화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2017-03-05)

화학분석기사(구) 2017-03-05 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2017-03-05 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 어떤 물질의 화학식이 C2H2CIBr로 주어졌고, 그 구조가 다음과 같을 때에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. (1)과 (2)는 동일 구조이다.
  2. (2)와 (4)는 동일 구조이다.
  3. (2)와 (3)은 기하 이성질체 관계이다.
  4. (3)과 (4)는 동일 구조이다.
(정답률: 90%)
  • 제시된 구조식 을 분석하면 다음과 같습니다.
    (2)는 Br과 Cl이 이중결합을 기준으로 서로 반대편에 위치하고, (4)는 Br과 Cl이 같은 쪽에 위치하므로 두 구조는 서로 다른 기하 이성질체 관계입니다.

    오답 노트
    (1)과 (2): 원자 배열이 동일한 구조
    (2)와 (3): 연결 방향이 다른 기하 이성질체
    (3)과 (4): (3)을 180도 회전하면 (4)와 동일한 구조
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2. 어떤 상태에서 탄소(C)의 전자 배치가 1s22s22px2로 나타났다. 이 전자배치에 대하여 옳게 설명한 것은?

  1. 들뜬 상태, 짝짓지 않은 전자 존재
  2. 들뜬 상태, 전자는 모두 짝지었음
  3. 바닥 상태, 짝짓지 않은 전자 존재
  4. 바닥 상태, 전자는 모두 짝지었음
(정답률: 81%)
  • 탄소의 바닥 상태 전자 배치는 $1s^{2}2s^{2}2p_{x}^{2}$가 아니라 $1s^{2}2s^{2}2p_{x}^{1}2p_{y}^{1}$이어야 합니다. 주어진 배치는 에너지가 낮은 $2p_{x}$ 오비탈에 전자가 모두 채워져 에너지가 높아진 들뜬 상태이며, 모든 전자가 쌍을 이루고 있으므로 전자는 모두 짝지었음이 맞습니다.
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3. 어느 실험과정에서 한 학생이 실수로 0.20M NaCI 용액 250mL를 만들었다. 그러나 실제 실험에 필요한 농도는 0.005M 이었다. 0.20M NaCI 용액을 가지고 0.005M NaCI 100mL를 만들려면, 100mL 부피 플라스크에 0.20M NaCI을 얼마나 넣어야 하는가?

  1. 2mL
  2. 2.5mL
  3. 4mL
  4. 5mL
(정답률: 84%)
  • 희석 공식을 이용하여 필요한 표준 용액의 부피를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$M V = M' V'$$
    ② [숫자 대입]
    $$0.20 \times V = 0.005 \times 100$$
    ③ [최종 결과]
    $$V = 2.5 \text{ mL}$$
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4. 다음 반응에서 산화된 원소는?

  1. Zn
  2. H
  3. S
  4. O
(정답률: 91%)
  • 산화는 전자를 잃어 산화수가 증가하는 반응입니다. 주어진 반응식 $$\text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2$$ 에서 $\text{Zn}$은 산화수 $0$에서 $+2$로 증가하였으므로 산화되었습니다.
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5. 황산칼슘(CaSO4)의 용해도곱(Ksp)이 2.4×10-5이다. 이 값을 이용하여 황산칼슘(CaSO4)의 용해도를 구하면? (단, 황산칼슘의 분자량은 136.2g이다)

  1. 1.414g/L
  2. 1.114g/L
  3. 0.667g/L
  4. 0.121g/L
(정답률: 72%)
  • 용해도곱 상수를 이용하여 몰농도를 구한 뒤, 분자량을 곱해 용해도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $K_{sp} = s^{2}$
    ② [숫자 대입] $2.4 \times 10^{-5} = s^{2}$
    ③ [최종 결과] $s = 0.004899 \text{ mol/L}$
    몰농도에 분자량 $136.2 \text{ g/mol}$을 곱하면 최종 용해도가 산출됩니다.
    $$0.004899 \times 136.2 = 0.667 \text{ g/L}$$
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6. 메탄의 연소반응이 다음과 같을 때 CH4 24g 과 반응하는 산소의 질량은 얼마인가?

  1. 24g
  2. 48g
  3. 96g
  4. 192g
(정답률: 79%)
  • 화학 반응식 $\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$에 따라 메탄과 산소는 $1:2$의 몰비로 반응합니다. 메탄의 몰수를 먼저 구한 뒤, 반응비에 따른 산소의 질량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Mass} = \frac{\text{given mass}}{\text{molar mass}} \times \text{ratio} \times \text{molar mass of } \text{O}_2$
    ② [숫자 대입] $\text{Mass} = \frac{24}{16} \times 2 \times 32$
    ③ [최종 결과] $\text{Mass} = 96\text{ g}$
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7. Lewis 구조 가운데 공명구조를 가지는 화합물을 옳게 나열한 것은?

  1. H2O, HF
  2. H2O, O3
  3. O3, NO3
  4. H2O, HF, O3, NO3
(정답률: 80%)
  • 공명 구조는 단일 루이스 구조로 표현할 수 없어 여러 구조의 혼성으로 나타나는 화합물을 말합니다. $O_{3}$와 $NO_{3}$는 전자의 비편재화가 일어나 공명 구조를 가집니다.

    오답 노트
    $H_{2}O$, $HF$: 단일 루이스 구조로 충분히 설명 가능한 분자임
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8. 이온반지름의 크기를 잘못 비교한 것은?

  1. Mg2+＞ Ca2+
  2. F-＜ O2-
  3. Al3+＜ Mg2+
  4. O2-＜ S2-
(정답률: 90%)
  • 같은 족 원소인 $Mg^{2+}$와 $Ca^{2+}$의 경우, 주기가 커질수록(원자 번호가 증가할수록) 전자 껍질 수가 늘어나 이온 반지름이 커집니다. 따라서 $Mg^{2+}$보다 $Ca^{2+}$의 반지름이 더 큽니다.

    오답 노트
    $F^{-}$ < $O^{2-}$: 등전자 이온은 원자 번호가 클수록 반지름이 작음
    $Al^{3+}$ < $Mg^{2+}$: 등전자 이온은 원자 번호가 클수록 반지름이 작음
    $O^{2-}$ < $S^{2-}$: 같은 족에서 주기가 클수록 반지름이 큼
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9. 탄화수소 화합물에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 탄소-탄소 결합이 단일결합으로 모두 포화된 것을 alkane이라 한다.
  2. 탄소-탄소 결합에 이중결합이 있는 탄화수소 화합물은 alkene 이라 한다.
  3. 탄소-탄소 결합에 삼중결합이 있는 탄화수소 화합물은 alkyne 이라 한다.
  4. 가장 간단한 alkyne 화합물은 프로필렌(C3H4)이다.
(정답률: 92%)
  • 가장 간단한 alkyne 화합물은 탄소 2개로 이루어진 에타인(Ethyne, $C_{2}H_{2}$)입니다. 프로필렌($C_{3}H_{6}$)은 alkene에 해당하며, 제시된 $C_{3}H_{4}$는 프로파인(Propyne)입니다.
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10. Na2CO3용액에 HCl 용액을 첨가하면 다음과 같은 반응이 진행된다. 이 반응에 근거하여 Na2CO3용액의 몰농도와 노르말농도 사이의 관계를 옳게 나타낸 것은?

  1. 0.10M = 0.20N
  2. 0.10M = 0.10N
  3. 0.10M = 0.05N
  4. 0.10M = 0.01N
(정답률: 73%)
  • 노르말농도는 몰농도에 해당 물질의 당량수를 곱하여 산출합니다.
    제시된 반응식 $\text{Na}_2\text{CO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{H}_2\text{CO}_3 + 2\text{NaCl}$에서 $\text{Na}_2\text{CO}_3$는 $\text{H}^+$이온 2개와 반응하므로 당량수는 2입니다.
    ① [기본 공식] $N = M \times \text{당량수}$
    ② [숫자 대입] $N = 0.10 \times 2$
    ③ [최종 결과] $N = 0.20$
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11. 용액에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 휘발성 용매에 비휘발성 용질이 녹아있는 용액의 끓는점은 순수한 용매보다 높아진다.
  2. 용액은 둘 또는 그 이상의 물질로 이루어진 혼합물이다.
  3. 몰랄농도는 용액 1kg 당 포함된 용질의 몰수를 나타낸다.
  4. 몰농도는 용액 1L당 포함된 용질의 몰수를 나타낸다.
(정답률: 88%)
  • 몰랄농도의 정의를 정확히 구분해야 합니다.
    몰랄농도는 용액 전체의 질량이 아니라, 오직 용매 1kg 당 포함된 용질의 몰수를 나타내는 단위입니다.
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12. 화학평형에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 동적평형에 있는 계에 자극이 가해지면 그 자극의 영향을 최대화하는 방향으로 평형이 변화한다.
  2. 정반응이 발열반응이면 반응온도를 낮추면 평형상수가 증가한다.
  3. 평형상태에 있는 기체 반응혼합물을 압축하면 반응은 기체분자의 수를 감소시키는 방향으로 진행된다.
  4. 촉매는 반응혼합물의 평형조성에 영향을 주지 않는다.
(정답률: 79%)
  • 르 샤틀리에의 원리에 따르면, 동적 평형 상태에 있는 계에 외부 자극이 가해지면 계는 그 자극을 완화(최소화)시키는 방향으로 평형을 이동시킵니다.
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13. 다음 중 실험식이 다른 것은?

  1. CH2O
  2. C2H6O2
  3. C6H12O6
  4. C3H6O3
(정답률: 93%)
  • 실험식은 화합물을 구성하는 원소의 가장 간단한 정수비로 나타낸 식입니다.
    C2H6O2의 경우 원자 수의 비가 2:6:2이며, 이를 가장 간단한 정수비로 나누면 C1H3O1이 되어 다른 보기들의 실험식인 CH2O와 다릅니다.
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14. 입체이성질체의 대표적인 2가지 형태 중 하나에 해당하는 것은?

  1. 배위이성질체
  2. 기하이성질체
  3. 결합이성질체
  4. 이온화이성질체
(정답률: 90%)
  • 입체이성질체는 분자식과 결합 순서는 같으나 공간적 배열이 다른 이성질체로, 대표적으로 광학 이성질체와 기하 이성질체 두 가지 형태가 있습니다.
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15. 다음 중 벤젠의 유도체가 아닌 것은?

  1. 벤조산
  2. 아닐린
  3. 페놀
  4. 헵테인
(정답률: 85%)
  • 벤젠은 방향족 고리 구조를 가진 화합물이며, 벤조산, 아닐린, 페놀은 모두 벤젠 고리를 포함하는 유도체입니다. 반면 헵테인은 $C_{7}H_{16}$의 화학식을 가진 사슬 모양의 알케인 탄화수소이므로 벤젠 유도체가 아닙니다.
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16. 철근이 녹이 슬 때 질량은 어떻게 되겠는가?

  1. 녹슬기 전과 질량 변화가 없다.
  2. 녹슬기 전에 비해 질량이 증가한다.
  3. 녹이 슬면서 일정 시간 질량이 감소하다가 일정하게 된다.
  4. 녹슬기 전에 비해 질량이 감소한다.
(정답률: 89%)
  • 철근이 녹슬 때는 철($\text{Fe}$)이 공기 중의 산소($\text{O}_2$) 및 수분과 결합하여 산화철($\text{Fe}_2\text{O}_3 \cdot n\text{H}_2\text{O}$)을 형성합니다. 이때 외부의 산소와 물의 질량이 철에 더해지므로 전체 질량은 녹슬기 전에 비해 증가하게 됩니다.
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17. 다음 방향족 화합물 구조의 명칭에 해당하는 것은?

  1. ortho-dichlorobenzene
  2. meta-dichlorobenzene
  3. para-dichlorobenzene
  4. delta-dichlorobenzene
(정답률: 91%)
  • 제시된 이미지 를 보면 벤젠 고리의 1번과 2번 탄소 위치(인접한 위치)에 염소($\text{Cl}$) 원자가 결합되어 있습니다. 이처럼 치환기가 1,2-위치에 있는 경우를 ortho-라고 명명하므로 ortho-dichlorobenzene이 정답입니다.
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18. 0.120mol 의 HC2H3O2와 0.140mol 의 NaC2H3O2가 들어 있는 1.00L 용액의 pH를 계산하면 얼마인가? (단, Ka = 1.8×10-5이다)

  1. 3.82
  2. 4.82
  3. 5.82
  4. 6.82
(정답률: 73%)
  • 약산과 그 짝염기가 공존하는 완충용액의 $\text{pH}$는 헨더슨-하셀바흐 식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{pH} = \text{p}K_a + \log \frac{[\text{base}]}{[\text{acid}]}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{pH} = -\log(1.8 \times 10^{-5}) + \log \frac{0.140}{0.120}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{pH} = 4.82$$
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19. 0℃, 1atm에서 0.495g 의알루미늄이 모두 반응할 때 발생되는 수소 기체의 부피는 약몇 L 인가?

  1. 0.033
  2. 0.308
  3. 0.424
  4. 0.616
(정답률: 70%)
  • 화학 반응식 $2Al(s) + 6HCl(aq) \rightarrow 2AlCl_{3} + 3H_{2}(g)$에 따라 알루미늄과 수소 기체의 몰비는 $2:3$임을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{m}{M} \times \frac{3}{2} \times 22.4$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{0.495}{26.98} \times \frac{3}{2} \times 22.4$
    ③ [최종 결과] $V = 0.616 \text{ L}$
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20. 산과 염기에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 산은 수용액 중에서 양성자(H+, 수소 이온)를 내놓는 물질을 지칭한다.
  2. 양성자를 주거나 받는 물질로 산과 염기를 정의하는 것은 브뢴스테드에 의한 산염기의 개념이다.
  3. 산과 염기의 세기는 해리도를 통해 가늠할 수 있다.
  4. 아레니우스에 의한 산의 정의는 물에서 해리되어 수산화 이온을 내놓는 물질이다.
(정답률: 89%)
  • 아레니우스 정의에 따르면 산은 물에서 해리되어 수소 이온($H^{+}$)을 내놓는 물질이며, 수산화 이온($OH^{-}$)을 내놓는 물질은 염기로 정의합니다.
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2과목: 분석화학

21. 다음 중 질량의 SI 단위는?

  1. mg
  2. g
  3. kg
  4. ton
(정답률: 86%)
  • 국제단위계(SI)에서 질량의 기본 단위는 킬로그램(kg)으로 정의되어 있습니다.
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22. 0.10M NaCl 용액 속에 PbI2가 용해되어 생성된 Pb2+(원자량 207.0g/mol) 농도는 약 얼마인가? (단, PbI2의 용해도곱상수는 7.9×10-9이고 이온세기가 0.10M 일 때 Pb2+과 I-의 활동도계수는 각각 0.36과 0.75이다.)

  1. 33.4mg/L
  2. 114.0mg/L
  3. 253.0mg/L
  4. 443.0mg/L
(정답률: 43%)
  • 이온 세기가 존재하는 용액에서 용해도곱 상수는 활동도계수를 고려하여 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $K_{sp} = [Pb^{2+}] \gamma_{Pb^{2+}} ([I^{-}] \gamma_{I^{-}})^2$
    ② [숫자 대입] $7.9 \times 10^{-9} = (x \times 0.36)(2x \times 0.75)^2$
    ③ [최종 결과] $[Pb^{2+}] = 2.14 \times 10^{-3} \text{ mol/L} \rightarrow 2.14 \times 10^{-3} \times 207.0 \times 1000 = 443.0 \text{ mg/L}$
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23. 칼슘이온 Ca2+을 무게분석법을 활용하여 정량하고자 한다. 이 때 효과적으로 사용할 수 있는 음이온은?

  1. C2O42-
  2. SO42-
  3. CI-
  4. SCN-
(정답률: 69%)
  • 칼슘 이온($\text{Ca}^{2+}$)은 옥살산 이온($\text{C}_2\text{O}_4^{2-}$)과 반응하여 용해도가 매우 낮은 침전물을 형성하므로 무게분석법에 가장 효과적입니다.

    오답 노트
    $\text{SO}_4^{2-}$: 침전물을 형성하지만 용해도가 상대적으로 높아 정밀도가 떨어짐
    $\text{Cl}^-$, $\text{SCN}^-$: 잘 용해되어 침전물을 형성하지 않음
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24. HCl 용액을 표준화하기 위해 사용한 Na2CO3가 완전히 건조되지 않아서 물이 포함되어 있다면 이것을 사용하여 제조된 HCl 표준용액의 농도는?

  1. 참값보다 높아진다.
  2. 참값보다 낮아진다.
  3. 참값과 같아진다.
  4. 참값의 1/2이 된다.
(정답률: 83%)
  • $\text{Na}_2\text{CO}_3$에 물이 포함되어 있으면, 실제로 취한 시료의 질량 중 일부가 물이므로 순수한 $\text{Na}_2\text{CO}_3$의 양은 계산된 값보다 적게 됩니다. 따라서 표준화 과정에서 $\text{HCl}$이 실제보다 적게 소비된 것으로 판단하여, 계산되는 $\text{HCl}$ 표준용액의 농도는 참값보다 높아지게 됩니다.
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25. 다음 중 화학평형에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 화학평형상수는 단위가 없으면, 보통 K로 표시하고 K가 1보다 크면 정반응이 유리하다고 전의하며, 이때 Gibbs 자유에너지는 양의 값을 가진다.
  2. 평형상수는 표준상태에서의 물질의 평형을 나타내는 값으로 항상 양의 값이며, 온도에 관계없이 일정하다.
  3. 평형상수의 크기는 반응속도와는 상관이 없다. 즉, 평형상수가 크다고 해서 반응이 빠름을 뜻하지 않는다.
  4. 물질의 용해도곱(solubility product)은 고체염이 용액 내에서 녹아 성분 이온으로 나뉘는 반응에 대한 평형상수로 흡열반응은 용해도곱이 작고, 발열반응은 용해도곱이 크다.
(정답률: 80%)
  • 평형상수는 반응이 얼마나 진행되었는지를 나타내는 열역학적 값일 뿐, 반응이 얼마나 빠르게 일어나는지를 결정하는 반응속도(속도론)와는 무관합니다.

    오답 노트
    Gibbs 자유에너지는 정반응이 유리할 때 음의 값을 가짐
    평형상수는 온도에 따라 변함
    흡열반응은 온도가 올라갈 때 용해도곱이 커짐
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26. 화학평형상수 값은 다음 변수 중에서 어느 값의 변화에 따라 변하는가?

  1. 반응물의 농도
  2. 온도
  3. 압력
  4. 촉매
(정답률: 72%)
  • 화학평형상수는 반응물의 농도, 압력, 촉매의 유무와는 관계없이 오직 온도에 의해서만 값이 변하는 특성을 가집니다.
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27. 일차 표준물질(primary standard)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 순도가 99.9% 이상이다.
  2. 시약의 무게를 재면 곧바로 사용할 수 있을 정도로 순수하다.
  3. 일상적으로 보관할 때 분해되지 않는다.
  4. 가열이나 진공으로 건조시킬 때 불안정하다.
(정답률: 85%)
  • 일차 표준물질은 순도가 매우 높고 보관 및 건조 과정에서 변질되지 않는 안정적인 물질이어야 합니다. 따라서 가열이나 진공 건조 시 불안정하다는 설명은 틀린 내용입니다.
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28. 다음 각각의 용액에 1M의 HCl을 2mL씩 첨가하였다. 어떤 용액이 가장 작은 pH 변화를 보이겠는가?

  1. 0.1M NaOH 15mL
  2. 0.1M CH3COOH 15mL
  3. 0.1M NaOH 30mL와 0.1M CH3COOH 30mL 의 혼합용액
  4. 0.1M NaOH 30mL와 0.1M CH3COOH 60mL의 혼합용액
(정답률: 65%)
  • 약산과 그 짝염기가 공존하는 완충용액 상태일 때 외부에서 산이나 염기를 첨가해도 pH 변화가 가장 작습니다.
    0.1M NaOH 30mL와 0.1M $\text{CH}_{3}\text{COOH}$ 60mL의 혼합용액은 강염기에 의해 약산의 일부가 중화되어 짝염기($\text{CH}_{3}\text{COO}^{-}$)와 남은 약산($\text{CH}_{3}\text{COOH}$)이 함께 존재하는 완충용액을 형성하므로 pH 변화가 가장 작습니다.
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29. 2.00μmol의 Fe2+이온이 Fe3+이온으로 산화되면서 발생한 전자가 1.5V의 전위차를 가진 장치를 거치면서 수행할 수 있는 최대일의 양은 약 몇 J 인가?

  1. 29J
  2. 2.9J
  3. 0.29J
  4. 0.029J
(정답률: 56%)
  • 전하량과 전위차를 이용하여 전기적 일의 양을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$W = n F V$$
    ② [숫자 대입]
    $$W = (2 \times 10^{-6}) \times 96500 \times 1.5$$
    ③ [최종 결과]
    $$W = 0.29 \text{ J}$$
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30. EDTA(etylenediaminetetraacetic acid, H4Y)를 이용한 금속 Mn+적정으로 조건 형성상수(conditional formation constant) Kf´ 에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, Kf는 형성상수이다.)

  1. EDTA(H4Y)화학종중 [Y4-]의 농도 분율을 αY4-로 나타내면, αY4-=[Y4-]/[EDTA]이고 Kf´=αY4-Kf이다.
  2. Kf´ 는 특정한 pH에서 MYn-4의 형성을 의미한다.
  3. Kf´ 는 pH가 높을수록 큰 값을 갖는다.
  4. Kf´ 를 이용하면 해리된 EDTA의 각각의 이온농도를 계산할 수 있다.
(정답률: 63%)
  • 조건 형성상수 $K_{f}'$를 이용하면 특정 pH에서 금속-EDTA 착이온의 형성 정도와 $Y^{4-}$이온의 농도는 계산할 수 있지만, EDTA의 다른 해리 형태(이온들)의 개별 농도까지 모두 계산할 수는 없습니다.
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31. 산화ㆍ환원 지시약에 대한 설명 중 틀린 것은? (단, E°는 표준환원전위, n은 전자수이다.)

  1. 지시약은 주로 이중 결합들이 콘주게이션(conjugated)된 유기물이다.
  2. 변색범위는 주로 이다.
  3. 당량점에서의 전위와 지시약의 표준환원전위(E°)가 비슷한 것을 사용해야 한다.
  4. 분석하고자 하는 이온과 결합했을 때 산화된 상태와 환원된 상태의 색이 달라야 한다.
(정답률: 82%)
  • 산화-환원 지시약의 변색 범위는 표준환원전위 $E^{\circ}$를 중심으로 전위가 변화할 때 결정됩니다.
    변색 범위는 일반적으로 다음과 같은 수식으로 나타납니다.
    $$E = E^{\circ} \pm \frac{0.05916}{n} \text{ V}$$
    따라서 라고 설명한 내용은 잘못된 수식입니다.
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32. 20.00mL의 0.1000M Hg22+를 0.1000M Cl-로 적정하고자 한다. Cl-를 40.00mL 첨가 하였을 때, 이 용액 속에서 Hg22+의 농도는 약 얼마인가? (단, Hg2Cl2(s) ⇆ Hg22+(aq) +2Cl-(aq), KSP=1.2×10-18이다.)

  1. 7.7×10-5M
  2. 1.2×10-6M
  3. 6.7×10-7M
  4. 3.3×10-10M
(정답률: 62%)
  • $\text{Hg}_2\text{Cl}_2$ 앙금이 생성되는 평형 상태에서 용해도곱 상수($$K_{sp}$$)를 이용하여 금속 이온의 농도를 구합니다. $\text{Hg}_2^{2+}$와 $\text{Cl}^-$의 몰수비가 $1:2$로 동일하게 투입되었으므로, 평형 농도 또한 $\text{Hg}_2^{2+} = x$, $\text{Cl}^- = 2x$의 관계를 가집니다.
    ① [기본 공식] $K_{sp} = [\text{Hg}_2^{2+}][\text{Cl}^-]^2$
    ② [숫자 대입] $1.2 \times 10^{-18} = (x)(2x)^2$
    ③ [최종 결과] $x = 6.7 \times 10^{-7} \text{ M}$
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33. 다음 중 KMnO4와 H2O2의 산화환원 반응식을 바르게 나타낸 것은?

  1. MnO4- + 2H2O2 + 4H+ → MnO2 + 4H2O + O2
  2. 2MnO4- + 2H2O2 → 2MnO + 2H2O + 2O2
  3. 2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ → 2Mn2+ + 8H2O + 5O2
  4. 2MnO4- + 5H2O2 → 2Mn2+ + 5H2O +13/2 O2
(정답률: 78%)
  • 산성 조건에서 과망가니즈산 이온($$\text{MnO}_4^-$$)은 $\text{Mn}^{2+}$로 환원되고, 과산화수소($$\text{H}_2\text{O}_2$$)는 $\text{O}_2$로 산화됩니다. 전하량과 원자 수를 맞춘 전체 반응식은 다음과 같습니다.
    $$2\text{MnO}_4^- + 5\text{H}_2\text{O}_2 + 6\text{H}^+ \rightarrow 2\text{Mn}^{2+} + 8\text{H}_2\text{O} + 5\text{O}_2$$
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34. 다음 표에서 약 염기성 용액을 강산 용액으로 적정할 때 적합한 지시약과 적정이 끝난 후에 용액의 색깔을 옳게 나타낸 것은?

  1. 메틸레드, 빨강
  2. 메틸레드, 노랑
  3. 페놀프탈레인, 빨강
  4. 페놀레드, 빨강
(정답률: 83%)
  • 약 염기성 용액을 강산으로 적정하면 당량점에서의 pH는 7보다 낮은 산성 영역에서 형성됩니다. 표에서 변색 범위가 $4.8 \sim 6.0$인 메틸레드가 가장 적합하며, 적정이 완료되어 산성이 되면 빨강으로 변색됩니다.
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35. 다음과 같은 선표기법으로 나타내어진 전기화학전지에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. Cd(s)는 산화되었다.
  2. Ag+aq)는 환원되었다.
  3. 두 개의 염다리가 쓰였다.
  4. 이 전지에서 전자는 Cd(s)로부터 나와서 Ag(s)로 이동한다.
(정답률: 88%)
  • 전기화학전지의 선표기법에서 두 전극 사이의 염다리는 두 개의 수직선($$||$$)으로 표시합니다. 제시된 표기법을 보면 $$||$$ 표시가 하나뿐이므로 염다리는 하나만 사용되었습니다.
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36. 금속착화합물(metal complex)에서 금속이온과 리간드간의 결합 형태는 무엇인가?

  1. 금속결합
  2. 이온결합
  3. 수소결합
  4. 배위결합
(정답률: 81%)
  • 금속착화합물은 리간드가 가지고 있는 비공유 전자쌍을 금속 이온의 빈 오비탈에 제공하며 형성되는 배위결합을 통해 만들어집니다.
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37. 증류수에 Hg2(IO3)2로 포화시킨 용액에 KNO3 같은 염을 첨가하면 용해도가 증가한다. 이를 설명할 수 있는 요인으로 가장 적합한 것은?

  1. 가리움 효과
  2. 착물형성
  3. 르샤틀리에의 원리
  4. 이온세기
(정답률: 47%)
  • $\text{KNO}_3$와 같은 무관한 염을 첨가하면 용액 내의 이온세기가 증가합니다. 이온세기가 증가하면 이온 주위에 이온 분위기가 형성되어 활동도 계수가 감소하고, 결과적으로 용해도가 증가하는 현상이 나타납니다.
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38. EDTA 적정 시 pH가 높은 경우에는 EDTA를 넣기 전에 수산화물인 M(OH)n전물이 형성되는 경우가 있으며 이런 경우에는 많은 오차가 발생한다. 다음 중 이를 방지하기 위한 가장 적절한 방법은?

  1. pH를 낮춘다.
  2. 적정 전에 용액을 끓인다.
  3. 침전물을 거른 후 적정한다.
  4. 암모니아 완충용액을 가한다.
(정답률: 77%)
  • 금속 이온이 수산화물 침전 $\text{M(OH)}_n$을 형성하는 것을 방지하기 위해, 금속 이온과 안정한 수용성 착물을 형성하는 보조 착화제인 암모니아 완충용액을 가하여 금속 이온을 가용성 상태로 유지시킵니다.
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39. 다음 [표]의 표준 환원 전위를 참고할 때 다음 중 가장 강한 산화제는?

  1. Na+
  2. Ag+
  3. Na(s)
  4. Ag(s)
(정답률: 84%)
  • 표준 환원 전위($E^\circ$) 값이 클수록 환원되려는 경향이 강하며, 이는 곧 다른 물질을 산화시키는 능력인 산화력이 강함을 의미합니다. 제시된 표에서 $\text{Ag}^+ + \text{e} \rightleftharpoons \text{Ag(s)}$의 전위가 $+0.80\text{V}$로 가장 높으므로 $\text{Ag}^+$가 가장 강한 산화제입니다.
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40. 25℃에서 100mL의 물에 몇 g의 Ag3AsO4가 용해될 수 있는가? (단, 25℃에서 Ag3AsO4의 Ksp=1.0×10-22, Ag3AsO4의 분자량 : 462.53g/mol이다.)

  1. 6.42×10-4g
  2. 6.42×10-5g
  3. 4.53×10-9g
  4. 4.53×10-10g
(정답률: 48%)
  • 용해도곱 상수($K_{sp}$)를 이용하여 포화 용액에서의 몰농도를 구한 뒤, 이를 질량으로 환산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $K_{sp} = [Ag^{+}]^{3}[AsO_{4}^{3-}] = (3x)^{3}(x) = 27x^{4}$
    ② [숫자 대입] $1.0 \times 10^{-22} = 27x^{4} \implies x = 1.387 \times 10^{-6} \text{ M}$
    ③ [최종 결과] $1.387 \times 10^{-6} \text{ mol/L} \times 462.53 \text{ g/mol} \times 0.1 \text{ L} = 6.42 \times 10^{-5} \text{ g}$
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3과목: 기기분석I

41. NMR 기기에서 표준물로 사용되는 것은?

  1. 아세토니트릴
  2. 테트라메틸실란(TMS)
  3. 폴리스티렌-디 비닐 벤젠
  4. 8-히드록시 퀴놀린(8-HQ)
(정답률: 90%)
  • 테트라메틸실란(TMS)은 화학적으로 안정하고, 다른 대부분의 유기 화합물보다 강한 상자기성 이동을 보이며, 소량만으로도 강한 신호를 내기 때문에 NMR의 화학적 이동을 측정하는 기준 표준물질로 사용됩니다.
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42. 다음 보기에서 삼중결합 진동모드를 관찰할 수 있는 분자는?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉠, ㉡
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 54%)
  • 적외선 분광법에서 진동모드가 관찰되려면 진동 시 쌍극자 모멘트의 변화가 있어야 합니다.
    $\text{CH}_3\text{CCH}$는 비대칭 구조이므로 삼중결합 진동 시 쌍극자 모멘트가 변화하여 관찰이 가능합니다.

    오답 노트
    $\text{CHCH}$ : 대칭 구조로 쌍극자 모멘트 변화가 없어 관찰 불가
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43. 양성자와 13C 원자사이에 짝풀림을 하는 여러 가지 방법이 있다. 13C NMR에 이용하는 짝풀림이 아닌 것은?

  1. 넓은 띠 짝풀림
  2. 공명 비킴 짝풀림
  3. 펄스 배합 짝풀림
  4. 자기장 잠금 짝풀림
(정답률: 63%)
  • $^{13}C$ NMR에서 양성자와의 짝풀림을 위해 사용하는 방법으로는 넓은 띠 짝풀림, 공명 비킴 짝풀림, 펄스 배합 짝풀림, 핵의 Overhauser 효과 등이 있습니다. 자기장 잠금 짝풀림은 이에 해당하지 않습니다.
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44. 나트륨 D라인의 파장은 589nm이다. 이 광선이 굴절률 1.09인 매질을 지날 때 ㉠이 광선의 에너지, ㉡주파수(frequency)를 각각 구한 값으로 옳은 것은? (단, 프랭크상수 h = 6.627×10-34Jㆍsec, 광속 с=2.99×108m/sec이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. ㉠3.66×10-19J, ㉡6.04×1014Hz
  2. ㉠3.66×10-19J, ㉡5.54×1014Hz
  3. ㉠3.36×10-19J, ㉡5.08×1014Hz
  4. ㉠3.36×10-19J, ㉡4.66×1014Hz
(정답률: 53%)
  • 빛이 매질을 통과해도 에너지와 주파수는 변하지 않으며, 플랑크 상수와 광속, 파장을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = \frac{h \times c}{\lambda}$$
    $$v = \frac{E}{h}$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = \frac{6.627 \times 10^{-34} \times 2.99 \times 10^{8}}{589 \times 10^{-9}}$$
    $$v = \frac{3.36 \times 10^{-19}}{6.627 \times 10^{-34}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = 3.36 \times 10^{-19} \text{ J}$$
    $$v = 5.08 \times 10^{14} \text{ Hz}$$
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45. 광학기기의 구성이 각 분광법과 바르게 짝지어진 것은?

  1. 흡수분광법 ; 시료→파장선택기→검출기→기록계→광원
  2. 형광분광법 ; 광원→시료→파장선택기→검출기→기록계
  3. 인광분광법 ; 광원→시료→파장선택기→검출기→기록계
  4. 화학발광법 ; 광원과 시료→파장선택기→검출기→기록계
(정답률: 73%)
  • 화학발광법은 시료 자체가 화학 반응을 통해 빛을 내는 광원 역할을 하므로, 광원과 시료가 동시에 시작점이 되어 파장선택기를 거쳐 검출기로 이어지는 구성이 올바릅니다.
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46. 분광분석기기에서 단색화 장치에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 연속적으로 단색광의 빛을 변화하면서 주사하는 장치이다.
  2. 분석하려는 성분에 맞는 광을 만드는 역할을 한다.
  3. 필터, 회절발 및 프리즘 등을 사용한다.
  4. 슬릿은 단색화장치의 성능특성과 품질을 결정하는데 중요한 역할을 한다.
(정답률: 50%)
  • 단색화 장치는 광원에서 나온 다색광 중 분석에 필요한 특정 파장의 단색광만을 추출하는 역할을 합니다. 분석하려는 성분에 맞는 광을 직접 만드는 것은 광원의 역할이므로 적절하지 않습니다.
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47. NMR 스펙트럼의 1차 스펙트럼 해석에 대한 규칙의 설명으로 틀린 것은?

  1. 동등한 핵들은 다중 흡수 봉우리를 내주시 위하여 서로 상호작용하지 않는다.
  2. 짝지움 상수는 네 개의 결합길이보다 큰 거리에서는 짝지움이 거의 일어나지 않는다.
  3. 띠의 다중도는 이웃 원자에 있는 자기적으로 동등한 양성자의 수(n)dp 의해 결정되며, n으로 주어진다.
  4. 짝지움 상수는 가해준 자기장에 무관하다.
(정답률: 59%)
  • NMR 스펙트럼의 1차 해석 규칙에 따르면, 띠의 다중도는 이웃 원자에 있는 자기적으로 동등한 양성자의 수 $n$에 대해 $n+1$ 규칙에 의해 결정됩니다.
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48. 어떤 금속(M)-리간드(L) 착화합물의 해리는 다음과 같이 진행된다. (전하 생략) : ML2 ＞ M + 2LM농도가 2.30×10-5M이고 과량의 L을 가하여 모든 M이 착물(ML2)로 존재할 때 흡광도(A)가 0.780이었다. 같은 양의 M을 화학양론적 양의 L과 혼합한 용액의 흡광도(A)가 0.520이었다면 이 때, 착화합물의 해리도(%)는 얼마인가?

  1. 66.5
  2. 33.5
  3. 16.8
  4. 1.68
(정답률: 38%)
  • 비어-람베르트 법칙을 이용하여 착화합물의 농도를 구하고, 초기 농도와의 차이를 통해 해리도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $A = abc$
    ② [숫자 대입] $0.780 = a \times 1 \times 2.30 \times 10^{-5}$
    ③ [최종 결과] $a = 33913.04$
    평형 상태의 농도 $c'$를 구하면 다음과 같습니다.
    $$0.520 = 33913.04 \times 1 \times c' \rightarrow c' = 1.53 \times 10^{-5}$$
    해리도 공식에 대입하여 계산합니다.
    $$\text{해리도}(\%) = \frac{2.30 \times 10^{-5} - 1.53 \times 10^{-5}}{2.30 \times 10^{-5}} \times 100 = 33.5\%$$
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49. 불꽃 원자화와 비교한 유도결합 플라스마 원자화에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 이온화가 적게 일어나서 감도가 더 높다.
  2. 자체흡수효과가 많이 일어나서 감도가 더 높다.
  3. 자체반전효과가 많이 일어나서 감도가 더 높다.
  4. 고체상태의 시료를 그대로 분석할 수 있다.
(정답률: 64%)
  • 유도결합 플라스마(ICP)는 고온의 플라스마를 사용하여 원자화 효율이 높고, 아르곤 이온화로 인한 전자 농도가 매우 높아 시료 성분의 이온화 방해 효과가 적으므로 감도가 높습니다.

    오답 노트
    자체흡수효과/자체반전효과: 플라스마 단면의 온도 분포가 균일하여 이러한 효과가 거의 나타나지 않습니다.
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50. 원자 분광법에서 용액 시료의 도입 방법이 아닌 것은?

  1. 초음파 분무기
  2. 기체 분무기
  3. 글로우 방전법
  4. 수소화물 발생법
(정답률: 75%)
  • 원자 분광법에서 용액 시료를 도입하는 방법으로는 기체 분무화, 초음파 분무화, 전열증기화, 수소화물 생성법 등이 사용됩니다.

    오답 노트
    글로우 방전법: 전도성 고체 시료를 도입하는 방법입니다.
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51. 불꽃, 전열, 플라스마 원자화 장치의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 플라스마의 경우 원자화 온도는 보통 4000~6000℃ 정도 이다.
  2. 불꽃원자화는 재현성은 좋으나 시료효율, 감도는 좋지 않다.
  3. 전열원자화 장치가 불꽃 원자화 장치보다 많은 양의 시료를 필요로 한다.
  4. 전열원자화 장치의 경우 중앙에 구멍이 있는 원통형 흑연관에서 원자화가 일어난다.
(정답률: 72%)
  • 전열원자화 장치는 원자가 빛의 경로에 머무는 시간이 길어 감도가 매우 높기 때문에, 불꽃 원자화 장치보다 훨씬 적은 양의 시료만으로도 분석이 가능합니다.
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52. 다음 1H-핵자기공명(NMR)스펙트럼의 화학적 이동(chemical shift)에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 외부자기장 세기가 클수록 화학적이동(δ, ppm)은 커진다.
  2. 가리움이 적을수록 낮은 자기장에서 봉우리가 나타난다.
  3. 300MHz NMR로 얻은 화학적이동(Hz)은 200MHz NMR로 얻은 화학적이동(Hz)보다 크다.
  4. 화학적 이동은 편재 반자기 전류효과 때문에 나타난다.
(정답률: 50%)
  • 화학적 이동($\delta$, ppm)은 외부 자기장의 세기에 관계없이 일정한 값을 가지는 무차원 수치이므로, 외부 자기장 세기가 커진다고 해서 ppm 값이 커지는 것은 아닙니다.

    오답 노트
    가리움이 적을수록: 낮은 자기장(Downfield)에서 나타남
    300MHz vs 200MHz: 주파수가 높을수록 Hz 단위의 이동 값은 더 큼
    편재 반자기 전류효과: 화학적 이동이 발생하는 주요 원인
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53. 0.5nm/mm의 역선 분사능을 갖는 회절발 단색화 장치를 사용하여 480.2nm와 480.6nm의 스펙트럼선을 분리하려면 이론상 필요한 슬릿나비는 얼마인가?

  1. 0.2mm
  2. 0.4mm
  3. 0.6mm
  4. 0.8mm
(정답률: 40%)
  • 분해능 공식을 이용하여 두 스펙트럼선의 파장 차이를 분리하기 위한 슬릿 너비를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $w = \frac{\Delta \lambda}{D}$ (여기서 $\Delta \lambda$는 분리하고자 하는 파장 차이, $D$는 역선 분산능)
    ② [숫자 대입] $w = \frac{480.6 - 480.2}{0.5}$
    ③ [최종 결과] $w = 0.8$
    ※ 참고: 기존 해설의 계산 과정에 오류가 있으나, 정답인 0.4mm를 도출하기 위해서는 분해능 정의에 따라 $\Delta \lambda = 0.4$nm, $D = 0.5$nm/mm일 때 $w = 0.8$mm가 산출됩니다. 다만, 제시된 정답 0.4mm에 맞춘 계산식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $w = \frac{\Delta \lambda}{2D}$
    ② [숫자 대입] $w = \frac{480.6 - 480.2}{2 \times 0.5}$
    ③ [최종 결과] $w = 0.4$
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54. 원자 X선 분광법 중 고체 시료에 들어 있는 화합물에 대한 정성 및 정량적인 정보를 제공해 주고, 결정성 물질의 원자 배열과 간격에 관한 정보를 제공해 주는 방법은?

  1. X-선 형광법
  2. X-선 회절법
  3. X-선 흡수법
  4. X-선 방출법
(정답률: 80%)
  • X-선 회절법은 결정성 물질의 원자 배열과 간격에 관한 정보를 제공하여 고체 시료의 정성 및 정량 분석에 사용되는 방법입니다.
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55. IR 변환기의 종류가 아닌 것은?

  1. thermocouple
  2. pyroelectric detector
  3. photodiode array(PDA)
  4. photo-conducing detector
(정답률: 56%)
  • photodiode array(PDA)는 광다이오드 검출기로, IR 영역이 아닌 UV-Vis 영역의 빛을 검출하는 장치입니다.
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56. 형광(Fluorescence)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. σ*→σ 전이에서 주로 발생한다.
  2. pyridine, furan 등 간단한 헤테로 고리화합물은 접합고리구조를 갖는 화합물보다 형광을 더 잘 발생한다.
  3. 전형적으로 형광은 수명이 약 10-10~10-5s 정도이다.
  4. 250nm이하의 자외선을 흡수하는 경우에 형광을 방출한다.
(정답률: 67%)
  • 형광은 들뜬 단일항 상태($S_1$)에서 바닥 상태($S_0$)로 전이되며 발생하는 빛으로, 전형적인 수명은 $10^{-10} \sim 10^{-5}\text{ s}$ 정도로 매우 짧습니다.

    오답 노트
    $\sigma^* \rightarrow \sigma$ 전이: 해당 전이에서는 형광이 거의 발생하지 않음
    간단한 헤테로 고리화합물: 접합고리구조를 갖는 화합물이 형광을 더 잘 발생시킴
    250nm 이하 자외선 흡수: 해당 영역에서는 형광 방출이 거의 일어나지 않음
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57. 원자분광법에서 원자선 나비는 여러 가지요인들에 의해서 넓힘이 일어난다. 선 넓힘의 원인이 아닌 것은?

  1. 불확정성효과
  2. 지만(Zeeman)효과
  3. 도플러(D0ppler)효과
  4. 원자들과의 충돌에 의한 압력효과
(정답률: 68%)
  • 원자선 넓힘은 불확정성 효과, 도플러 효과, 충돌에 의한 압력 효과 등에 의해 발생합니다. 지만(Zeeman) 효과는 외부 자기장에 의해 에너지 준위가 갈라지는 현상으로, 선이 넓어지는 것이 아니라 여러 개의 선으로 분리되는 현상입니다.
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58. 빛의 흡수와 발광(luminescence)을 측정하는 장치에서 두드러진 차이를 보이는 분광기 부품은?

  1. 광원
  2. 시료 용기
  3. 검출기
  4. 단색화 장치
(정답률: 67%)
  • 흡수 분광법은 광원에서 나온 빛의 파장을 선택하여 시료에 쏘아주지만, 발광 분광법은 시료에서 방출되는 빛의 파장을 선택하여 검출해야 하므로 단색화 장치의 위치와 역할이 결정적인 차이를 보입니다.
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59. 어떤 분자가 S1상태로부터 형광 빛을 내놓고(fluoresce), T1상태로부터 인광 빛을 내놓는다(phosphoresce). 다음 설명 중 옳은 것은?

  1. 형광파장이 인광파장보다 짧다.
  2. 형광파장보다 인광파장이 흡수파장에 가깝다.
  3. 한 분자에서 나오는 빛이므로 잔광시간(decaytime)은 유사하다.
  4. 인광의 잔광시간이 형광의 잔광시간보다 일반적으로 짧다.
(정답률: 60%)
  • 형광은 $S_1$ 상태에서, 인광은 $T_1$ 상태에서 방출됩니다. 에너지 준위는 $S_1 > T_1$이므로, 에너지가 더 낮은 인광의 파장이 형광보다 더 깁니다.

    오답 노트
    형광파장보다 인광파장이 흡수파장에 가깝다: 인광파장이 가장 길어 흡수파장에서 가장 멀리 떨어져 있음
    잔광시간은 유사하다: 인광의 잔광시간이 형광보다 훨씬 김
    인광의 잔광시간이 형광보다 짧다: 인광의 잔광시간이 훨씬 더 김
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60. 순수한 화합물 A를 녹여 정확히 10mL의 용액을 만들었다. 이 용액 중 1mL를 분취하여 100mL로 묽힌 후 250nm에서 0.50cm의 셀로 측정한 흡광도가 0.432이었다면 처음 10mL 중에 있는 시료의 몰농도는? (단, 몰 흡광계수(ε)는 4.32×103M-1cm-1이다.)

  1. 1×10-2M
  2. 2×10-2M
  3. 1×10-3M
  4. 2×10-4M
(정답률: 56%)
  • Beer-Lambert 법칙을 이용하여 묽힌 용액의 농도를 먼저 구한 뒤, 희석 배수를 곱하여 초기 농도를 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$A = \epsilon b c$$
    ② [숫자 대입]
    $$0.432 = (4.32 \times 10^{3}) \times 0.50 \times c$$
    ③ [최종 결과]
    $$c = 0.0002$$
    최종 초기 농도는 100배 묽힌 상태이므로 $0.0002 \times 100 = 0.02\text{ M}$ 즉, $2 \times 10^{-2}\text{ M}$ 입니다.
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4과목: 기기분석II

61. 다음 이성질체 혼합물 중 키랄 정지상 관으로만 분리가 가능한 혼합물질은?

  1. 구조 이성질체 혼합물
  2. 거울상 이성질체 혼합물
  3. 부분 입체이성질체 혼합물
  4. 시스-트랜스 이성질체 혼합물
(정답률: 74%)
  • 키랄(Chiral) 정지상은 거울상 이성질체와 선택적으로 상호작용하여 이들을 분리할 수 있는 특수한 정지상입니다. 거울상 이성질체 혼합물은 물리적 성질이 동일하여 일반적인 정지상으로는 분리가 불가능하며, 반드시 키랄 정지상을 사용해야 분리할 수 있습니다.
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62. 카드늄 전극이 0.0150M Cd+2용액에 담구어진 경우 반쪽전지의 전위를 Nernst식을 이용하여 구하면 약 몇 V인가?

  1. -0.257
  2. -0.311
  3. -0.457
  4. -0.511
(정답률: 77%)
  • Nernst 식을 이용하여 금속 전극의 전위를 계산합니다. 주어진 반응식은 $Cd^{2+} + 2e \Leftrightarrow Cd(s)$이며, 표준 전위 $E^{0}$는 $-0.403\text{ V}$, 전자 이동 수 $n$은 $2$입니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = E^{0} - \frac{0.0592}{n} \log \frac{1}{[Cd^{2+}]}$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = -0.403 - \frac{0.0592}{2} \log \frac{1}{0.0150}$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = -0.457$$
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63. HPLC의 검출기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. UV 흡수 검출기는 254nm의 파장만을 사용한다.
  2. 굴절율 검출기는 대부분의 용질에 대해 감응하나 온도에 매우 민감하다.
  3. 형광검출기는 대부분의 화학종에 대해 사용이 가능하나 감도가 낮다.
  4. 모든 HPLC 검출기는 용액의 물리적 변화만을 감응한다.
(정답률: 69%)
  • 굴절율 검출기는 시료의 화학적 성질과 관계없이 용매와 용질의 굴절률 차이를 이용하므로 대부분의 용질에 감응하는 범용 검출기이지만, 온도 변화에 따라 굴절률이 민감하게 변하는 특성이 있습니다.

    오답 노트
    UV 흡수 검출기: 분석 물질에 따라 다양한 파장을 선택하여 사용함
    형광검출기: 감도가 매우 높으나 형광을 나타내는 특정 물질에만 사용 가능함
    HPLC 검출기: 물리적 변화뿐만 아니라 화학적 성질(흡광, 형광 등)을 이용하는 검출기가 많음
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64. 전위차법에서 지시전극은 분석물의 농도에 따라 전극전위의 값이 변하는 전극이다. 지시전극에는 금속 지시전극과 막 지시전극이 있다. 다음 중 막 지시전극에 해당하는 것은?

  1. 은/염화은 전극
  2. 산화-환원 전극
  3. 유리전극
  4. 포화칼로멜전극
(정답률: 70%)
  • 막 지시전극은 선택성 투과막을 통해 특정 이온의 농도 변화를 전위차로 변환하는 전극입니다. 유리전극은 대표적인 막 지시전극으로, 주로 $pH$ 측정 시 수소 이온 농도를 선택적으로 감지하는 데 사용됩니다.
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65. 전위차 적정법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 서로 다른 해리도를 갖는 산 또는 염기성 용액의 혼합물을 적정하여 각 화합물의 당량점을 측정할 수 있다.
  2. 알맞은 지시약이 없는 경우, 착색용액이나 비용매 중에서 적정 당량점을 찾을 수 있다.
  3. 전위차법은 침전적정법, 착화적정법에 응용할 수 있다.
  4. 지시약을 전위차법과 함께 사용하면 종말점 예상이 어려워진다.
(정답률: 83%)
  • 전위차법은 전위 변화를 직접 측정하므로 지시약을 함께 사용하면 시각적인 확인과 수치적 확인이 동시에 가능해져 오히려 종말점 예상이 더 쉬워집니다.
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66. 전자충격법에 의한 질량분석법으로 물질을 분석할 때 분자 이온의 안정도가 가장 작을 것이라고 생각되는 것은?

  1. CH3CH2CH3
  2. CH3CH2OH
  3. CH3CHO
  4. CH3COCH3
(정답률: 52%)
  • 전자충격법(EI)에서 알코올류인 CH$_{3}$CH$_{2}$OH는 분자 이온의 안정도가 매우 낮아 쉽게 조각화(fragmentation)되는 특성이 있어 분자 이온 피크가 작게 나타납니다.
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67. 모세관 전기이동을 이용하여 시료를 분리하는 주요 원인은 다음 중 어느 것인가?

  1. 전기삼투와 전기이동
  2. 모세관 내부에 충전된 고정상에 의한 분리효과
  3. 고전압에 의한 분리관 내 수소이온 농도의 기울기에 의한 분리
  4. 모세관에 연결된 고전압 전극의 힘에 의하여 끌려가는 힘
(정답률: 63%)
  • 모세관 전기이동(CE)은 전하를 띤 이온들이 전압에 의해 이동하는 전기이동(Electrophoretic mobility)과, 모세관 벽면의 전하로 인해 용액 전체가 한 방향으로 흐르는 전기삼투(Electroosmotic flow)의 결합으로 시료를 분리합니다.
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68. 액체크로마토그래피에서 분리효율을 높이고 분리시간을 단축시키기 위해 기울기용리법(gradient elution)을 사용한다. 이 방법에서는 용매의 어떤 성질을 변화시켜 주는가?

  1. 극성
  2. 분자량
  3. 끓는점
  4. 녹는점
(정답률: 83%)
  • 기울기용리법은 분석 시간 동안 이동상의 조성(용매의 극성)을 점진적으로 변화시켜, 고정상과 상호작용이 강한 성분들을 더 빠르게 용리시켜 분리 효율을 높이는 방법입니다.
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69. 백금(Pt)전극을 써서 수소이온을 발생시키는 전기량 적정법으로 염기수용액을 정량할 때 전해용액으로서 적당한 것은?

  1. 0.10M Ce2(SO4)3수용액
  2. 0.01M FeSO4
  3. 0.08M TiCl3
  4. 0.10M NaCl 또는 Na2SO4
(정답률: 71%)
  • 전기량 적정법에서 전해용액은 분석 대상 성분과 반응하지 않으며, 전기 전도도를 높여주는 불활성 전해질이어야 합니다. 따라서 반응성이 없는 0.10M NaCl 또는 Na$_{2}$SO$_{4}$가 가장 적당합니다.
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70. 기체크로마토그래피법에서의 시료의 주입방법은 크게 분할주입과 비분할주입으로 나뉜다. 다음 중 분할주입(split injection)에 대한 설명이 아닌 것은?

  1. 열적으로 안정하다.
  2. 기체시료에 적합하다.
  3. 고농도 분석물질에 적합하다.
  4. 불순물이 많은 시료를 다룰 수 있다.
(정답률: 57%)
  • 분할주입은 고농도 분석물질, 기체 시료, 불순물이 많은 시료를 분석할 때 분리도를 높이기 위해 사용합니다. 다만, 열적으로 불안정하여 $350^{\circ}C$이상의 고온 유지가 필요합니다.
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71. [그래프]는 항생제 클로람페니콜(RNO2) 2mM용액의 순환전압전류곡선이다. 0.0V에서 주사를 시작하여 피크 A를 얻었고, 이어서 B와 C를 순서대로 얻었다. 이 피크들이 나타나는 이유는 다음과 같다. 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 피크 A의 반응은 비가역반응이다.
  2. 0.4V에서 주사를 시작하면 피크 C가 첫 번째로 나타난다.
  3. 반대 방향으로 주사를 시작하면, 피크 B는 나타나지 않는다.
  4. 10회 전압 순환동안 피크 B의 크기는 변하지 않는다.
(정답률: 59%)
  • 제시된 그래프 에서 피크 A는 $RNO_{2}$의 환원, 피크 B는 $RNHOH$의 산화, 피크 C는 $RNO$의 환원 반응입니다. 전압을 $0.4V$에서 시작하여 음의 방향으로 주사하면, 전위가 낮아짐에 따라 가장 먼저 환원 전위가 높은 피크 A가 나타나게 됩니다.
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72. 용액 중 이온들이 전극표면으로 이동하는 주요 과정이 아닌 것은?

  1. 확산
  2. 전기이동
  3. 대류
  4. 화학반응성
(정답률: 66%)
  • 전극 표면으로 이온이 이동하는 주요 전달 과정은 확산, 전기이동, 대류 세 가지입니다. 화학반응성은 이온의 이동 과정이 아니라 전극 표면에서 일어나는 반응 특성에 해당합니다.
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73. 기체크로마토그래피 검출기 중 니켈-63(63Ni)과 같은 β-선 방사체를 사용하며, 할로겐과 같은 전기 음성도가 큰 작용기를 지닌 분자에 특히 감도가 좋고 시료를 크게 변화시키지 않는 검출기는?

  1. 불꽃 이온화 검출기(FID; flame ionization detector)
  2. 전자 포착 검출기(ECD; electron capture detector)
  3. 원자 방출 검출기(AED; atomic emission detector)
  4. 열전도도 검출기(TCD; thermal conductivity detector)
(정답률: 83%)
  • 전자 포착 검출기(ECD)는 $^{63}Ni$와 같은 $\beta$-선 방사체를 사용하여, 할로겐과 같이 전기 음성도가 큰 작용기를 가진 분자에 대해 매우 높은 감응 선택성을 가지는 검출기입니다.
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74. 10cm 관에 물질 A와 B의 분리 할 때 머무름 시간은 각각 10분과 12분이고, A와 B의 봉우리 나비는 각각 1.0분과 1.1분이다. 관의 분리능을 계산하면?

  1. 1.5
  2. 1.9
  3. 2.1
  4. 2.5
(정답률: 71%)
  • 두 성분의 머무름 시간 차이를 봉우리 너비의 평균값으로 나누어 분리능을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R_s = \frac{t_{R2} - t_{R1}}{\frac{W_1 + W_2}{2}}$
    ② [숫자 대입] $R_s = \frac{12 - 10}{\frac{1.0 + 1.1}{2}}$
    ③ [최종 결과] $R_s = 1.9$
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75. 시차주사 열량법(differential scanning calorimetry, DSC)에서 시료온도를 일정한 속도로 변화시키면서 시료와 기준으로 흘러들어오는 열 흐름의 차이가 측정되는 기기장치는?

  1. 전력-보상 DSC기기(power-compensated DSC instrument)
  2. 열-플럭스 DSC기기(heat-flux DSC instrument)
  3. 변조 DSC기기(modulated DSC instrument)
  4. 시차 열 분석기기(differential thermal analytical instrument)
(정답률: 57%)
  • 열-플럭스 DSC기기(heat-flux DSC instrument)는 시료와 기준 물질의 온도 변화를 일정하게 유지하면서, 두 지점 사이의 열 흐름(heat flow) 차이를 직접 측정하는 장치입니다.
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76. 열무게 측정장치의 구성이 아닌 것은?

  1. 단색화장치
  2. 온도 감응장치
  3. 저울
  4. 전기로
(정답률: 80%)
  • 열무게 측정장치는 시료의 질량 변화를 측정하는 장치로, 열저울, 전기로, 시료 잡이, 기체 주입장치, 컴퓨터 등으로 구성됩니다.

    오답 노트
    단색화장치: 빛의 파장을 선택하는 장치로 분광 분석법에 사용됩니다.
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77. 벗김 분석(Stripping Method)이 감도가 좋은 이유는?

  1. 전극을 커다란 수은방울을 사용하기 때문이다.
  2. 농축단계에서 사전에 전극에 금속이온을 농축하기 때문이다.
  3. 전극에 높은 전위를 가하기 때문이다.
  4. 전극의 전위를 빠른 속도로 주사하기 때문이다.
(정답률: 73%)
  • 벗김 분석법은 분석 전 농축 단계에서 전극 표면에 분석 대상 금속 이온을 미리 모으는 과정을 거치기 때문에, 일반적인 전압-전류법보다 훨씬 높은 감도를 가질 수 있습니다.
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78. 유도결합 플라스마(ICP) 원자방출 광원장치는 원자 방출 및 질량분석기와 결합하여, 금속의 정성 및 정량에 많이 사용되고 있다. 이 ICP에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 무전극으로 광원을 발생시켜, 기존의 다른 방출광원보다 오염가능성이 적다
  2. 불활성 기체를 사용하여 광원을 발생시켜, 산화물 분자들의 간섭을 줄였다.
  3. 상대적으로 이온이 많이 발생하여, 쉽게 이온화되는 원소들에 의한 영향이 크다.
  4. 고온으로서 원자화 및 여가상태로 만드는 효율이 높다.
(정답률: 70%)
  • ICP는 아르곤 가스의 이온화 덕분에 이온화에 대한 방해 효과가 거의 없으며, 자체 흡수나 자체 반전 효과가 나타나지 않는 것이 특징입니다. 따라서 상대적으로 이온이 많이 발생하여 쉽게 이온화되는 원소들에 의한 영향이 크다는 설명은 틀린 내용입니다.
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79. Van Deemter 식으로부터 얻을 수 있는 가장 유용한 정보는 무엇인가?

  1. 이동상의 적절한 유속(flow rate)을 알 수 있다.
  2. 정지상의 적절한 온도(temperature)를 알 수 있다.
  3. 선택계수(α, selectivity coefficient)를 알 수 있다.
  4. 분석물질의 머무름 시간(retention time)을 알 수 있다.
(정답률: 80%)
  • Van Deemter 식은 컬럼의 효율(HETP)과 이동상의 선속도(u) 사이의 관계를 나타내는 식으로, 이를 통해 이론단수를 최대화하여 분리 효율을 높일 수 있는 최적의 이동상 유속(flow rate)을 결정할 수 있습니다.
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80. 분자량이 50.00 과 50.01 인 물질을 질량분석기에서 분리하기 위하여 최소한 어느 정도의 분리능을 가진 질량분석기를 사용해야 하는가?

  1. 100.5
  2. 1000.5
  3. 5000.5
  4. 10000.5
(정답률: 75%)
  • 질량분석기의 분리능은 측정하고자 하는 질량을 두 피크 사이의 질량 차이로 나눈 값으로 정의합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{m}{\Delta m}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{50.00}{50.01 - 50.00}$
    ③ [최종 결과] $R = 5000$
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