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8. 다음 각 산 또는 염기에 대하여 필요한 짝산 또는 짝염기가 틀리게 작성된 것은?

  1. H2O가 염기로 작용할 때 짝산은 H3O+이다.
  2. HSO3-가 산으로 작용할 때 짝염기는 SO32-이다.
  3. HCO3-가 산으로 작용할 때 짝염기는 H2CO3이다.
  4. NH3가 염기로 작용할 때 짝산은 NH4+이다.
(정답률: 79%)
  • 짝산-짝염기 관계에서 산이 양성자($H^+$)를 잃으면 짝염기가 됩니다. $HCO_{3}^{-}$가 산으로 작용하면 $H^+$를 잃어 $CO_{3}^{2-}$가 되어야 하며, $H_{2}CO_{3}$는 $HCO_{3}^{-}$가 염기로 작용했을 때의 짝산입니다.
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9. 다음 화합물의 명명법으로 옳은 것은?

  1. 1-펜텐
  2. 트랜스-2-펜텐
  3. 시스-2-펜텐
  4. 시스-1-펜텐
(정답률: 82%)
  • 탄소 수가 5개인 펜텐(pentene) 구조에서 이중 결합이 2번 탄소 위치에 있으며, 주사슬의 치환기들이 이중 결합을 기준으로 서로 반대 방향에 위치하므로 트랜스-2-펜텐으로 명명합니다.
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10. 질량백분율 10.0% NaCl 수용액의 몰랄농도는 얼마인가? (단, NaCl의 몰질량은 58.44g/mol 이다.)

  1. 0.171m
  2. 1.71m
  3. 0.19m
  4. 1.9m
(정답률: 52%)
  • 몰랄농도는 용매 $1\text{kg}$ 당 용질의 몰수를 의미합니다. 질량백분율 $10.0\%$ 수용액은 용액 $100\text{g}$에 용질 $10\text{g}$과 용매 $90\text{g}$이 포함되어 있음을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{\text{용질 몰수}}{\text{용매 질량}(\text{kg})}$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{10 / 58.44}{0.090}$
    ③ [최종 결과] $m = 1.9$
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11. 물질의 상태에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고체에서 기체로 상변화가 일어나는 과정을 승화(sublimation)라 하며, 기체에서 고체로 상변화하는 과정을 증착(deposition)이라 한다.
  2. 고체, 액체, 기체가 공존하여 평형을 이루는 온도, 압력 조건을 임계점(critcal point)이라 하며 이러한 상태의 물질은 초임계 유체(supercritical fluid)라 부른다.
  3. 온도가 증가하면 액체의 증기압이 지수함수적으로 증가한, 온도 변화에 따른 증기압 변화를 등발열과 관련지어 예측하는 방정식을 크라우지우스-클라페이론식(Clausius-Clapeyron equation)이라 한다.
  4. 물은 낮은 몰질량(18.02g/mol)에도 불구하고 높은 끓는점을 가지며, 다른 물질과는 달리 액체상에 비해 고체상의 밀도가 더 낮다. 이러한 특이성은 물분자의 큰 극성 및 소수결합에 근원이 있다.
(정답률: 70%)
  • 임계점(critical point)은 고체가 아닌 액체와 기체가 공존하여 평형을 이루는 온도와 압력 조건을 의미하며, 이 지점을 넘어서는 상태의 물질을 초임계 유체라고 합니다.
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12. 탄소가 완전 연소하여 CO2가 되는 반응이 있다. 탄소의 1몰을 100% 과잉공기와 반응시켰을 때 생성된 CO2의 부피 백분율(vol%)은 얼마인가? (단, 공기 중 산소의 함량은 21vol% 이다.)

  1. 100 vol%
  2. 24.2 vol%
  3. 10.5 vol%
  4. 3.8 vol%
(정답률: 50%)
  • 탄소 1몰이 완전 연소할 때 필요한 산소의 양과 공기 중 산소의 비율을 이용하여 생성물 중 $\text{CO}_2$의 부피 백분율을 구하는 문제입니다.
    반응식 $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$에 따라 탄소 1몰당 산소 1몰이 필요하며, 공기 중 산소 함량이 $21\text{vol}\%$이므로 필요한 전체 공기량은 $1/0.21 \approx 4.76\text{mol}$입니다. 과잉공기(100% 과잉)를 사용했으므로 실제 투입된 공기는 $4.76 \times 2 = 9.52\text{mol}$입니다.
    ① [기본 공식] $\text{vol}\% = \frac{\text{CO}_2 \text{몰수}}{\text{전체 기체 몰수}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{vol}\% = \frac{1}{9.52 - 1 + 1} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{vol}\% = 10.5$
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13. 카보닐 기 양쪽에 두 개의 탄소 원자가 결합하고 있는 화합물을 무엇인가?

  1. 알코올
  2. 페놀
  3. 에테르
  4. 케톤
(정답률: 71%)
  • 카보닐 기($C=O$)의 탄소 원자가 양옆으로 두 개의 탄소 원자와 결합하여 $R-CO-R'$ 구조를 가지는 화합물을 케톤이라고 합니다.
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14. 알칸(alkane)류 탄화수소에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 알칸류의 탄소 원자는 다른 원자와 sp3 궤도함수를 통해 결합된다.
  2. 사슬형 알칸류 탄화수소의 탄소 결합각은 모두 109.5 도이다.
  3. 사슬형 알칸류 탄화수소의 탄소-탄소 단일 결합각은 자유 회전이 불가능하다.
  4. 사슬형 알칸류 탄화수소가 가질 수 있는 회전이성질체를 형태(conformation)이성질체라고 부른다.
(정답률: 80%)
  • 알칸류 탄화수소의 탄소-탄소 단일 결합은 결합축을 중심으로 한 자유 회전이 가능하여 다양한 형태 이성질체를 형성합니다.

    오답 노트
    사슬형 알칸류 탄화수소의 탄소-탄소 단일 결합각은 자유 회전이 불가능하다: 자유 회전 가능함
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15. 분자의 전하량보존의 법칙을 엄격히 지키면서 분자 내의 원자에 간편한 가상적인 전하량을 부여할 수 있는데 이를 산화수라 부른다. 이에 대한 설명 중 옳지 않는 것은?

  1. 중성분자에서 원자들의 산화수의 합은 0이어야 하며, 이온인 경우 산화수 합은 이온의 전하량과 같다.
  2. 화합물에서 알카리금속 원자의 산화수는 +1, 알칼리토금속은 +2이다.
  3. 수소는 화합물에서 예외없이 항상 +1이다.
  4. 플루오린은 항상 -1이나, 산소나 다른 할로젠 원소와 결합하는 할로젠 원소는 예외로 양의 산화수를 가질 수 있다.
(정답률: 82%)
  • 수소는 대부분의 화합물에서 $+1$의 산화수를 가지지만, 금속과 결합한 금속 수소화물에서는 $-1$의 산화수를 가집니다.

    오답 노트
    수소는 화합물에서 예외없이 항상 +1이다: 금속 수소화물에서는 $-1$임
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16. 수소와 질소로부터 암모니아를 합성하는 반응에서 질소기체 7.0g을 충분한 양의 수소와 반응시켰을 때 생성되는 암모니아 기체의 부피는 표준상태에서 몇 L인가?

  1. 22.4
  2. 11.2
  3. 5.6
  4. 4.48
(정답률: 72%)
  • 질소의 몰수를 구한 뒤, 화학 반응식의 계수비($N_{2}:NH_{3} = 1:2$)를 이용하여 생성된 암모니아의 부피를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{부피} = \frac{\text{질량}}{\text{분자량}} \times \text{계수비} \times \text{표준상태 몰부피}$
    ② [숫자 대입] $\text{부피} = \frac{7.0}{28} \times 2 \times 22.4$
    ③ [최종 결과] $\text{부피} = 11.2\text{ L}$
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17. N2 분자가 가지고 있는 3중 결합은 어떠한 결합인가?

  1. 두 개의 bonding과 한 개의 anti-bonding 시그마 결합
  2. 1개의 파이 결합과 2개의 시그마 결합
  3. 두 개의 bonding과 한 개의 anti-bonding파이 결합
  4. 1개의 시그마 결합과 2개의 파이 결합
(정답률: 75%)
  • 질소 분자($N_{2}$)의 3중 결합은 중심축을 따라 형성되는 1개의 시그마($\sigma$) 결합과 그 주변을 둘러싸는 2개의 파이($\pi$) 결합으로 구성됩니다.
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18. 다음은 몇 가지 수소 화합물의 이름을 나타낸 것이다. 다음과 같은 방법으로 HF의 이름을 나타낸 것으로 옳은 것은?

  1. 탄소질화 수소산
  2. 탄질화 수소산
  3. 질소탄화 수소산
  4. 플루오린화 수소산
(정답률: 94%)
  • 제시된 이미지의 명명법을 보면, 수소 화합물(산)의 이름은 '비금속 원소 이름 + 화 수소산'의 형태로 명명합니다. 따라서 $HF$는 플루오린($F$)과 수소($H$)의 화합물이므로 플루오린화 수소산이 됩니다.
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19. MnO4-에서 Mn의 산화수는 얼마인가?

  1. +2
  2. +3
  3. +5
  4. +7
(정답률: 92%)
  • 산소($O$)의 산화수는 $-2$이며, 전체 이온의 전하량은 $-1$입니다. 망가니즈($Mn$)의 산화수를 $x$라고 할 때, 산화수의 총합은 이온 전하량과 같아야 합니다.
    ① [기본 공식] $x + (-2 \times 4) = -1$
    ② [숫자 대입] $x - 8 = -1$
    ③ [최종 결과] $x = +7$
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20. 35℃에서 염화칼륨의 용해도는 40g이다. 만약 35℃에서 20g의 물 속에 KCl이 5g 녹아있다면 이 용액은 어떤 상태인가?

  1. 불포화
  2. 포화
  3. 과포화
  4. 초임계
(정답률: 84%)
  • 현재 용액의 용해도를 계산하여 주어진 용해도($40\text{g}$)와 비교하면 상태를 알 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\text{용해도} = \frac{\text{용질}}{\text{용매}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{용해도} = \frac{5}{20} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{용해도} = 25$
    계산된 용해도가 $25\text{g}$으로, 최대 용해도인 $40\text{g}$보다 작으므로 더 녹을 수 있는 불포화 상태입니다.
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2과목: 분석화학

21. 완충용액에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 완충용액의 pH는 이온세기와 온도에 의존하지 않는다.
  2. 완충용량이 클수록 pH변화에 대한 용액의 저항은 커진다.
  3. 완충용액은 약염기와 그 짝산으로 만들 수 있다.
  4. 완충용량은 산과 그 짝염기의 비가 같을 때 가장 크다.
(정답률: 83%)
  • 완충용액의 pH는 활동도 계수의 영향을 받으며, 활동도 계수는 이온세기에 따라 변합니다. 또한, 평형 상수는 온도에 따라 변하므로 pH 역시 온도에 의존합니다.

    오답 노트
    완충용량이 클수록 pH변화에 대한 용액의 저항은 커진다: 완충용량의 정의에 부합함
    완충용액은 약염기와 그 짝산으로 만들 수 있다: 약산/짝염기 또는 약염기/짝산 조합으로 가능함
    완충용량은 산과 그 짝염기의 비가 같을 때 가장 크다: $[HA] = [A^{-}]$ 일 때 최대가 됨
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22. 0.050mol 트리스와 0.050mol 트리스 염화수소를 녹여 만든 500mL 용액의 pH는 얼마인가? (단, pKa(BH+)=8.075이다.)

  1. 1.075
  2. 5.0
  3. 7.0
  4. 8.075
(정답률: 76%)
  • 약산과 그 짝염기의 농도가 같을 때, 용액의 $pH$는 산해리상수 $pK_{a}$ 값과 같아지는 완충 용액의 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $pH = pK_{a} + \log \frac{[A^{-}]}{[HA]}$
    ② [숫자 대입] $pH = 8.075 + \log \frac{0.050}{0.050}$
    ③ [최종 결과] $pH = 8.075$
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23. 산화-환원적정에서 산화제 자신이 지시약으로 작용하는 산화제는?

  1. 아이오딘(l2)
  2. 세륨 이온(Ce4+)
  3. 과망간산 이온(MnO4-)
  4. 중크롬산(Cr2O72-)
(정답률: 88%)
  • 과망간산 이온($MnO_{4}^{-}$)은 그 자체로 진한 보라색을 띠며, 반응 후 무색의 $Mn^{2+}$로 변하기 때문에 별도의 지시약 없이도 종말점을 확인할 수 있는 자기 지시약입니다.
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24. 다음 산 중에서 가장 약한 산은?

  1. 염산(HCl)
  2. 질산(HNO3)
  3. 황산(H2SO4)
  4. 인산(H3PO4)
(정답률: 82%)
  • 염산, 질산, 황산은 수용액에서 거의 완전히 이온화되는 강산인 반면, 인산($H_{3}PO_{4}$)은 부분적으로 이온화되는 약산입니다.
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25. 적정법(titration)을 이용하기 위한 반응조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 반응이 빨라야 한다.
  2. 평형상수 K가 작아야 한다.
  3. 반응이 정량적이어야 한다.
  4. 적당한 종말점 검출법이 있어야 한다.
(정답률: 84%)
  • 적정법이 성립하려면 반응이 완결되어야 하므로 평형상수 $K$가 충분히 커야 합니다.

    오답 노트
    평형상수 $K$가 작아야 한다: 반응이 불완전하여 정량적 분석이 불가능함
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26. 침전적정에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 분석물질의 용해도곱이 작을수록 당량점이 뚜렷이 나타난다.
  2. 분석물질의 농도가 높고 용해도곱이 클수록 당량점이 뚜렷이 나타난다.
  3. 분석물질의 농도가 낮을수록 당량점이 뚜렷이 나타난다.
  4. 분석물질의 농도와 무관하게 용해도곱이 크면 당량점이 뚜렷이 나타난다.
(정답률: 47%)
  • 침전적정에서 용해도곱($K_{sp}$)이 작을수록 침전이 더 잘 일어나며, 이에 따라 당량점 부근에서 분석물질의 농도 변화가 급격해져 당량점이 뚜렷하게 나타납니다.
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27. 일정량의 금속 아연을 포함하고 있는 시료용액 25.0mL를 pH 10에서 EBT 지시약과 0.02M EDTA 표준용액을 사용하여 킬레이트 적정법으로 아연을 정량하였다. 이 때 EDTA 표준용액 33.3mL를 적강하였을 때 당량점에 도달하였다면 시료용액에 포함된 금속 아연의 양은 얼마인가? (단, Zn의 원자량은 63.58이다.)

  1. 0.1269g
  2. 0.0846g
  3. 0.0662g
  4. 0.0423g
(정답률: 54%)
  • EDTA는 금속 이온과 $1:1$ 착물을 형성하므로, 소비된 EDTA의 몰수가 곧 아연의 몰수와 같습니다.
    $$W = M \times V \times Mw$$
    $$W = 0.02 \times 0.0333 \times 63.58$$
    $$W = 0.0423\text{ g}$$
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28. 염화나트륨 과포화 용액에 용질로 사용한 염화나트륨을 약간 더 넣어주거나 염화나트륨 과포화용액을 잘 저어주면 그 용액은 어떻게 되는가?

  1. 용매가 증발하여 감소한다.
  2. 염화나트륨 포화 용액이 된다.
  3. 염화나트륨 불포화 용액이 된다.
  4. 염화나트륨 과포화 용액 그대로 있다.
(정답률: 74%)
  • 과포화 용액은 매우 불안정한 상태이므로, 물리적인 충격(젓기)을 주거나 소량의 결정(용질)을 첨가하면 과잉 용해되어 있던 용질이 석출되면서 안정한 포화 용액 상태가 됩니다.
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29. Maleic acid(pK1=1.9, pK2=6.3) 0.10M 수용액 10.0mL에 같은 농도의 NaOH수용액 15.0mL를 가했을 때의 pH값으로 가장 가까운 것은?

  1. 1.9
  2. 4.1
  3. 6.3
  4. 9.7
(정답률: 45%)
  • 이염기산의 적정에서 $NaOH$가 $1.5$ 당량 가해지면, 첫 번째 해리 단계는 완전히 끝나고 두 번째 해리 단계의 절반 지점(반당량점)에 도달하게 됩니다. 이때는 $pH$가 두 번째 해리 상수의 $pK_{a2}$ 값과 같아집니다.
    $$pH = pK_{a2} + \log \frac{[A^{2-}]}{[HA^{-}]}$$
    $$pH = 6.3 + \log \frac{0.5}{0.5}$$
    $$pH = 6.3$$
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30. 무게(중량)분석을 하기 위하여 침전을 생성시킬 때 가장 고려해야 할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 침전의 손실이 없게 해야 한다.
  2. 침전의 용해도를 크게 해야 한다.
  3. 여과하기 쉬운 침전을 생성시켜야 한다.
  4. 조성이 일정하고, 순수한 침전을 생성시켜야 한다.
(정답률: 83%)
  • 무게분석법에서 정확한 정량을 위해서는 분석 대상 성분이 최대한 많이 침전되어야 하므로, 침전의 용해도는 매우 작아야 합니다.

    오답 노트
    침전의 손실 방지, 여과 용이성, 조성의 일정함 및 순수성은 모두 분석 오차를 줄이기 위한 필수 고려 사항입니다.
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31. EDTA에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. EDTA는 이양성자 계이다.
  2. EDTA는 널리 사용하는 킬레이트제이다.
  3. EDTA 1몰은 금속이온 1몰과 반응한다.
  4. 주기율표 상의 대부분의 원소를 EDTA를 이용하여 분석할 수 있다.
(정답률: 74%)
  • EDTA는 4개의 카복실기와 2개의 아민기를 가지고 있어 총 6개의 양성자를 떼어낼 수 있는 육양성자 계($\text{H}_6\text{Y}^{2+}$)입니다.

    오답 노트
    널리 사용하는 킬레이트제이다: 옳은 설명입니다.
    EDTA 1몰은 금속이온 1몰과 반응한다: 1:1 착물을 형성하므로 옳은 설명입니다.
    주기율표 상의 대부분의 원소를 분석할 수 있다: 대부분의 금속 이온과 안정적인 착물을 형성하므로 옳은 설명입니다.
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32. 다음 산-염기의 적정 반응 지시약을 사용하는 종말점을 구하기가 가장 힘든 경우는?

  1. 0.01M HCl(aq)+0.1M NH3(aq)
  2. 0.01M HCl(aq)+0.1MNaOH(aq)
  3. 0.01MCH3COOH(aq)+0.1MNaHO(aq)
  4. 0.001MCH3COOH(aq)+0.001MNH3(aq)
(정답률: 73%)
  • 산-염기 적정에서 종말점을 명확하게 찾기 위해서는 적정 곡선에서 pH 변화가 급격하게 일어나는 구간(pH jump)이 커야 합니다.
    강산-강염기, 강산-약염기, 약산-강염기 반응은 pH 변화가 뚜렷하여 종말점 결정이 쉽지만, 약산과 약염기의 반응은 pH 변화가 완만하여 지시약을 통한 종말점 검출이 매우 어렵습니다.
    따라서 $0.001\text{M CH}_3\text{COOH}(aq) + 0.001\text{M NH}_3(aq)$ 반응이 가장 힘든 경우입니다.
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33. 어떤 용액에 다음과 같은 5종의 이온들이 존재한다면 이 용액의 charge balance를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 75%)
  • 전하 균형(Charge Balance)은 용액 내의 모든 양전하의 합과 모든 음전하의 합이 같다는 원리를 이용합니다.
    제시된 이온 $\text{H}^+, \text{OH}^-, \text{K}^+, \text{HSO}_4^-, \text{SO}_4^{2-}$ 중 양이온은 $\text{H}^+$와 $\text{K}^+$이며, 음이온은 $\text{OH}^-$, $\text{HSO}_4^-$, $\text{SO}_4^{2-}$입니다.
    이때 $\text{SO}_4^{2-}$는 전하량이 $-2$이므로 농도에 2를 곱해주어야 합니다.
    따라서 전하 균형 식은 다음과 같습니다.
    $$\text{[H}^+] + \text{[K}^+] = \text{[OH}^-] + \text{[HSO}_4^-] + 2\text{[SO}_4^{2-}]$$
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34. EDTA 적정에서 종말점 검출 방법으로 사용할 수 없는 것은?

  1. 금속 이온 지시약
  2. 유리 전극
  3. 빛의 산란
  4. 이온 선택성 전극
(정답률: 75%)
  • EDTA 적정의 종말점은 금속 이온 지시약의 색 변화, 유리 전극이나 이온 선택성 전극을 이용한 전위차 측정 등으로 검출할 수 있습니다.
    하지만 빛의 산란은 EDTA 적정의 종말점을 결정하는 일반적인 분석 방법이 아닙니다.
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35. 다음의 2가지 반응에서 산화제(oxidizing agent)는 각각 무엇인가?

  1. Fe2+(aq), Al3+(aq)
  2. Ag+(aq), Al3+(aq)
  3. Fe2+(aq), Mg(s)
  4. Ag+(aq), Mg(s)
(정답률: 77%)
  • 산화제는 자신은 환원되면서 다른 물질을 산화시키는 물질입니다.
    첫 번째 반응 $\text{Ag}^+(aq) + \text{Fe}^{2+}(aq) \rightarrow \text{Ag}(s) + \text{Fe}^{3+}(aq)$에서는 $\text{Ag}^+$가 전자를 얻어 $\text{Ag}$로 환원되므로 산화제입니다.
    두 번째 반응 $2\text{Al}^{3+}(aq) + 3\text{Mg}(s) \rightarrow 2\text{Al}(s) + 2\text{Mg}^{2+}(aq)$에서는 $\text{Al}^{3+}$가 전자를 얻어 $\text{Al}$로 환원되므로 산화제입니다.
    따라서 산화제는 $\text{Ag}^+(aq), \text{Al}^{3+}(aq)$입니다.
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36. 먹는 물 기준 벤젠 함유량은 10ppb 이라고 할 때 10ppb는 물 1L당 벤젠의 함유량이 몇 mg인가? (단, 먹는 물의 밀도응 1g/mL이다.)

  1. 10
  2. 1
  3. 0.1
  4. 0.01
(정답률: 63%)
  • ppb(parts per billion)는 $10^{9}$ 분의 1을 의미하며, 물 $1\text{L}$의 질량을 $1000\text{g}$으로 계산하여 벤젠의 질량을 mg 단위로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $mass = \frac{ppb}{10^{9}} \times mass_{solution} \times 1000$
    ② [숫자 대입] $mass = \frac{10}{10^{9}} \times 1000 \times 1000$
    ③ [최종 결과] $mass = 0.01$
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37. 산화-환원 지시약에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 메틸렌블루는 산-염기 지시약으로도 사용되며, 환원형은 푸른색을 띤다.
  2. 디페닐아민 솔폰산의 산화형은 붉은 보라색이며, 환원형은 무색이다.
  3. 페로인(ferroin)의 환원형은 붉은색을 띤다.
  4. 페론인(ferroin)의 변색은 표준 수소전극에 대해 대략 1.1~1.2V 범위에서 일어난다.
(정답률: 50%)
  • 산화-환원 지시약의 색 변화 특성을 묻는 문제입니다. 메틸렌블루의 경우 산화형은 푸른색을 띠지만, 환원형은 무색이 됩니다.

    오답 노트
    디페닐아민 솔폰산: 산화형(붉은 보라색), 환원형(무색) 맞음
    페로인: 환원형(붉은색) 맞음
    페로인 변색 범위: $1.1\sim1.2\text{V}$ 맞음
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38. pH=10.0인 용액을 만들기 위하여 0.5M HCl용액 100mL에 몇 g의 Na2CO3(106.0g/mol)을 첨가하여야 하는가? (단, H2CO3의 1차 및 2차 해리상수는 각각 4.45×10-7, 4.69×10-11이다.)

  1. 5.5
  2. 7.8
  3. 10.5
  4. 21.0
(정답률: 32%)
  • Henderson-Hasselbalch 식을 이용하여 목표 pH를 만들기 위한 탄산염과 탄산수소염의 비율을 결정하고, 첨가해야 할 $Na_{2}CO_{3}$의 양을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $pH = pK_{a2} + \log \frac{[CO_{3}^{2-}]}{[HCO_{3}^{-}]}$
    ② [숫자 대입] $10 = 10.3288 + \log \frac{[CO_{3}^{2-}]}{[HCO_{3}^{-}]} \implies \frac{[CO_{3}^{2-}]}{[HCO_{3}^{-}]} = 0.4690$
    ③ [최종 결과] $(0.05 + 0.02345) \text{ mol} \times 106.0 \text{ g/mol} = 7.8 \text{ g}$
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39. 순도 100%의 벤조산 20g은 약 몇 밀리몰(mmole)인가?(단, 벤조산의 몰질량은 122.1g/mol이다)

  1. 0.164
  2. 1.64
  3. 16.4
  4. 164
(정답률: 66%)
  • 질량을 몰질량으로 나누어 몰수를 구한 뒤, 밀리몰(mmole) 단위로 환산하기 위해 $1000$을 곱합니다.
    ① [기본 공식] $mmole = \frac{mass}{MW} \times 1000$
    ② [숫자 대입] $mmole = \frac{20}{122.1} \times 1000$
    ③ [최종 결과] $mmole = 164$
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40. 다음 반쪽 반응에 대해 Nernst식을 이용하여 pH=3.00이고 P(AsH3)=1.00mbar일 때 반쪽 전지 전위 E를 구하면 몇 V인가?

  1. -0.592
  2. -0.415
  3. -0.356
  4. -0.120
(정답률: 42%)
  • Nernst 식을 이용하여 비표준 상태의 전지 전위를 계산하는 문제입니다. 주어진 반응식은 $As(s) + 3H^{+} + 3e^{-} \rightleftharpoons AsH_{3}(g)$이며, $E^{0} = -0.238\text{V}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $E = E^{0} - \frac{0.05916}{n} \log \frac{P(AsH_{3})}{[H^{+}]^{3}}$
    ② [숫자 대입] $E = -0.238 - \frac{0.05916}{3} \log \frac{1.00}{(10^{-3})^{3}}$
    ③ [최종 결과] $E = -0.356$
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3과목: 기기분석I

41. 유기분자 CH3COOCH2≡CH의 적외선 흡수스펙트럼을 얻은 후 관찰 결과에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 3300~2900cm-1 영역의 흡수대→C≡C-H 구조의 존재를 나타낸다.
  2. 3000~2700cm-1 영역의 흡수대→-CH3, -CH2- 구조의 존재를 암시한다.
  3. 2400~2100cm-1 영역의 흡수대→-C-O- 구조의 존재를 암시한다.
  4. 1900~1650cm-1 영역의 흡수대→C=O 구조의 존재를 나타낸다.
(정답률: 53%)
  • 적외선 흡수스펙트럼에서 각 작용기의 고유 진동수를 분석하는 문제입니다. $2400 \sim 2100 \text{ cm}^{-1}$ 영역은 일반적으로 삼중결합($C \equiv C, C \equiv N$)의 신축 진동이 나타나는 구간이며, $-C-O-$ 구조(단일결합)는 보통 $1300 \sim 1000 \text{ cm}^{-1}$ 영역에서 관찰됩니다.
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42. 분석기기에서 발생하는 잡음 중 열적잡음(thermal noise)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저항이 커지면 증가한다.
  2. 주파수를 낮추면 감소한다.
  3. 온도가 올라가면 증가한다.
  4. 백색 잡음(white noise)이라고도 한다.
(정답률: 75%)
  • 열적잡음은 저항 성분 내 전자의 무작위 운동으로 인해 발생하며, 온도와 저항에 비례하고 주파수 대역폭에 의존하지만 특정 주파수 값 자체와는 관계가 없는 백색 잡음의 특성을 가집니다.

    오답 노트
    주파수를 낮추면 감소한다: 열적잡음은 주파수와 관계없이 일정하게 나타납니다.
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43. 1.50cm의 셀에 들어있는 3.75mg/100mL A(분자량:220g/mol) 용액은 480nm에서 39.6%의 투광도를 나타내었다. A의 몰흡광계수는?

  1. 1.57×102
  2. 1.57×103
  3. 1.57×104
  4. 1.57×105
(정답률: 60%)
  • 비어-람베르트 법칙을 이용하여 몰흡광계수를 구하는 문제입니다. 먼저 주어진 질량 농도를 몰 농도로 환산한 후, 투광도를 흡광도로 변환하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $a = \frac{A}{bc} = \frac{-\log T}{bc}$
    ② [숫자 대입] $a = \frac{-\log 0.396}{1.5 \times 1.70 \times 10^{-4}}$
    ③ [최종 결과] $a = 1.57 \times 10^{3}$
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44. 자외선-가시광선 흡수분광법에서 흡수봉우리의 세기와 위치에 영향을 주는 요소로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 용매 효과(solvent effect)
  2. 입체 효과(sterc effect)
  3. 도플러 효과(Doppler effect)
  4. 콘주게이션 효과(conjugation effect)
(정답률: 73%)
  • 자외선-가시광선 흡수분광법에서 흡수봉우리의 세기와 위치는 분자의 전자 구조와 주변 환경에 영향을 받습니다. 용매 효과, 입체 효과, 콘주게이션 효과는 모두 전자 전이 에너지에 영향을 주어 흡수 파장과 세기를 변화시키지만, 도플러 효과는 파동의 상대적 운동에 의한 주파수 변화 현상으로 분광 분석의 흡수봉우리 특성과는 거리가 멉니다.
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45. 홑빛살 분광광도계와 비교할 때 겹빛살 분광광도계의 가장 중요한 장점은?

  1. 최대 슬릿 폭을 사용할 수 있다.
  2. 더 좁은 슬릿 폭을 사용할 수 있다.
  3. 아주 빠른 응답시간을 사용할 수 있다.
  4. 광원세기의 느린 변화와 편류를 상쇄해준다.
(정답률: 51%)
  • 겹빛살 분광광도계는 광원을 두 갈래로 나누어 시료와 대조군을 동시에 측정하므로, 시간차에 의한 측정 오차를 줄일 수 있으며 광원 세기의 느린 변화와 편류를 효과적으로 상쇄해주는 장점이 있습니다.
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46. 원자 방출분광법(AES)의 플라즈마 광원 중 가장 중요하고 널리 사용되는 광원은?

  1. 직류플라즈마
  2. 아크 플라즈마
  3. 유도결합 플라즈마
  4. 마이크로파 유도 플라즈마
(정답률: 75%)
  • 원자 방출분광법(AES)에서 시료를 원자화하고 들뜨게 하는 광원에 관한 문제입니다.
    유도결합 플라즈마(ICP)는 고온의 안정적인 플라즈마를 형성하여 감도가 높고 간섭이 적어 가장 널리 사용되는 광원입니다.
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47. 원자흡수분광법에서 바탕보정을 위해 사용하는 방법이 아닌 것은?

  1. Zeeman 효과 사용 바탕보정법
  2. 광원 자체반전(self-reversal) 사용 바탕보정법
  3. 연속광원(D2 lamp) 사용 바탕보정법
  4. 선형회귀(linear regression) 사용 바탕보정법
(정답률: 71%)
  • 원자흡수분광법(AAS)에서 배경 흡광도를 제거하는 바탕보정법에 관한 문제입니다.
    Zeeman 효과, 광원 자체반전, $D_{2}$ 램프(연속광원)는 대표적인 바탕보정 방법이지만, 선형회귀는 데이터 분석을 위한 통계적 기법일 뿐 바탕보정 방법이 아닙니다.
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48. 레이저 발생 메커니즘에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 레이저를 발생하게 하는 데 필요한 펌핑은 레이저활성 화학종이 전기방전, 센 복사선의 쪼임 등과 같은 방법에 의해 전자의 에너지 준위를 바닥상태로 전이시키는 과정이다.
  2. 레이저를 발생의 바탕이 되는 유도방출은 들뜬 레이저 매질의 입자가 자발 방출하는 광자와 정확하게 똑같은 에너지를 갖는 광자에 의하여 충격을 받는 경우이다.
  3. 레이저에서 빛살증폭이 일어나기 위해서는 유도방출로 생긴 광자수가 흡수로 잃은 광자수보다 적어야 한다.
  4. 3단계 또는 4단계 준위 레이저 발생계는 레이저가 발생하는 데 필요한 분포상태반전(population inversion)을 달성하기 어렵기 때문에 빛살증폭이 일어나기 어렵다.
(정답률: 63%)
  • 레이저의 발생 원리인 유도방출과 분포상태반전에 관한 문제입니다.
    유도방출은 들뜬 상태의 입자가 자발 방출된 광자와 동일한 에너지를 가진 광자의 자극을 받아 동일한 위상과 에너지를 가진 광자를 방출하는 현상입니다.

    오답 노트
    펌핑: 바닥상태가 아닌 들뜬 상태로 전이시키는 과정입니다.
    빛살증폭: 유도방출로 생긴 광자수가 흡수된 광자수보다 많아야 합니다.
    3, 4단계 준위: 분포상태반전을 더 쉽게 달성하여 빛살증폭이 유리합니다.
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49. 미지의 나노크기의 작은 고체 입자시료의 표면에 코팅되어 있는 물질을 확인하고자 FT-IR을 이용하려고 한다. 이 때 실험을 올바로 진행하여 좋은 분석 결과를 얻기 위한 시료의 측정 및 준비에 관한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. Attenuated Reflectance Call을 이용하여 측정할 수 있다.
  2. 분말 입자를 Nujol이나 KBr에 묻혀서 측정한다.
  3. Diffused Reflectance IR을 사용할 수 있다.
  4. 표면에 붙은 시료를 적당한 용매로 추출하여 액체 셀에 넣어 측정한다.
(정답률: 65%)
  • 나노 입자 표면 코팅 물질 분석을 위한 FT-IR 측정법에 관한 문제입니다.
    분말 입자의 경우 KBr 펠렛법보다는 Nujol Mull법(액체 파라핀에 섞는 방식)이 적절하며, 단순히 묻혀서 측정하는 방식은 올바른 준비 과정이 아닙니다.

    오답 노트
    Attenuated Reflectance Call(ATR), Diffused Reflectance IR, 용매 추출 후 액체 셀 측정은 모두 가능한 분석 방법입니다.
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50. X-선 형광분광법에서 나타나는 매트릭스(matrix) 효과가 아닌 것은?

  1. 증강효과
  2. 흡수효과
  3. 반전효과
  4. 산란효과
(정답률: 59%)
  • X-선 형광분광법의 매트릭스 효과는 시료의 성분이 분석 대상 원소의 강도에 영향을 주는 현상으로, 증강효과, 흡수효과, 산란효과가 이에 해당합니다. 반전효과는 매트릭스 효과에 포함되지 않습니다.
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51. 광자변환기(photon transducer)의 종류가 아닌 것은?

  1. 광전압 전지
  2. 광전증배관
  3. 규소다이오드 검출기
  4. 블로미터(bolometer)
(정답률: 62%)
  • 광자변환기는 빛 에너지를 전기적 신호로 바꾸는 장치입니다.

    오답 노트
    블로미터(bolometer): 빛의 에너지를 전기 신호가 아닌 온도 변화로 측정하는 열 검출기입니다.
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52. 다음 분자 중 적외선 흡수분광법으로 정량분석이 불가능한 것은?

  1. CO2
  2. NH3
  3. O2
  4. NO2
(정답률: 77%)
  • 적외선 흡수분광법으로 분석하려면 분자의 진동에 의해 쌍극자 모멘트(dipole moment)의 변화가 있어야 합니다. $O_{2}$는 동일한 원자로 이루어진 동핵 이원자 분자로, 진동 시에도 쌍극자 모멘트 변화가 없어 적외선을 흡수하지 않습니다.
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53. 유도결합플라스마 분광법이 원자흡수분광법보다 동시 다 원소(simultaneous multi-elements) 분석에 더 잘 적용되는 주된 이유는?

  1. 플라스마의 온도가 불꽃이 온도보다 높기 때문이다.
  2. 방출분광법이어서 광원(램프)을 사용하지 않기 때문이다.
  3. 불활성기체인 아르곤을 사용하기 때문이다.
  4. 스펙트럼선 간의 방해 영향이 적기 때문이다.
(정답률: 44%)
  • 유도결합플라스마(ICP) 분광법은 고온의 플라스마 자체가 들뜬 상태의 원자나 이온을 생성하는 광원 역할을 하므로, 원소마다 개별 램프가 필요한 원자흡수분광법과 달리 광원 없이도 여러 원소를 동시에 분석할 수 있습니다.
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54. Nuclear Magnetic Resonance(NMR)애서 주로 사용되는 빛의 종류는?

  1. UV
  2. VIS
  3. microwave
  4. radio frequency
(정답률: 76%)
  • 핵자기공명(NMR) 분광법은 강한 자기장 속에서 원자핵의 스핀 상태 변화를 측정하며, 이때 에너지 차이에 해당하는 매우 낮은 에너지 영역인 radio frequency(라디오파)를 사용합니다.
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55. 500nm의 가시복사선의 광자 에너지는 약 몇 J인가? (단, Plank 상수는 6.63×10-34Jㆍs. 빛의 속도는 3.00×108m/s이다.)

  1. 1.00×10-19
  2. 1.00×10-10
  3. 4.00×10-19
  4. 4.00×10-10
(정답률: 73%)
  • 광자의 에너지는 플랑크 상수와 빛의 속도, 그리고 파장의 역수에 비례한다는 원리를 이용해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{hc}{\lambda}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{(6.63 \times 10^{-34}) \times (3.00 \times 10^{8})}{500 \times 10^{-9}}$
    ③ [최종 결과] $E = 4.00 \times 10^{-19}$
    따라서 광자 에너지는 $4.00 \times 10^{-19}$ J 입니다.
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56. 가시선이나 자외선 영역에서 주로 사용되는 시료용기의 재질은?

  1. quartz(석영)
  2. NacI(염화나트륨)
  3. KBr(브로민화칼륨)
  4. Til(아이오딘화탈륨)
(정답률: 71%)
  • 가시선 및 자외선 영역의 빛은 일반 유리를 투과하지 못하는 경우가 많으므로, 자외선 투과율이 매우 높은 quartz(석영)나 용융 실리카 재질의 시료 용기를 사용해야 합니다.

    오답 노트
    NaCl, KBr, TlI: 주로 적외선(IR) 영역에서 사용되는 재질입니다.
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57. 불꽃 원자 흡수 분광법에서 N2O-C2H2 불꽃으로 몰리브덴을 분석하고자 할 때 칼슘염의 화학적 방해를 제거하기 위해 사용되는 해방제는?

  1. Al
  2. Sr
  3. La
  4. EDTA
(정답률: 59%)
  • 불꽃 원자 흡수 분광법에서 칼슘염과 같은 화학적 방해 물질이 분석 대상 원소와 난용성 화합물을 형성할 때, 이를 방지하기 위해 더 강하게 결합하는 해방제를 첨가합니다. 몰리브덴 분석 시 칼슘염의 방해를 제거하기 위해 Al(알루미늄)을 해방제로 사용합니다.
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58. 단색화 장치의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 광원
  2. 회절발
  3. 슬릿
  4. 프리즘
(정답률: 52%)
  • 단색화 장치는 다색광을 단일 파장의 빛으로 분리하는 장치로, 입구 슬릿, 평행화 렌즈 또는 거울, 분산 소자(프리즘 또는 회절발), 초점 장치, 출구 슬릿으로 구성됩니다. 광원은 빛을 공급하는 장치일 뿐, 빛을 분리하는 단색화 장치의 내부 구성요소는 아닙니다.
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59. 투광도 측정에서 나타나는 불확정도의 근원으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 전도도검출기 잡음
  2. 제한된 눈금의 분해능
  3. 암전류와 증폭기 잡음
  4. 열검출기의 Johnson 잡음
(정답률: 46%)
  • 투광도 측정은 빛의 세기를 측정하는 광학적 분석법입니다. 전도도검출기 잡음은 전기 전도도를 측정하는 크로마토그래피 검출기 등에서 발생하는 잡음이므로, 광학적 측정인 투광도 분석의 불확정도 근원과는 무관합니다.
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60. 1,000mg Hg/L의 표준용액 100mL를 염화수은(HgCl2)으로부터 조제할 때 소요되는 HgCl2의 양(mg)은? (단, 수은의 원자량은 200.6이고, HgCl2의 화학식량은 271.6이다.)

  1. 73.9
  2. 135.4
  3. 200.6
  4. 271.6
(정답률: 59%)
  • 표준용액의 농도와 부피를 통해 필요한 수은의 양을 구한 뒤, 화학식량 비를 이용하여 실제 필요한 염화수은(II)의 질량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{질량} = \frac{\text{농도} \times \text{부피} \times \text{화학식량}}{\text{원자량}}$
    ② [숫자 대입] $\text{질량} = \frac{1000 \times 0.1 \times 271.6}{200.6}$
    ③ [최종 결과] $\text{질량} = 135.4$
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4과목: 기기분석II

61. 0.1M Cu2+가 Cu(s)로 99.99% 환원되었을 때 필요한 환원 전극 전위는 몇 V인가? (단, Cu2++2e-⇄Cu(s), E0=0.339V)

  1. 0.043
  2. 0.19
  3. 0.25
  4. 0.28
(정답률: 45%)
  • 네른스트 식을 이용하여 특정 농도에서의 전극 전위를 계산합니다. 99.99%가 환원되었으므로 남은 $Cu^{2+}$ 농도는 초기 농도의 $0.01\%$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $E = E^{0} + \frac{0.05916}{n} \log [Cu^{2+}]$
    ② [숫자 대입] $E = 0.339 + \frac{0.05916}{2} \log (0.1 \times 0.0001)$
    ③ [최종 결과] $E = 0.19$
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62. 다음 보기의 특징을 가지는 이온화 방법은?

  1. 전기분무 이온화
  2. 전자충격 이온화
  3. 빠른 원자충격 이온화
  4. 매트릭스지원 레이저 탈착/이온화
(정답률: 54%)
  • 제시된 이미지 의 특징인 분자량이 크고 극성인 화합물 이온화, 글리세롤 용액 매트릭스 사용, 고에너지 아르곤 등을 이용한 이온화, 열적으로 불안정한 시료 적용 가능성은 모두 빠른 원자충격 이온화의 핵심 특징입니다.
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63. 기체-액체 크로마토그래피(GLC)는 기체 크로마토그래피의 가장 흔한 형태로 이동상으로 기체를, 고정상으로 액체를 사용하는 경우를 일컫는다. 이 때 이동상과 고정상 사이에서 분석물의 어떤 상호 작용이 분리에 기여하는가?

  1. 분배(Partition
  2. 흡착(Adsorption)
  3. 흡수(Absorption)
  4. 이온교환(lon Exchange)
(정답률: 67%)
  • 기체-액체 크로마토그래피(GLC)는 이동상인 기체와 고정상인 액체 사이에서 분석 성분이 어떻게 나누어지는가에 따라 분리가 일어납니다. 이처럼 두 액체상 또는 기체-액체상 사이에서 성분이 분배되는 원리를 분배라고 합니다.
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64. 크로마토그래피의 분리능에 영향을 미치는 인자로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 머무름 인자
  2. 정지상의 속도
  3. 충진물입자의 지름
  4. 정지상 표면에 입힌 액체막 두께
(정답률: 62%)
  • 분리능은 머무름 인자, 충진물 입자의 지름, 액체막 두께 및 이동상의 속도 등에 의해 영향을 받습니다.

    오답 노트
    정지상의 속도: 정지상은 고정되어 있으므로 속도라는 개념이 존재하지 않으며, 영향을 주는 인자는 이동상의 속도입니다.
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65. 액체 크로마토그래피에서 사용되는 검출기 중 특별하게 감도가 좋고, 단백질을 가수분해하여 생긴 아미노산을 검출하는 데 널리 사용되는 검출기는?

  1. 형광 검출기
  2. 굴절률 검출기
  3. 적외선 검출기
  4. UV/VIS 흡수 검출기
(정답률: 51%)
  • 형광 검출기는 특정 화합물에 대해 매우 높은 감도를 가지며, 특히 단백질 가수분해 후 생성된 아미노산을 유도체화하여 검출하는 데 널리 사용됩니다.
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66. 전압전류법에 이용되는 들뜸 전위신호가 아닌 것은?

  1. 선형주사
  2. 시차펄스
  3. 네모파
  4. 원형주사
(정답률: 66%)
  • 전압전류법에서 전극에 인가하는 들뜸 전위신호로는 선형주사, 시차펄스, 네모파, 세모파 등이 사용됩니다. 원형주사는 전압전류법에서 사용하는 전위신호 방식이 아닙니다.
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67. 기체 크로마토그래피(GC)에서 정성적인 목적을 위해 머무름 지수(retention index)를 사용한다. 다음에 주어진 머무름 데이터를 이용하여 미지시료의 머무름 지수를 계산한 것은?

  1. 430
  2. 460
  3. 530
  4. 560
(정답률: 45%)
  • 머무름 지수는 표준 물질의 머무름 시간을 기준으로 미지 시료의 상대적인 위치를 수치화한 것입니다.
    ① [기본 공식] $I = I_1 + \frac{\log(t_x / t_1)}{\log(t_2 / t_1)} \times (I_2 - I_1)$
    ② [숫자 대입] $I = 400 + \frac{\log(200 / 100)}{\log(316 / 100)} \times (500 - 400)$
    ③ [최종 결과] $I = 460$
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68. 전기분석법에서 전류흐름을 위한 전지에서의 질량이동 과정에 해당하지 않는 것은?

  1. 접촉(junction)
  2. 대류(convection)
  3. 확산(diffusion)
  4. 이동(migration)
(정답률: 67%)
  • 전기분석법에서 전극으로 반응 물질이 전달되는 질량이동 과정에는 확산, 대류, 전기이동의 세 가지 메커니즘이 존재합니다. 접촉은 질량이동의 물리적 과정에 해당하지 않습니다.
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69. 자기장 부채꼴 분석기의 슬릿에서 나오는 질량 m, 전하 z인 이온의 병진 또는 운동에너지 KE를 바르게 나타낸 것은? (단, v는 가속된 이온의 속도이다.)

(정답률: 85%)
  • 물리학의 기본 원리에 따라, 질량이 $m$이고 속도가 $v$인 입자의 병진 운동에너지(Kinetic Energy)를 구하는 공식입니다.
    ① [기본 공식] $KE = \frac{1}{2}mv^{2}$
    ② [숫자 대입] (변수 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $KE = \frac{1}{2}mv^{2}$
    따라서 가 정답입니다.
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70. 폴라로그램으로부터 얻을 수 있는 정보에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 확산전류는 분석물질의 농도와 비례한다.
  2. 반파전위는 금속의 리간드의 영향을 받지 않는다.
  3. 확산전류는 한계전류와 잔류전류의 차이를 말한다.
  4. 반파전위는 금속이온과 착화제의 종류에 따라 다르다.
(정답률: 76%)
  • 폴라로그래피에서 반파전위($E_{1/2}$)는 물질의 고유한 특성치이며, 금속 이온이 리간드와 결합하여 착물을 형성하면 전위 값이 변하므로 리간드의 영향을 직접적으로 받습니다.

    오답 노트
    확산전류: 농도에 비례하며, 한계전류에서 잔류전류를 뺀 값임
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71. 시차주사 열량(DSC)법으로 얻을 수 없는 정보는?

  1. 순도
  2. 결정화 정도
  3. 유리전이온도
  4. 열팽창과 수축 정도
(정답률: 56%)
  • 시차주사 열량법(DSC)은 시료와 기준 물질의 온도 차이를 보정하며 열 흐름을 측정하여 유리전이온도, 결정화도, 순도, 반응속도 등의 열적 특성을 분석하는 방법입니다.

    오답 노트
    열팽창과 수축 정도: 이는 열기계 분석법(TMA)을 통해 측정하는 물리적 변형 정보임
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72. 전압-전류법의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전압-전류법(voltammetry)은 전압을 변화시키면서 전류를 측정하는 방법이다.
  2. 순환 전압-전류법을 이용하여 화합물의 산화-환원 거동을 연구할 수 있다.
  3. 삼각파형의 전압을 작업 전극에 걸어 주어 전류를 전압의 함수로 측정한다.
  4. 전압-전류법은 일정 전위에서의 전류량을 측정한다.
(정답률: 51%)
  • 전압-전류법(Voltammetry)은 전위를 시간에 따라 변화시키면서 그에 따라 흐르는 전류를 측정하여 전위의 함수로 나타내는 분석법입니다.

    오답 노트
    일정 전위에서의 전류량 측정: 이는 전위차법(Potentiometry)이나 정전위 전류법(Amperometry)에 해당하는 설명임
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73. 열 무게 분석법 기기장치에서 필요하지 않은 것은?

  1. 분석저울
  2. 전기로
  3. 기체 주입장치
  4. 회절발
(정답률: 66%)
  • 열 무게 분석법(TGA)은 온도 변화에 따른 시료의 질량 변화를 측정하는 분석법으로, 질량을 재는 분석저울, 온도를 높이는 전기로, 분위기 가스를 조절하는 기체 주입장치가 필수적입니다.

    오답 노트
    회절발: X선 회절 분석(XRD) 등 결정 구조 분석에 사용되는 장치임
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74. 다음 그림은 매칠브로마이드(CH3Br)의 질량스펙트럼이다. (최고분해능 m/z=1) M 피크는 C12H3Br79 화학종에 해당한다. 다음 설명 중 옳은 것은?

  1. 피크 a는 큰 피크 M의 위성피크로서, M 피크의 간섭 잡음 때문에 생긴 것이다.
  2. 피크가 4개인 것은 브로민의 동위원소가 4개이기 때문이다.
  3. 피크 c는 M+3피크라 불린다. 동위원소 중 가장 큰 것들의 기여로 나타난다.
  4. M과 b의 크기가 같은 것은 탄소화 브로민 중 동위원소인 C13과 Br81 함량이 각각 1/2씩 되기 때문이다.
(정답률: 68%)
  • 브로민($Br$)은 자연계에 $^{79}Br$과 $^{81}Br$이 약 1:1의 비율로 존재하며, 탄소($C$)는 $^{12}C$와 $^{13}C$가 존재합니다. 피크 c는 가장 무거운 동위원소들인 $^{13}C$와 $^{81}Br$이 결합하여 생성된 $M+3$ 피크에 해당합니다.

    오답 노트
    피크 a: $M+1$ 피크로 $^{13}C$의 존재로 인해 발생함
    피크 개수: $C$와 $Br$의 동위원소 조합으로 결정됨
    M과 b의 크기: $Br$ 동위원소($^{79}Br, ^{81}Br$)의 천연 존재비가 거의 1:1이기 때문에 나타남
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75. 시료물질과 기준물질을 조절된 온도 프로그램으로 가열하면서 이 두 물질에 흘러 들어간 열량(열흐름)의 차이를 시료온도의 함수로 측정하는 열분석법은?

  1. 습식 회화법
  2. 열 무게 측정(TG)법
  3. 시차 열법분석(DTA)법
  4. 시차주사 열량(DSC)법
(정답률: 70%)
  • 시차주사 열량(DSC)법은 시료와 기준물질의 온도 프로그램을 동일하게 제어하면서, 두 물질의 열흐름 차이를 측정하여 상전이 및 열적 특성을 분석하는 방법입니다.
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76. 액체 크로마토그래피에서 머물지 않는 물질이 빠져 나오는 시간이 120s, 물질 A의 머무름 시간(retention time)이 180s, 물질 B의 머무름 시간이 270s 일 때, 크로마토그래피 관에서 물질 A에 대한 물질 B의 선택인자(selectivity factor) α의 값은 얼마인가?

  1. 0.4
  2. 0.75
  3. 2.5
  4. 3.0
(정답률: 53%)
  • 선택인자는 두 물질의 보정된 머무름 시간의 비율로 계산하며, 각 물질의 머무름 시간에서 불감 시간(머물지 않는 물질의 시간)을 뺀 값의 비로 구합니다.
    $$\alpha = \frac{t_{RB} - t_{m}}{t_{RA} - t_{m}}$$
    $$\alpha = \frac{270 - 120}{180 - 120}$$
    $$\alpha = 2.5$$
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77. 다음 중 전위차법에서 주로 사용되는 지시전극은?

  1. 은-염화은 전극
  2. 칼로멜 전극
  3. 표준수소 전극
  4. 유리 전극
(정답률: 59%)
  • 전위차법에서 특정 이온의 농도를 측정하기 위해 사용되는 지시전극으로는 유리 전극이 가장 대표적입니다.

    오답 노트
    은-염화은 전극, 칼로멜 전극, 표준수소 전극: 기준전극으로 사용됨
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78. 비행시간 질량분석계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 기기장치가 비교적 간단한 편이다.
  2. 가장 널리 사용되는 질량분석계이다.
  3. 검출할 수 있는 질량범위가 거의 무제한이다.
  4. 가벼운 이온이 무거운 이온보다 먼저 검출기에 도달한다.
(정답률: 61%)
  • 비행시간 질량분석계(TOF-MS)는 질량 범위가 넓고 구조가 간단하며 이온의 질량에 따라 도달 시간이 다른 원리를 이용하지만, 가장 널리 사용되는 분석계는 기체크로마토그래피(GC)입니다.
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79. 이온선택성 전극의 장점에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 파괴성
  2. 짧은 감응시간
  3. 직선적 감응의 넓은 범위
  4. 색깔이나 혼탁도에 영향을 비교적 받지 않음
(정답률: 77%)
  • 이온선택성 전극은 시료를 파괴하지 않고 측정하는 비파괴성 분석법이 큰 장점입니다.
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80. 크로마토그래피에서 봉우리의 띠넓힘을 줄이는 방법으로 가장 적합한 것은?

  1. 지름이 큰 충진관을 사용한다.
  2. 이동상인 액체의 온도를 높인다.
  3. 액체 정지상의 막두께를 줄인다.
  4. 고체 충진제의 입자 크기를 크게 한다.
(정답률: 65%)
  • 크로마토그래피에서 띠넓힘(band broadening)을 최소화하여 분리 효율을 높이려면 물질 전달 저항을 줄여야 합니다. 따라서 액체 정지상의 막두께를 줄이는 것이 가장 적합합니다.

    오답 노트
    지름이 큰 충진관 사용: 지름이 작아야 함
    이동상 온도 높임: 온도를 낮추어야 함
    충진제 입자 크기 크게 함: 입자 크기가 작아야 함
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