화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2017-09-23)

화학분석기사(구) 2017-09-23 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2017-09-23 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 존재 가능한 다른 구조의 다이브로모벤젠(dibromobenzene)은 몇 가지 종류인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 86%)
  • 다이브로모벤젠은 벤젠 고리에 두 개의 브롬 원자가 결합한 구조로, 결합 위치에 따라 오쏘(ortho), 메타(meta), 파라(para)의 3가지 구조 이성질체가 존재합니다.
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2. 화학식 C4H10O 로 존재할 수 있는 알코올의 구조이성질체는 몇 개인가?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 7
(정답률: 60%)
  • 화학식 $\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}$를 가지는 알코올의 구조이성질체는 탄소 사슬의 형태와 $-\text{OH}$ 기의 위치에 따라 다음과 같이 4가지가 존재합니다.
    1. 1-부탄올 (n-butyl alcohol)
    2. 2-부탄올 (sec-butyl alcohol)
    3. 2-메틸-1-프로판올 (isobutyl alcohol)
    4. 2-메틸-2-프로판올 (tert-butyl alcohol)
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3. 3.84몰(mol)의 Na2CO3이 완전히 녹아 있는 수용액에서 나트륨이온(Na+)의 몰(mol)수로 옳은 것은?

  1. 1.92mol
  2. 3.84mol
  3. 5.76mol
  4. 7.68mol
(정답률: 77%)
  • 탄산나트륨($Na_{2}CO_{3}$) 1몰이 해리되면 2몰의 나트륨 이온($Na^{+}$)이 생성되는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $n(Na^{+}) = n(Na_{2}CO_{3}) \times 2$
    ② [숫자 대입] $n(Na^{+}) = 3.84 \times 2$
    ③ [최종 결과] $n(Na^{+}) = 7.68\text{ mol}$
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4. 222Rn 에 관한 내용 중 틀린 것은? (단, 222Rn 의 원자번호는 86 이다.)

  1. 양성자수 = 86
  2. 중성자수 = 134
  3. 전자수 = 86
  4. 질량수 = 222
(정답률: 92%)
  • 원자의 질량수는 양성자수와 중성자수의 합으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{중성자수} = \text{질량수} - \text{양성자수}$
    ② [숫자 대입] $\text{중성자수} = 222 - 86$
    ③ [최종 결과] $\text{중성자수} = 136$
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5. 용해도에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 일정 압력하에서 물 속에서 기체의 용해도는 온도가 증가함에 따라 증가한다.
  2. 액체 속 기체의 용해도는 기체의 부분압력에 비례한다.
  3. 탄산음료를 차갑게 해서 마시는 것은 기체의 용해도를 증가시키기 위함이다.
  4. 잠수부들이 잠수할 경우 받는 압력의 증가로 인해 혈액 속의 공기의 양은 증가한다.
(정답률: 75%)
  • 기체의 용해도는 온도가 증가할수록 감소하는 특성을 가집니다. 따라서 온도가 증가함에 따라 용해도가 증가한다는 설명은 틀린 것입니다.
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6. 몰질량이 162g/mol 이며 백분율 질량 성분비가 탄소 74.0%, 수소 8.7%, 질소 17.3%인 화합물의 분자식은? (단, 탄소, 수소, 질소의 원자량은 각각 12.0amu, 수소 1.0amu, 14.0amu 이다.

  1. C11H16N
  2. C10H14N2
  3. C9H26N4
  4. C8H24N5
(정답률: 87%)
  • 화합물 1mol(162g) 내 각 원소의 질량을 구한 뒤, 원자량으로 나누어 원자 수를 결정합니다.
    ① [기본 공식] $\text{원자 수} = \frac{\text{몰질량} \times \text{질량 백분율}}{\text{원자량}}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{162 \times 0.74}{12.0}, H = \frac{162 \times 0.087}{1.0}, N = \frac{162 \times 0.173}{14.0}$
    ③ [최종 결과] $C_{10}H_{14}N_{2}$
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7. 슈크로오스(C12H22O11) 684g을 물에 녹여 전체 부피를 4.0L 로 만들었을 때 이 용액의 몰농도(M)는?

  1. 0.25
  2. 0.50
  3. 0.75
  4. 1.00
(정답률: 89%)
  • 용질의 질량을 몰질량으로 나누어 몰수를 구한 뒤, 이를 용액의 전체 부피로 나누어 몰농도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{m}{Mw \times V}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{684}{342 \times 4.0}$
    ③ [최종 결과] $M = 0.50$
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8. 암모니아 56.6g 에 들어있는 분자의 개수는? (단, N 원자량: 14.01g/mol, H 원자량: 1.008g/mol 이다.)

  1. 3.32×1023개 분자
  2. 17.03×1024개 분자
  3. 6.78×1023개 분자
  4. 2.00×1024개 분자
(정답률: 83%)
  • 물질의 질량을 몰질량으로 나누어 몰수를 구한 뒤, 아보가드로 수를 곱하여 분자 개수를 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{개수} = \frac{m}{M} \times N_A$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{개수} = \frac{56.6}{14.01 + (1.008 \times 3)} \times (6.02 \times 10^{23})$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{개수} = 2.00 \times 10^{24}$$
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9. 용액 내의 Fe2+ 의 농도를 알기 위해 적정 실험을 하였는데, 이 과정에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 농도가 알려진 NH4+ 용액으로 색이 자주빛으로 변할 때까지 철 용액에 한 방울씩 떨어뜨린다.
  2. 농도가 알려진 NH4+ 용액으로 색이 무색으로 변할 때 까지 철 용액에 한 방울씩 떨어뜨린다.
  3. 농도를 아는 MnO4- 용액으로 색이 자주빛으로 변할 때 까지 철 용액에 한 방울씩 떨어뜨린다.
  4. 농도를 아는 MnO4- 용액으로 색이 무색으로 변할 때 까지 철 용액에 한 방울씩 떨어뜨린다.
(정답률: 78%)
  • 강한 산화제인 $\text{MnO}_4^-$ 용액을 사용하여 $\text{Fe}^{2+}$를 적정합니다. 모든 $\text{Fe}^{2+}$가 $\text{Fe}^{3+}$로 산화되어 더 이상 반응할 대상이 없게 되면, 과량으로 투입된 $\text{MnO}_4^-$ 자체의 색상으로 인해 용액이 자주빛으로 변하며 종말점을 알립니다.
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10. 다음 중 원자의 크기가 가장 작은 것은?

  1. K
  2. Li
  3. Na
  4. Cs
(정답률: 88%)
  • 원자 반지름은 같은 족에서 원자 번호가 커질수록 전자 껍질 수가 증가하여 크기가 커집니다. 제시된 K, Li, Na, Cs는 모두 1족 원소이며, 이 중 원자 번호가 가장 작은 Li가 전자 껍질 수가 가장 적어 크기가 가장 작습니다.
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11. N 의 산화수가 +4 인 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. HNO3
  2. NO2
  3. N2O
  4. NH4Cl
(정답률: 92%)
  • 각 화합물에서 질소(N)의 산화수를 계산하면 다음과 같습니다.
    HNO$_{3}$에서 N은 +5, NO$_{2}$에서 N은 +4, N$_{2}$O에서 N은 +1, NH$_{4}$Cl에서 N은 -3입니다. 따라서 산화수가 +4인 물질은 NO$_{2}$입니다.
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12. 용액의 조성을 기술하는 방법에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 질량 퍼센트 : 용액 내에서 각 성분 물질의 질량 퍼센트로 정의한다.
  2. 몰농도 : 용액 1L 당 용질의 몰수로 정의한다.
  3. 몰랄농도 : 용매 1Kg 당 용질의 몰수로 정의한다.
  4. 몰분율 : 혼합물에서 한 성분의 몰분율이란 그 성분의 몰수를 해당 성분을 제외한 나머지 성분 전체의 몰수로 나눈 것이다.
(정답률: 87%)
  • 몰분율은 특정 성분의 몰수를 나머지 성분의 몰수가 아닌, 혼합물 전체 성분의 총 몰수로 나눈 값으로 정의합니다.
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13. 메탄 2.80g 에 들어 있는 메탄 분자수는 얼마인가?

  1. 1.05 x 1022 분자
  2. 1.05 x 1023 분자
  3. 1.93 x 1022 분자
  4. 1.93 x 1023 분자
(정답률: 85%)
  • 물질의 질량을 몰수로 변환한 뒤, 아보가드로 수를 곱하여 전체 분자 수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{분자 수} = \frac{\text{질량}}{\text{몰질량}} \times N_A$
    ② [숫자 대입] $\text{분자 수} = \frac{2.80\text{ g}}{16\text{ g/mol}} \times 6.02 \times 10^{23}\text{ /mol}$
    ③ [최종 결과] $\text{분자 수} = 1.05 \times 10^{23}$
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14. 산과 염기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 산은 물에서 수소이온(H+)의 농도를 증가시키는 물질이다.
  2. 산과 염기가 반응하여 물과 염을 생성하는 반응을 중화반응이라고 한다.
  3. 염기성 용액에서는 H+ 의 농도보다 OH- 의 농도가 더 크다.
  4. 산성용액은 푸른 리트머스 시험지를 노랗게 변색시킨다.
(정답률: 93%)
  • 산성 용액은 푸른색 리트머스 시험지를 빨간색으로 변색시키는 성질이 있습니다.

    오답 노트
    노랗게 변색시킨다: 푸른 리트머스지는 산성에서 빨갛게 변함
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15. 다음 반응이 일어난다고 할 때 산화되는 물질은?

  1. Ag+(aq), Al3+(aq)
  2. Fe2+(aq), Mg(s)
  3. Ag+(aq), Mg(s)
  4. Fe2+(aq), Al3+(aq)
(정답률: 85%)
  • 산화는 전자를 잃어 산화수가 증가하는 반응입니다.
    첫 번째 반응에서 $Fe^{2+}$가 $Fe^{3+}$로, 두 번째 반응에서 $Mg$가 $Mg^{2+}$로 산화수가 증가했으므로 $Fe^{2+}(aq), Mg(s)$가 산화되는 물질입니다.
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16. 어떤 온도에서 다음 반응의 평형 상수 50 이다. 같은 온도에서 x몰의 H2(g)와 2.5몰의 I2(g)를 반응시켜 평형에 이르렀을 때 4몰의 HI(g) 가 되었고, 0.5몰의 I2(g)가 남아 있었다. x의 값은 얼마인가?

  1. 1.64
  2. 2.64
  3. 3.64
  4. 4.64
(정답률: 73%)
  • 화학 평형 상수의 정의를 이용하여 반응 전 $H_{2}$의 몰수 $x$를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $K = \frac{[HI]^{2}}{[H_{2}][I_{2}]}$
    ② [숫자 대입] $50 = \frac{4^{2}}{(x-2) \times 0.5}$
    ③ [최종 결과] $x = 2.64$
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17. alkene 에 해당하는 것은?

  1. C6H14
  2. C6H12
  3. C6H10
  4. C6H6
(정답률: 84%)
  • 탄화수소의 일반식을 통해 알켄(alkene)을 구분하는 문제입니다.
    알켄의 일반식은 $C_{n}H_{2n}$이므로, 탄소가 6개일 때 수소가 12개인 $C_{6}H_{12}$가 해당합니다.

    오답 노트
    $C_{6}H_{14}$: 알칸($C_{n}H_{2n+2}$)
    $C_{6}H_{10}$: 알킨($C_{n}H_{2n-2}$)
    $C_{6}H_{6}$: 아렌($C_{n}H_{n}$)
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18. 다음 무기화합물의 명칭에 해당하는 것은?

  1. 삼황산수소나트륨
  2. 황산수소나트륨
  3. 과황산수소나트륨
  4. 아황산수소나트륨
(정답률: 82%)
  • 화합물 명칭에서 산소($O$) 원자의 수가 기본형보다 적으면 '아-'라는 접두사를 붙입니다.
    황산수소나트륨($NaHSO_{4}$)보다 산소 원자가 하나 적은 $\text{NaHSO}_{3}$이므로 아황산수소나트륨이 정답입니다.
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19. 0.40M NaOH와 0.10M H2SO4를 1 : 1 부피로 섞었을 때, 이 용액의 pH는 얼마인가?

  1. 10
  2. 11
  3. 12
  4. 13
(정답률: 58%)
  • 강염기와 강산의 중화 반응 후 남은 이온의 농도를 통해 pH를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $pH = 14 - pOH$
    ② [숫자 대입] $pOH = -\log(0.10)$
    ③ [최종 결과] $pH = 13$
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20. 텔루륨(Te)과 요오드(I)의 이온화에너지와 전자친화도의 크기 비교를 옳게 나타낸 것은?

  1. 이온화에너지 : Te ＜ I, 전자친화도 : Te ＜ I
  2. 이온화에너지 : Te ＜ I, 전자친화도 : Te ＞ I
  3. 이온화에너지 : Te ＞ I, 전자친화도 : Te ＜ I
  4. 이온화에너지 : Te ＞ I, 전자친화도 : Te ＞ I
(정답률: 82%)
  • 주기율표의 같은 주기에서 원자 번호가 증가할수록(Te $\rightarrow$ I) 유효 핵전하가 증가하여 원자 반지름이 감소합니다. 이에 따라 전자를 떼어내는 데 필요한 이온화 에너지와 전자를 얻을 때 방출되는 전자친화도 모두 증가하는 경향을 보입니다.
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2과목: 분석화학

21. 부피 분석법인 적정법을 이용하여 정량 분석을 할 경우 다음 중 가장 옳은 설명은?

  1. 적정 실험에서 측정하고자 하는 당량점과 실험적인 종말점은 항상 일치한다.
  2. 적정 오차는 바탕 적정(blank titration)을 통해 보정할 수 있다.
  3. 역적정 실험 시에는 적정 시약(titrant)을 시료에 가하면서 지시약의 색이 바뀌는 부피를 직접 관찰한다.
  4. 무게 적정(gravimetric titration) 실험 시에는 적정 시약의 부피를 측정한다.
(정답률: 70%)
  • 적정 과정에서 발생하는 시약 소모량이나 지시약의 반응 지연 등으로 인한 적정 오차는 시료가 없는 상태에서 수행하는 바탕 적정(blank titration)을 통해 측정하여 보정할 수 있습니다.

    오답 노트
    당량점과 종말점은 이론적으로 일치해야 하나 실제로는 차이가 있어 적정 오차가 발생합니다.
    역적정은 과량의 표준용액을 가한 후 남은 양을 다시 적정하는 방법입니다.
    무게 적정은 부피가 아닌 적정 시약의 무게를 측정합니다.
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22. 다음 화학평형식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 이 반응을 나타내는 평형상수는 Ksp 라고 하며 용해도상수 또는 용해도곱상수라고도 한다.
  2. 이 용액에 Cl- 이온을 첨가하면 용해도는 감소한다.
  3. 온도를 증가시키면 Ksp 는 변한다.
  4. 이 용액에 Cl- 이온을 첨가하면 Ksp 는 감소한다.
(정답률: 67%)
  • 용해도곱 상수 $K_{sp}$는 오직 온도에 의해서만 결정되는 상수입니다. 따라서 $\text{Cl}^{-}$이온을 첨가하여 공통 이온 효과가 발생하더라도 용해도는 감소하지만, $K_{sp}$ 값 자체는 변하지 않습니다.
    분석 대상 화학평형식: $\text{Hg}_2\text{Cl}_2(s) \rightleftharpoons \text{Hg}_2^{2+}(aq) + 2\text{Cl}^{-}(aq)$
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23. 금속 킬레이트에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 금속은 루이스(Lewis) 염기이다.
  2. 리간드는 루이스(Lewis) 산이다.
  3. 한 자리(monodentate) 리간드인 EDTA는 6개의 금속과 반응한다.
  4. 여러자리(multidentate) 리간드가 한 자리(monodentate) 리간드보다 금속과 강하게 결합한다.
(정답률: 67%)
  • 여러자리 리간드는 금속 이온과 여러 개의 배위 결합을 형성하여 고리 구조의 킬레이트 화합물을 만들기 때문에, 한 자리 리간드보다 훨씬 더 안정적이고 강하게 결합합니다.

    오답 노트
    금속은 루이스 산, 리간드는 루이스 염기입니다.
    EDTA는 6자리 리간드로 금속 이온 1개와 1:1로 반응합니다.
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24. H+와 OH-의 활동도계수는 이온세기가 0.050M일 때는 각각 0.86 과 0.81 이었고, 이온세기가 0.10M 일 때는 각각 0.83 과 0.76 이었다. 25℃에서 0.10M KCl 수용액에서 H+의 활동도는?

  1. 1.00 x 10-7
  2. 1.05 x 10-7
  3. 1.10 x 10-7
  4. 1.15 x 10-7
(정답률: 61%)
  • 물 분해 상수 $K_{w}$는 활동도의 곱으로 일정하며, 활동도는 활동도계수와 농도의 곱으로 계산합니다. $0.10M$ $KCl$ 수용액에서 $H^{+}$와 $OH^{-}$의 농도가 동일하다고 가정하여 활동도를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$K_{w} = a_{H^{+}} \times a_{OH^{-}} = (\gamma_{H^{+}} \times [H^{+}]) \times (\gamma_{OH^{-}} \times [OH^{-}])$$
    ② [숫자 대입]
    $$1 \times 10^{-14} = (0.83 \times x) \times (0.76 \times x)$$
    $$x = 1.259 \times 10^{-7}$$
    $$a_{H^{+}} = 0.83 \times 1.259 \times 10^{-7}$$
    ③ [최종 결과]
    $$a_{H^{+}} = 1.05 \times 10^{-7}$$
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25. Cd2+ 이온이 4분자의 암모니아(NH3!)와 반응하는 경우와 2분자의 에틸렌디아민(H2NCH2CH2NH2)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: 69%)
  • 엔탈피는 결합 에너지와 관련이 있으며, 두 경우 모두 $Cd$와 $N$ 사이의 결합 4개가 생성되므로 엔탈피 변화는 비슷합니다.

    오답 노트
    엔트로피 변화: 반응 전후의 입자 수 변화가 달라 암모니아 반응 시 더 큽니다.
    자유에너지 변화: 엔트로피 변화가 다르므로 자유에너지 값도 달라집니다.
    금속착물 안정성: 에틸렌디아민은 킬레이트 효과로 인해 더 안정한 착물을 형성합니다.
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26. 다음 중 가장 센 산화력을 가진 산화제는? (단, E° 는 표준환원전위이다.)

  1. 세륨 이온(Ce4+), E° = 1.44V
  2. 크롬산 이온(CrO42-), E° = -0.12V
  3. 과망간산 이온(MnO4-), E° = 1.507V
  4. 중크롬산 이온(Cr2O72-), E° = 1.36V
(정답률: 84%)
  • 표준환원전위($E^{\circ}$) 값이 클수록 환원되려는 경향이 강하며, 이는 곧 다른 물질을 산화시키는 능력인 산화력이 더 세다는 것을 의미합니다. 제시된 보기 중 과망간산 이온($MnO_{4}^{-}$)의 $E^{\circ}$ 값이 $1.507V$로 가장 높으므로 산화력이 가장 강합니다.
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27. 산화환원 적정에서 과망간산칼륨(KMnO4)은 산화제로 작용하며 센 산성 용액(pH 1 이하)에서 다음과 같은 반응이 일어난다. MnO4-+8H++5e- ⇄ Mn2++4H2O E°=1.507V 과망간산칼륨을 산화제로 사용하는 산화환원 적정에서 종말점을 구하기 위한 지시약으로서 가장 적절한 것은?

  1. 페로인
  2. 메틸렌 블루
  3. 과망간산칼륨
  4. 다이페닐아민 설폰산
(정답률: 77%)
  • 과망간산칼륨($KMnO_{4}$)은 그 자체로 매우 진한 보라색을 띠며, 환원되면 무색의 $Mn^{2+}$가 됩니다. 따라서 별도의 지시약 없이 과망간산칼륨 자체가 스스로 종말점을 알려주는 자기 지시약으로 작용합니다.
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28. EDTA 적정의 종말점을 검출하기 위한 방법이 아닌 것은?

  1. 금속이온 지시약
  2. 유리전극
  3. 이온선택성 전극
  4. 가리움제
(정답률: 73%)
  • EDTA 적정의 종말점을 검출하기 위해서는 금속이온 지시약, 유리전극, 이온선택성 전극, 수은 전극, pH전극법 등을 사용합니다.

    오답 노트
    가리움제: 특정 이온의 방해를 막기 위해 사용하는 시약으로, 종말점 검출 방법이 아닙니다.
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29. Fe2+이온을 Ce4+로 적정하는 반응에 대한 설명을 틀린 것은?

  1. 적정반응은 Ce4++Fe2+→Ce3++Fe3+ 이다.
  2. 전위차법을 이용한 적정에서는 반당량점에서의 전위는 당량점의 전위(Ve)의 약 1/2 이다.
  3. 당량점에서 [Ce3+]=[Fe3+], [Fe2+]=[Ce4+] 이다.
  4. 당량점 부근에서 측정된 전위의 변화는 미세하여 정확한 측정을 위해 산화-환원지시약을 사용해야 한다.
(정답률: 59%)
  • 산화-환원 적정에서 종말점을 정확히 찾기 위해서는 당량점 부근에서 전위의 변화가 매우 급격하게(크게) 나타나야 합니다. 전위 변화가 미세하다면 지시약의 색 변화를 관찰하기 어렵습니다.
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30. 난용성 고체염인 BaSO4로 포화된 수용액에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. BaSO4 포화수용액에 황산 용액을 넣으면 BaSO4 가 석출된다.
  2. BaSO4 포화수용액에 소금물을 첨가 시에도 BaSO4 가 석출된다.
  3. BaSO4 의 Ksp 는 온도의 함수이다.
  4. BaSO4 포화수용액에 BaCl2 용액을 넣으면 BaSO4 가 석출된다.
(정답률: 82%)
  • 소금물($NaCl$)에 포함된 $Na^{+}$와 $Cl^{-}$이온은 $BaSO_{4}$의 용해도 곱($K_{sp}$)에 직접적인 영향을 주는 공통 이온이 아니므로 석출을 유도하지 않습니다.

    오답 노트
    황산 용액, $BaCl_{2}$ 용액: $SO_{4}^{2-}$ 또는 $Ba^{2+}$라는 공통 이온을 제공하여 르샤틀리에 원리에 의해 $BaSO_{4}$의 석출을 촉진합니다.
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31. 산(acid)에 대한 일반적인 설명으로 옳은 것은?

  1. 알코올은 산성용액으로 알코올의 특징을 나타내는 OH의 H가 쉽게 해리된다.
  2. 페놀은 중성용액으로 OH의 H는 해리되지 않는다.
  3. 물 속에서 H+는 H3O+로 존재한다.
  4. 디에틸에테르는 산성 용액으로 H가 쉽게 해리된다.
(정답률: 84%)
  • 수용액 상태에서 수소 이온($H^{+}$)은 단독으로 존재하지 않고 물 분자와 결합하여 하이드로늄 이온($H_{3}O^{+}$) 형태로 존재합니다.

    오답 노트
    알코올, 페놀, 디에틸에테르: $OH$기의 $H$가 쉽게 해리되지 않아 산성 용액으로 보기 어렵거나 중성 성질을 띱니다.
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32. 무게분석을 위하여 침전된 옥살산칼슘(CaC2O4)을 무게를 아는 거름도가니로 침전물을 거르고, 건조시킨 다음 붉은 불꽃으로 강열한다면 도가니에 남는 고체성분은 무엇인가?

  1. CaC2O4
  2. CaCO2
  3. CaO
  4. Ca
(정답률: 78%)
  • 옥살산칼슘($CaC_{2}O_{4}$)을 강열하면 열분해 반응이 일어나며 최종적으로 산화칼슘($CaO$)이 남게 됩니다.
    반응식: $CaC_{2}O_{4} \rightarrow CaO + CO + CO_{2}$
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33. 전하를 띠지 않는 중성분자들은 이온세기가 0.1M 보다 작을 경우 활동도 계수(activity coefficient)를 얼마라고 할 수 있는가?

  1. 0
  2. 0.1
  3. 0.5
  4. 1
(정답률: 88%)
  • 전하를 띠지 않는 중성 분자는 이온 세기에 따른 정전기적 상호작용의 영향을 거의 받지 않으므로, 이온 세기가 낮은 조건($0.1\text{M}$ 미만)에서 활동도 계수를 $1$로 간주합니다.
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34. 뉴스에서 A제과회사의 과자에서 발암물질로 알려진 아플라톡신이 기준치 10ppb 보다 높은 14ppb가 검출돼 전량 폐기했다고 밝혔다. 이 과자 1kg에서 몇 mg의 아플라톡신이 검출되었는가?

  1. 14g
  2. 1.4mg
  3. 0.14mg
  4. 0.014mg
(정답률: 74%)
  • ppb(parts per billion)는 $10^9$ 분의 1을 나타내는 단위로, 질량 기준으로 $1\text{ppb} = 1\mu\text{g}/\text{kg}$입니다.
    ① [기본 공식] $\text{Mass} = \text{Concentration} \times \text{Total Mass}$
    ② [숫자 대입] $\text{Mass} = 14 \times 10^{-9} \times 1\text{kg}$
    ③ [최종 결과] $\text{Mass} = 0.014\text{mg}$
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35. 다음 반응에서 ΔH° = -75.2kJ/mol, ΔS° = -132J/K·mol 일 때의 설명으로 옳은 것은?(단, ΔH° 와 ΔS° 각각 표준엔탈피 변화와 표준엔트로피 변화를 의미하며 온도에 관계없이 일정하다고 가정한다.

  1. 특정 온도보다 낮은 온도에서 자발적으로 진행될 가능성이 크다.
  2. 특정 온도보다 높은 온도에서 자발적으로 진행될 가능성이 크다.
  3. 온도와 관계없이 항상 자발적으로 일어난다.
  4. 온도에 관계없이 자발적으로 일어나지 않는다.
(정답률: 62%)
  • 깁스 자유 에너지 변화 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$에서 $\Delta H < 0$ (발열)이고 $\Delta S < 0$ (무질서도 감소)인 경우, 낮은 온도에서 $\Delta H$ 항이 지배적이 되어 $\Delta G < 0$이 되므로 자발적으로 반응이 진행됩니다.
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36. 전지의 두 전극에서 반응이 자발적으로 진행되려는 경향을 갖고 있어 외부 도체를 통하여 산화전극에서 환원전극으로 전자가 흐르는 전지 즉, 자발적인 화학반응으로부터 전기를 발생시키는 전지를 무슨 전지라 하는가?

  1. 전해 전지
  2. 표준 전지
  3. 자발 전지
  4. 갈바니 전지
(정답률: 89%)
  • 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로, 자발적인 화학 반응을 통해 외부 회로로 전자를 흐르게 하여 전류를 발생시키는 전지를 갈바니 전지라고 합니다.
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37. 0.1M 의 Fe2+ 50mL를 0.1M 의 Tl3+ 로 적정한다. 반응식과 각각의 표준환원전위가 다음과 같을 때 당량점에서 전위(V)는 얼마인가?

  1. 0.94
  2. 1.02
  3. 1.11
  4. 1.20
(정답률: 56%)
  • 산화-환원 적정의 당량점에서 전위는 각 반쪽 반응의 표준환원전위와 이동 전자 수의 가중 평균으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E_{eq} = \frac{n_1 E_1^\circ + n_2 E_2^\circ}{n_1 + n_2}$
    ② [숫자 대입] $E_{eq} = \frac{1 \times 0.77 + 2 \times 1.28}{1 + 2}$
    ③ [최종 결과] $E_{eq} = 1.11$
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38. 녹말과 같은 고유 지시약을 제외한 일반 산화환원 지시약의 색깔 변화에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 산화환원 적정 과정에서 적정곡선의 모양이 거의 수직 상승하는 범위에 의존한다.
  2. 산화환원 적정에 참여하는 분석물과 적정시약의 화학적 성질에 의존한다.
  3. 산화환원 적정 과정에서 생기는 계의 전극 전위의 변화에 의존한다.
  4. 산화환원 적정 과정에 변하는 용액의 pH 변화에 의존한다.
(정답률: 42%)
  • 일반적인 산화환원 지시약은 분석물과 적정시약의 반응으로 인해 용액 전체의 전위(Potential)가 변할 때, 특정 전위 범위에서 자신의 산화 상태가 바뀌며 색깔이 변하는 원리를 이용합니다.
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39. 25℃에서 0.028M 의 NaCN 수용액의 pH 는 얼마인가? (단, HCN 의 Ka = 4.9×10-10이다.)

  1. 10.9
  2. 9.3
  3. 3.1
  4. 2.8
(정답률: 56%)
  • NaCN은 강염기 Na+와 약산의 짝염기인 CN-로 이온화되는 염으로, CN-의 가수분해 반응을 통해 pH를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $K_b = \frac{K_w}{K_a}$
    ② [숫자 대입] $K_b = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{4.9 \times 10^{-10}} = 2.04 \times 10^{-5}$
    ③ [최종 결과] $[OH^-] = \sqrt{K_b \times C} = \sqrt{2.04 \times 10^{-5} \times 0.028} = 7.56 \times 10^{-4}$
    $pOH = -\log(7.56 \times 10^{-4}) = 3.1$
    $$pH = 14 - 3.1 = 10.9$
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40. 초산(CH3COOH) 6g을 물에 용해하여 500mL용액을 만들었다. 이 용액의 몰농도(mol/L)는 얼마인가? (단, 초산의 분자량은 60g/mol 이다.)

  1. 0.1M
  2. 0.2M
  3. 0.5M
  4. 1.0M
(정답률: 84%)
  • 용질의 질량을 분자량으로 나누어 몰수를 구한 뒤, 이를 용액의 부피로 나누어 몰농도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{\frac{w}{Mw}}{V}$ 몰농도 = (질량 / 분자량) / 부피
    ② [숫자 대입] $M = \frac{\frac{6}{60}}{0.5}$
    ③ [최종 결과] $M = 0.2$ M
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3과목: 기기분석I

41. 원자스펙트럼의 선넓힘을 일으키는 요인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 자기장
  4. 에너지준위
(정답률: 56%)
  • 원자 스펙트럼의 선넓힘은 불확정성 원리, 도플러 효과(온도), 압력 효과, 자기장(제만 효과) 등에 의해 발생합니다.

    오답 노트
    에너지준위: 원자 전자별 고유 값으로 선넓힘 현상과는 무관합니다.
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42. 원자분광법에서 원자선 나비가 중요한 주된 이유는?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 원자들이 검출기로부터 멀어져 발생되는 복사선 파장의 증폭을 방지할 수 있다.
  2. 다른 원자나 이온과의 충돌로 인한 에너지준위의 변화를 막을 수 있다.
  3. 원자의 전이 시간의 차이로 발생되는 선 좁힘 현상을 제거할 수 있다.
  4. 스펙트럼선이 겹쳐서 생기게 되는 분석방해를 방지할 수 있다.
(정답률: 71%)
  • 원자분광법에서 원자선 너비(Line width)가 좁아야만 인접한 다른 원소의 스펙트럼선과 겹치는 현상을 막아 분석 방해를 방지하고 선택성을 높일 수 있습니다.
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43. 230nm 빛을 방출하기 위하여 사용되는 광원으로 가장 적절한 것은?

  1. tungsten lamp
  2. deuterium lamp
  3. nernst glower
  4. globar
(정답률: 62%)
  • 광원별 방출 파장 영역을 고려할 때, $200 \sim 360\text{nm}$ 영역의 자외선을 방출하는 deuterium lamp가 $230\text{nm}$ 빛을 내기에 가장 적절합니다.

    오답 노트
    tungsten lamp: $360 \sim 800\text{nm}$ 영역
    nernst glower, globar: $800\text{nm}$이상의 적외선 영역
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44. IR spectrophotometer 에 일반적으로 가장 많이 사용되는 파수의 단위는?

  1. nm
  2. Hz
  3. cm-1
  4. rad
(정답률: 79%)
  • 적외선 분광광도계(IR spectrophotometer)에서는 파장의 역수인 파수(Wavenumber)를 주로 사용하며, 단위는 $cm^{-1}$를 사용합니다.
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45. 적외선 흠수분광기의 시료용기에 사용할 수 있는 재질로 가장 적합한 것은?

  1. 유리
  2. 소금
  3. 석영
  4. 사파이어
(정답률: 62%)
  • 적외선 분광법에서는 유리가 적외선을 강하게 흡수하여 분석을 방해하므로, 적외선 투과율이 좋은 소금(NaCl, KBr) 재질의 용기를 사용하는 것이 가장 적합합니다.
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46. 원자분광법에서 시료도입 방법에 따른 시료형태로서 틀린 것은?

  1. 직접주입 - 고체
  2. 기체 분무화 - 용액
  3. 초음파 분무화 - 고체
  4. 글로우 방전 튕김 - 전도성 고체
(정답률: 76%)
  • 초음파 분무화는 액체 시료를 미세한 방울로 만들어 도입하는 방법이므로, 고체라고 설명한 내용은 틀린 것입니다.
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47. UV-B를 차단하기 위한 햇볕차단제의 흡수 스펙트럼으로부터 280nm 부근의 흡광도가 0.38이었다면 투과되는 자외선 분율은?

  1. 42%
  2. 58%
  3. 65%
  4. 73%
(정답률: 68%)
  • 흡광도 $A$와 투과도 $T$의 관계식을 이용하여 투과되는 자외선 분율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = 10^{-A}$
    ② [숫자 대입] $T = 10^{-0.38}$
    ③ [최종 결과] $T = 0.42 = 42\%$
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48. 530nm 파장을 갖는 빛의 에너지보다 3배 큰 에너지의 빛의 파장은 약 얼마인가?

  1. 177nm
  2. 226nm
  3. 590nm
  4. 1590nm
(정답률: 81%)
  • 빛의 에너지는 파장에 반비례하므로, 에너지가 3배가 되면 파장은 $\frac{1}{3}$로 줄어듭니다.
    ① [기본 공식] $\lambda_{new} = \frac{\lambda_{old}}{n}$
    ② [숫자 대입] $\lambda_{new} = \frac{530}{3}$
    ③ [최종 결과] $\lambda_{new} = 176.7$
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49. 원적외선 영역의 파장(㎛) 범위는?

  1. 0.78 ~ 2.5
  2. 2.5 ~ 15
  3. 2.5 ~ 50
  4. 50 ~ 1000
(정답률: 54%)
  • 적외선 영역 중 원적외선(Far-IR)의 파장 범위는 $50 \sim 1000 \mu m$ 입니다.
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50. 원자흡수 분광법에서 스펙트럼 방해를 제거하는 방법이 아닌 것은?

  1. 연속광원보정
  2. 보호제를 이용한 보정
  3. Zeeman효과 이용한 보정
  4. 광원자체반전에 의한 보정
(정답률: 63%)
  • 보호제는 분석 물질이 다른 성분과 반응하여 침전되거나 휘발되는 등의 화학적 방해를 제거하기 위해 사용합니다.

    오답 노트
    연속광원보정, Zeeman효과 이용한 보정, 광원자체반전에 의한 보정: 모두 스펙트럼 방해를 제거하기 위한 보정 방법입니다.
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51. Beer의 법칙에 대한 실질적인 한계를 나타내는 항목이 아닌 것은?

  1. 단색의 복사선
  2. 매질의 굴절률
  3. 전해질의 해리
  4. 큰 농도에서 분자간의 상호작용
(정답률: 51%)
  • Beer의 법칙은 단색 복사선을 사용할 때 성립하는 법칙이므로, 단색의 복사선은 법칙의 한계가 아니라 성립 조건에 해당합니다.

    오답 노트
    매질의 굴절률, 전해질의 해리, 큰 농도에서의 분자간 상호작용: Beer의 법칙에서 벗어나게 만드는 화학적/물리적 한계 요인들입니다.
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52. 적외선흡수분광법에서 적외선을 가장 잘 흡수할 수 있는 화학종은?

  1. O2
  2. HCl
  3. N2
  4. Cl2
(정답률: 72%)
  • 적외선 분광법은 진동 시 쌍극자 모멘트의 변화가 있는 분자만 흡수합니다.
    HCl은 서로 다른 원자로 구성된 극성 분자로 진동 시 쌍극자 모멘트가 변화하지만, $\text{O}_{2}$, $\text{N}_{2}$, $\text{Cl}_{2}$와 같은 동핵 이원자 분자는 무극성으로 쌍극자 모멘트 변화가 없어 IR을 흡수하지 못합니다.
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53. IR을 흡수하려면 분자는 어떤 특성을 가지고 있어야 하는가?

  1. 분자구조가 사면체이면 된다.
  2. 공명구조를 가지고 있으면 된다.
  3. 분자 내에 π결합이 있으면 된다.
  4. 분자 내에서 쌍극자 모멘트의 변화가 있으면 된다.
(정답률: 86%)
  • 적외선(IR) 흡수가 일어나기 위해서는 분자가 진동할 때 분자 내의 쌍극자 모멘트(dipole moment)에 변화가 생겨야 합니다.
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54. 분산형 적외선(dispersive IR) 분광기와 비교할 때, Fourier 변환 적외선(FTIR) 분광기에서 사용되지 않는 장치는?

  1. 검출기(detector)
  2. 광원(light source)
  3. 간섭계(interferometer)
  4. 단색화장치(monochromator)
(정답률: 75%)
  • FTIR 분광기는 간섭계를 통해 모든 파장의 빛을 동시에 측정하고 이를 수학적으로 변환하여 스펙트럼을 얻습니다.
    따라서 파장을 하나씩 나누어 주는 단색화장치(monochromator)는 FTIR 구성 요소에서 제외됩니다.

    오답 노트
    광원, 간섭계, 검출기: FTIR의 필수 구성 요소입니다.
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55. 원자 X선 분광법에 이용되는 X선 신호변환기 중 기체충전변환기에 속하지 않는 것은?

  1. 증강 계수기
  2. 이온화 계수기
  3. 비례 계수기
  4. Geiger 관
(정답률: 39%)
  • X선 신호변환기 중 기체충전변환기는 기체 내의 이온화 현상을 이용하는 이온화 계수기, 비례 계수기, Geiger 관이 포함됩니다.
    증강 계수기는 기체가 아닌 반도체 물질을 이용하는 반도체 검출기의 일종이므로 기체충전변환기에 속하지 않습니다.
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56. 양성자의 자기 모멘트 배열을 반대방향으로 변화시키는데 100MHz 의 라디오 주파수가 필요하다면 양성자 NMR 의 자석의 세기는 약 몇 T 인가? (단, 양성자의 자기회전비율은 3.0x108T-1s-1이다.)

  1. 2.1
  2. 4.1
  3. 13.1
  4. 23.1
(정답률: 48%)
  • NMR에서 공명 주파수와 외부 자기장의 관계식을 이용하여 자석의 세기를 구할 수 있습니다.
    ① $B_{0} = \frac{2\pi\nu}{\gamma}$
    ② $B_{0} = \frac{2 \times 3.14 \times (100 \times 10^{6})}{3 \times 10^{8}}$
    ③ $B_{0} = 2.1$
    따라서 자석의 세기는 $2.1\text{ T}$입니다.
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57. NMR기기에서 자석은 자기장과 관련이 있으므로 중요한 부품이다. 감도와 분해능이 자석의 세기와 질에 따라서 달라지므로 자장의세기를 정밀하게 조절하는 것이 중요하다. 다음중 NMR기기에서 사용되는 초전도자석 장치의 특징이 아닌 것은?

  1. 자기장의 균일하고 재현성이 높다.
  2. 초전도자석의 자기장이 일반 전자석보다 세다.
  3. 전자석보다 복잡한 구조로 되어 있으므로 작동비가 많이 든다.
  4. 초전도성을 유지하기 위해서 Nb/Sn 이나 Nb/Ti 합금선으로 감은 솔레노이드를 사용한다.
(정답률: 71%)
  • 초전도자석은 전기저항이 0에 가까운 초전도 현상을 이용하므로 전자석보다 자기장이 세고 안정적이며, 구조가 단순하여 작동비가 비교적 적게 듭니다.

    오답 노트
    전자석보다 복잡한 구조로 되어 있으므로 작동비가 많이 든다: 구조가 단순하고 작동비가 저렴함
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58. 공장 인근의 해수에는 약 10mg/L 정도의 납(Pb)을 함유하고 있다. 유도결합플라스마방출분광법(ICP-AES)으로 해수 시료를 분석하고자 할 때 가장 적절한 분석 방법은?

  1. ICP-AES 로 분석하기 좋은 농도 법위이므로 전처리하지 않고 직접 분석한다.
  2. 해수에 염산(HCl)을 가하여 증발·농축시킨 후 질산으로 유기물을 분해시켜 ICP-AES 로 분석한다.
  3. 해수 중의 유기물을 질산(HNO3)으로 분해시키고 NaCl(소금)매트릭스로부터 납(Pb)을 분리 후 분석한다.
  4. 해수 중에는 NaCl 이 3% 정도 함유되어 있지만 Pb를 정량하는데 거의 영향을 주지 않으므로 유기물을 황산으로 분해시킨 후 직접 분석한다.
(정답률: 75%)
  • 해수와 같은 고염분 시료를 ICP-AES로 분석할 때는 매트릭스 효과(간섭)가 심하므로, 질산($$HNO_{3}$$)으로 유기물을 분해하고 NaCl과 같은 염분 매트릭스로부터 분석 대상 성분인 납(Pb)을 분리하는 전처리가 필수적입니다.
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59. 핵자기공명 분광학에서 이용하는 파장은?

  1. 적외선
  2. 자외선
  3. 라디오파
  4. microwave(마이크로웨이브)
(정답률: 75%)
  • 핵자기공명(NMR) 분광학은 강한 자기장 속에서 원자핵이 에너지를 흡수하고 방출할 때 발생하는 라디오파 영역의 전자기파를 이용하는 분석법입니다.
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60. 나트륨은 589nm 와 589.6nm에서 강한 스펙트럼띠(선)를 나타낸다. 두 선을 구분하기 위해 필요한 분해능은?

  1. 0.6
  2. 491.2
  3. 589.3
  4. 982.2
(정답률: 76%)
  • 분해능은 두 파장의 평균값을 두 파장의 차이로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{\lambda_{avg}}{\Delta\lambda}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{589.3}{0.6}$
    ③ [최종 결과] $R = 982.2$
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4과목: 기기분석II

61. 다음 [그림]은 어떤 시료의 얇은 층 크로마토그램이다. 이 시료의 지연인자(retardation factor) Rf 값은?

  1. 0.10
  2. 0.20
  3. 0.30
  4. 0.50
(정답률: 80%)
  • 지연인자 $R_{f}$는 용매가 이동한 거리에 대한 시료의 이동 거리의 비율로 계산합니다.

    ① [기본 공식]
    $$R_{f} = \frac{Distance_{sample}}{Distance_{solvent}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$R_{f} = \frac{1}{2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$R_{f} = 0.50$$
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62. 질량분석기에서 사용하는 시료도입장치가 아닌 것은?

  1. 직접 도입장치
  2. 배치식 도입장치
  3. 펠렛식 도입장치
  4. 크로마토그래피 도입장치
(정답률: 67%)
  • 질량분석기에서 시료를 도입하는 장치로는 직접 도입장치, 배치식 도입장치, 크로마토그래피 도입장치 등이 사용됩니다.
    펠렛식 도입장치는 표준적인 시료 도입장치 분류에 해당하지 않습니다.
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63. 원자질량분석장치 중에서 가장 상업화가 많이 되어 쓰이는 것은 ICP-MS이다. 이들 장치에 대한 설명으로 가장 바르게 설명한 것은?

  1. Ar을 이용한 사중극자 ICP-MS에서는 Fe, Se 등의 주 동위원소들이 간섭 없이 고감도로 측정이 잘된다.
  2. ICP와 결합된 Sector 질량분석장치는 고분해능이면서, Photon baffle이 필요 없어 고감도 기능을 유지한다.
  3. Ar 플라즈마는 고온이므로 모두 완전히 분해되어 측정되므로 OH2+등의 polyatomic 이온에 의한 간섭이 없다.
  4. Ar ICP는 고온의 플라스마이므로, F 등의 할로겐 원소들도 완전히 이온화시켜 측정할 수 있다.
(정답률: 52%)
  • ICP와 결합된 Sector 질량분석장치는 높은 분해능을 가지며, Photon baffle 없이도 고감도 기능을 유지할 수 있는 특징이 있습니다.

    오답 노트
    Ar을 이용한 사중극자 ICP-MS: Fe, Se 등은 Ar 관련 다원자 이온 간섭이 발생하여 측정이 어렵습니다.
    Ar 플라즈마: 고온임에도 불구하고 $OH_{2}^{+}$와 같은 polyatomic 이온 간섭이 존재합니다.
    Ar ICP: F와 같은 할로겐 원소는 이온화 에너지가 매우 높아 완전히 이온화시키기 어렵습니다.
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64. 갈바니전지에서 전류가 흐를 때 전위가 달라지는 요인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 저항 전위
  2. 압력 과전압
  3. 농도편극 과전압
  4. 전하이동편극 과전압
(정답률: 64%)
  • 갈바니전지에서 전류가 흐를 때 전위 변화를 일으키는 요인으로는 저항 전위, 농도편극 과전압, 전하이동편극 과전압 등이 있습니다.
    압력 과전압은 일반적인 갈바니전지의 전위 변화를 결정하는 주요 요인으로 보기 어렵습니다.
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65. 초미립 세라믹 분말이나, 세라믹 분말로 만들어진 소재 및 부품들에 존재하는 금속원소들을 분석 시, 시료를 단일 산이나, 혼합 산으로 녹일 때 잘 녹지 않는 시료들이 많다. 이러한 경우네 시료를 전처리 없이 직접원자화 장치에 도입할 수 있는 방법은 여러 가지가 있다. 다음 중 고체 분말이나, 시편을 녹이지 않고 직접 도입하는 방법이 아닌 것은?

  1. 전열 가열법
  2. 레이저 증발법
  3. fritted disk 분무법
  4. 글로우방전법
(정답률: 61%)
  • 고체 시료를 녹이지 않고 직접 원자화 장치에 도입하는 방법에는 전열 가열법, 레이저 증발법, 글로우방전법, 슬러리 분무 등이 있습니다.
    fritted disk 분무법은 시료를 용액 상태로 만들어 분무하는 방식이므로 고체 시료를 직접 도입하는 방법이 아닙니다.
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66. 일반적으로 사용되는 기체크로마토그래피의 검출기 중 보편적으로 사용되는 검출기가 아닌 것은?

  1. Refractive index detector(RI)
  2. Flame ionization detector(FID)
  3. Electron capture detector(ECD)
  4. Thermal conductivity detector(TCD)
(정답률: 70%)
  • Refractive index detector(RI)는 굴절률 차이를 이용하는 검출기로, 주로 액체크로마토그래피(HPLC)에서 보편적으로 사용되며 기체크로마토그래피(GC)에서는 일반적이지 않습니다.
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67. 액체크로마토그래피에 쓰이는 다음 용매 중 극성이 가장 큰 용매는?

  1. 물(water)
  2. 톨루엔(toluene)
  3. 메탄올(metanol)
  4. 아세토나이트릴(acetonitrile)
(정답률: 77%)
  • 물(water)은 강한 전기음성도를 가진 산소 원자와 수소 원자 사이의 수소 결합 능력이 매우 뛰어나 제시된 용매들 중 극성이 가장 큽니다.
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68. 질량분석기의 이온화장치(ionization source)중 시료 분자 및 이온의 부서짐 및 토막내기(fragmentation)가 가장 많이 일어나는 것은?

  1. 장 이온화(field ionization)
  2. 화학 이온화(chemical ionization)
  3. 전자충격 이온화(electron impact ionization)
  4. 기질 보조 레이저 탈착 이온화(matrix-assisted laser desorption ionization)
(정답률: 86%)
  • 전자충격 이온화(electron impact ionization)는 고에너지 전자를 시료 분자에 충돌시켜 이온화하는 방식으로, 에너지가 매우 높아 분자 구조가 쉽게 깨지는 파편화(fragmentation)가 가장 활발하게 일어납니다.
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69. 폴리에틸렌에 포함된 카본블랙을 정량하고자 한다. 가장 알맞은 열분석법은?

  1. TGA
  2. DSC
  3. DTA
  4. TMA
(정답률: 67%)
  • TGA(열중량분석법)는 온도 변화에 따른 시료의 질량 변화를 측정하는 방법으로, 폴리에틸렌과 같은 고분자 시료를 연소시켜 남은 잔류물인 카본블랙의 양을 정량하는 데 가장 적합합니다.
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70. 다음 ( )안에 알맞은 용어는?

  1. 시린저
  2. 검출기
  3. 정교하게 제작된 온도계
  4. 감도가 매우 좋은 분석저울
(정답률: 84%)
  • 열무게 측정기(TGA)는 온도 변화에 따른 시료의 질량 변화를 정밀하게 측정하는 장치입니다. 따라서 시료의 미세한 무게 변화를 실시간으로 감지할 수 있는 감도가 매우 좋은 분석저울이 핵심 구성 요소로 포함되어야 합니다.
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71. GLC에 사용되는 고체지지 물질(solid support)의 조건으로 적합하지 않은 것은?

  1. 단단해서 쉽게 깨지지 않아야 한다.
  2. 입자 모양과 크기가 불균일하여야 한다.
  3. 단위체적당 큰 비표면적을 가져야 한다.
  4. 액체 정지상을 쉽고 균일하게 도포할 수 있어야 한다.
(정답률: 85%)
  • GLC의 고체지지체는 액체 정지상을 고르게 유지하고 시료의 흐름을 일정하게 만들어야 하므로, 입자의 모양과 크기가 매우 균일해야 합니다.

    오답 노트
    단단해서 쉽게 깨지지 않아야 한다: 기계적 강도가 필수적입니다.
    단위체적당 큰 비표면적을 가져야 한다: 정지상 도포량을 늘리기 위해 필요합니다.
    액체 정지상을 쉽고 균일하게 도포할 수 있어야 한다: 분리 효율을 높이는 기본 조건입니다.
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72. 다음 전지의 전위는?

  1. -1.10V
  2. -0.427V
  3. 0.427V
  4. 1.10V
(정답률: 72%)
  • 표준 전극 전위를 이용하여 전지의 기전력을 구하는 문제입니다. 두 전극의 농도가 $1.0\text{M}$으로 동일하므로 네른스트 식의 로그 항은 $0$이 되어 표준 전지 전위와 같습니다.
    ① [기본 공식] $E = E_{cathode} - E_{anode}$
    ② [숫자 대입] $E = 0.337 - (-0.763)$
    ③ [최종 결과] $E = 1.10\text{V}$
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73. 전기분석법이 다른 분석법에 비하여 갖고 있는 특징에 대하여 설명한 것 중 옳지 않은 것은?

  1. 기기장치가 비교적 저렴하다.
  2. 복잡한 시료에 대한 선택성이 있다.
  3. 화학종의 농도보다 활동도에 대한 정보를 제공한다.
  4. 전기화학측정법은 한 원소의 특정 산화상태에 따라 측정된다.
(정답률: 35%)
  • 전기분석법은 특정 전위나 전류를 조절하여 분석하므로 선택성이 낮아 복잡한 시료 내의 특정 성분만을 분리해내는 능력이 다른 정밀 분석법에 비해 부족할 수 있습니다.

    오답 노트
    기기장치가 비교적 저렴하다: 전기분석법의 일반적인 장점입니다.
    화학종의 농도보다 활동도에 대한 정보를 제공한다: 전극 전위는 활동도에 의존합니다.
    전기화학측정법은 한 원소의 특정 산화상태에 따라 측정된다: 산화수 조절을 통해 선택적 측정이 가능합니다.
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74. 다음 중 기준전극으로 주로 사용되는 전극은?

  1. Cu/Cu2+전극
  2. Ag/AgCl 전극
  3. Cd/Cd2+전극
  4. Zn/Zn2+전극
(정답률: 81%)
  • 기준전극은 전위가 일정하고 재현성이 뛰어나 다른 전극의 전위를 측정하는 기준이 되는 전극입니다. Ag/AgCl 전극은 전위가 매우 안정적이며 제작이 간편하여 분석 화학에서 가장 널리 사용되는 대표적인 기준전극입니다.
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75. 순환 전압-전류법(Cyclic voltammetry)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 두 전극 사이에 정주사(forward scan) 방향으로 전위를 걸다가 역주사(Reverse scan)방향으로 원점까지 전위를 낮춘다.
  2. 작업전극의 표면적이 같다면, 전류의 크기는 펄스차이 폴라로그래피 전류와 거의 같다.
  3. 가역반응에서는 양극봉우리 전류와 음극봉우리 전류가 거의 같다.
  4. 가역반응에서는 양극봉우리 전위와 음극봉우리 전위의 차이는 0.0592/n volt 이다.
(정답률: 58%)
  • 순환 전압-전류법은 전위를 정주사 및 역주사하며 전류를 측정하는 기법으로, 펄스차이 폴라로그래피와는 측정 원리 및 전류 발생 메커니즘이 완전히 다릅니다.
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76. 액체크로마토그래피에서 주로 이용되는 기울기용리(gradient elution)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 용매의 혼합비를 분석 시 연속적으로 변화시킬 수 있다.
  2. 분리시간을 크게 단축시킬 수 있다.
  3. 극성이 다른 용매는 사용 할 수 없다.
  4. 기체크로마토그래피의 온도변화 분석과 유사하다.
(정답률: 82%)
  • 기울기 용리는 분석 과정에서 용매의 혼합비를 연속적으로 변화시켜 분리 효율을 높이는 방법으로, 이를 위해 반드시 극성이 서로 다른 2~3가지의 용매를 혼합하여 사용해야 합니다.
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77. 질량분석계의 질량분석 장치를 이용하는 방법에 해당되지 않는 분석기는?

  1. 원소 질량 분석기
  2. 사중극자 질량 분석기
  3. 이중 초정 질량 분석기
  4. 자기장 부채꼴 질량 분석기
(정답률: 69%)
  • 질량분석계의 질량분석 장치로는 자기장 부채꼴, 이중 초점, 사중극자, 비행시간(TOF), 이온포집 장치 등이 사용됩니다.

    오답 노트
    원소 질량 분석기: 질량분석 장치의 구체적인 작동 메커니즘을 지칭하는 분석기 종류가 아닙니다.
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78. 아주 큰 분자량을 갖는 극성 생화학 고분자의 분자량에 대한 정보를 알 수 있는 가장 유용한 이온화법은?

  1. 장이온화(FI)
  2. 화학이온화(CI)
  3. 전자충격이온화(EI)
  4. 매트릭스지원 탈착 이온화(MALDI)
(정답률: 73%)
  • 매트릭스지원 탈착 이온화(MALDI)는 시료를 매트릭스와 섞어 레이저로 이온화시키는 방법으로, 분자량이 매우 큰 단백질이나 고분자 같은 생화학 물질을 파괴하지 않고 분석하는 데 가장 유용합니다.
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79. 이온교환 크로마토그래피를 이용하여 음이온, 할로겐화물, 알칼로이드, 비타민 B 복합물 및 지방산을 분리하는데 가정 적절한 이온-교환 수지는?

  1. 강산성 양이온 - 교환수지
  2. 약산성 양이온 - 교환수지
  3. 강염기성 음이온 - 교환수지
  4. 약염기성 음이온 - 교환수지
(정답률: 56%)
  • 음이온, 할로겐화물, 지방산과 같이 음전하를 띠는 성분을 분리하기 위해서는 음이온을 강하게 결합시킬 수 있는 강염기성 음이온-교환수지를 사용하는 것이 가장 적절합니다.
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80. 2.00mmol 의 전자가 2.00V 의 전위차를 가진 전지를 통하여 이동할 때 행한 전기적인 일의 크기는 약 몇 J 인가? (단, Faraday 상수는 96500C/mol 이다.)

  1. 193J
  2. 386J
  3. 483J
  4. 965J
(정답률: 66%)
  • 전기적 일의 크기는 전하량과 전위차의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$W = F \times n \times V$$
    ② [숫자 대입]
    $$W = 96500 \times (2 \times 10^{-3}) \times 2.00$$
    ③ [최종 결과]
    $$W = 386\text{ J}$$
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