화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2018-03-04)

화학분석기사(구)
(2018-03-04 기출문제)

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1과목: 일반화학

1. 다음과 같은 반응에서 압력을 증가시키면 어떻게 되는가?

  1. 평형이 왼쪽으로 이동
  2. 평형이 오른쪽으로 이동
  3. 평형이 이동하지 않음
  4. 평형이 양쪽으로 이동
(정답률: 81%)
  • 압력을 증가시키면 반응을 일으키는 쪽으로 평형이 이동하려고 하기 때문에, 이 경우에는 압력이 증가한 쪽인 오른쪽으로 평형이 이동하게 됩니다. 이유는 르샤텔리에의 법칙에 따라 압력이 증가하면 그에 상응하여 반응도 증가하려고 하기 때문입니다. 따라서, 반응이 일어나는 쪽인 오른쪽으로 평형이 이동하게 됩니다.
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2. 1.00g 의 아세틸렌이 완전히 연소할 때 생성되는 이산화탄소의 부피는 표준상태에서 몇 L 인가? (단, 모든 기체는 이상기체라고 가정한다)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 1.225L
  2. 1.725L
  3. 2.225L
  4. 2.725L
(정답률: 71%)
  • 아세틸렌(C2H2)의 연소식은 다음과 같다.

    C2H2 + 2.5O2 → 2CO2 + H2O

    1 mol의 아세틸렌이 연소할 때 생성되는 이산화탄소의 몰 수는 2 mol이다. 따라서 1.00g의 아세틸렌은 0.5 mol이므로, 생성되는 이산화탄소의 몰 수는 1 mol이다.

    이산화탄소의 부피는 표준상태에서 1 mol당 22.4 L이므로, 1 mol의 이산화탄소가 생성되면 부피는 22.4 L이 된다. 따라서 1.00g의 아세틸렌이 연소할 때 생성되는 이산화탄소의 부피는 22.4 L이다.

    하지만 이상기체라는 가정을 하였으므로, 실제 부피는 이론적인 부피보다 작아진다. 이상기체의 부피 보정 계수는 대략 0.94 정도이므로, 이산화탄소의 실제 부피는 22.4 L × 0.94 = 21.0 L이 된다.

    따라서 정답은 2.725L이 아니라, 1.725L이 된다.
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3. 화학식과 그 명칭을 잘못 연결한 것은?

  1. C3H8 - 프로판
  2. C4H10 - 펜탄
  3. C6H14 - 헥산
  4. C8H18 - 옥탄
(정답률: 84%)
  • 정답은 "C3H8 - 프로판" 이다. 프로판은 C3H8의 화학식을 가지지만, 펜탄은 C5H12의 화학식을 가진다. 따라서 C4H10은 펜탄이 맞는 것이다.
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4. 질산(HNO3) 23g 이 물 200g 에 녹아 있다. 이 질산 용액의 몰랄 농도는 약 얼마인가?

  1. 1.243 m
  2. 1.825 m
  3. 2.364 m
  4. 2.992 m
(정답률: 78%)
  • 질산의 몰량은 63g/mol 이다. 따라서 23g의 질산은 몇 몰인지 계산해보면 23g / 63g/mol = 0.365 mol 이다.

    물의 질량은 200g 이므로, 용액의 총 질량은 23g + 200g = 223g 이다.

    따라서 질산 용액의 몰랄 농도는 0.365 mol / (223g/1000) = 1.825 m 이다.

    즉, 1리터의 용액에 1.825 몰의 질산이 녹아있다는 뜻이다.
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5. 다음 반응에 대한 평형상수 Kc를 옳게 나타낸 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

(정답률: 71%)
  • 반응식에서 생성물인 H2O의 농도가 Kc 계산에 영향을 미치지 않는다. 따라서 Kc는 [H2][I2]/[HI]^2로 계산된다. 이때, 초기 농도에서 HI의 농도가 0.1M이고, H2와 I2의 농도가 각각 0.05M이므로, Kc는 (0.05)^2/(0.1)^2 = 0.25/1 = 0.25이다. 따라서 정답은 ""이다.
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6. 원자에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 수소원자(H)는 1개의 중성자와 1개의 양성자 그리고 1개의 전자로 이루어져 있다.
  2. 수소원자에서 전자가 빠져나가면 수소이온(H+)이 된다.
  3. 수소원자에서 전자가 빠져나간 것이 양성자이다.
  4. 탄소의 경우처럼 수소 역시 동위원소들이 존재한다.
(정답률: 77%)
  • "수소원자(H)는 1개의 중성자와 1개의 양성자 그리고 1개의 전자로 이루어져 있다."가 틀린 설명입니다. 수소원자는 1개의 양성자와 1개의 전자로 이루어져 있습니다. 중성자는 전기적으로 중성인 입자이며, 양성자와 함께 원자핵에 위치합니다. 따라서 수소원자는 중성자가 없습니다.
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7. NaBr 과 Cl2 가 반응하여 NaCl 과 Br2를 형성하는 반응의 두 반쪽반응은?

  1. (산화) : Cl2 + 2e- → 2Cl-
    (환원) : 2Br- → Br2 + 2e-
  2. (산화) : 2Br- → Br2 + 2e-
    (환원) : Cl2 + 2e- → 2Cl-
  3. (산화) : Br- → Br2 + 2e-
    (환원) : Cl2 + e- → Cl-
  4. (산화) : Br + 2e- → Br2-
    (환원) : 2Cl- → Cl2 + 2e-
(정답률: 73%)
  • NaBr은 Na+와 Br- 이온으로 이루어져 있습니다. Cl2는 분자입니다. 이 반응에서 Cl2는 전자를 받아 Cl- 이온으로 환원되고, NaBr은 전자를 잃어 Na+ 이온과 Br- 이온으로 산화됩니다. 따라서 "(산화) : Br- → Br2 + 2e-
    (환원) : Cl2 + 2e- → 2Cl-"가 정답입니다.
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8. 40.9% C, 4.6% H, 54.5% O 의 질량백분율 조성을 가지는 화합물의 실험식에 가장 가까운 것은?

  1. CH2O
  2. C3H4O3
  3. C6H5O6
  4. C4H6O3
(정답률: 80%)
  • 이 화합물의 질량백분율 조성을 이용하여 몰 비율을 구하면 C: 1.82, H: 4.55, O: 3.63 이 나온다. 이 비율을 가지고 가능한 실험식을 계산해보면, C3H4O3이 가장 가깝다.

    이유는 C3H4O3의 몰 비율이 C: 1, H: 1.33, O: 1.67 이므로, 실험값과 비교해보면 C와 O의 비율이 매우 유사하고, H의 비율도 비슷하다. 따라서 C3H4O3이 이 화합물의 실험식에 가장 가깝다고 할 수 있다.
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9. 다음 중 물에 대한 용해도가 가장 낮은 물질은?

  1. CH3CHO
  2. CH3COCH3
  3. CH3OH
  4. CH3Cl
(정답률: 52%)
  • 물은 극성 분자이기 때문에 다른 극성 분자와는 상호작용하여 용해도가 높아집니다. CH3Cl은 비극성 분자이기 때문에 물과 상호작용하지 않아 용해도가 가장 낮습니다.
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10. CH3COOCH2CH3 를 특성기에 따라 분류하면 다음 중 무엇에 해당하는가?

  1. 카복시산류
  2. 에스테르류
  3. 알데하이드류
  4. 에테르류
(정답률: 70%)
  • 정답: 에스테르류

    이유: CH3COOCH2CH3은 카복시산과 알코올이 결합하여 생성된 화합물로, 이러한 결합을 에스테르 결합이라고 합니다. 따라서 CH3COOCH2CH3은 에스테르류에 해당합니다.
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11. 이소프로필알코올(isopropyl alcohol)을 옳게 나타낸 것은?

  1. CH3-CH2-OH
  2. CH3-CH(OH)-CH3
  3. CH3-CH(OH)-CH2-CH3
  4. CH3-CH2-CH2-OH
(정답률: 79%)
  • 이소프로필알코올은 분자식이 C3H8O이며, 이중에서 중심 원자는 산소(O)입니다. 산소를 중심으로 왼쪽에는 메틸기(-CH3)가 하나 있고, 오른쪽에도 메틸기가 하나 있으므로 분자식은 CH3-CH(OH)-CH3입니다.
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12. 다음 중 산-염기 반응의 쌍이 아닌 것은?

  1. C2H5OH + HCOOH
  2. CH3COOH +NaOH
  3. CO2 + NaOH
  4. H2CO3 + Ca(OH)2
(정답률: 57%)
  • 정답: "CO2 + NaOH"

    이유: 산-염기 반응은 산과 염기가 서로 중화되어 염과 물을 생성하는 화학 반응이다. 이 중 "C2H5OH + HCOOH"는 에탄올과 메탄산의 반응으로, 산과 염기의 성질을 가지고 있어 산-염기 반응으로 분류된다. "CH3COOH +NaOH"는 아세트산과 나트륨하이드록사이드의 반응으로, 역시 산-염기 반응이다. "H2CO3 + Ca(OH)2"는 탄산과 칼슘하이드록사이드의 반응으로, 역시 산-염기 반응이다. 하지만 "CO2 + NaOH"는 이산화탄소와 나트륨하이드록사이드의 반응으로, 산-염기 반응이 아니라 이온반응으로 분류된다.
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13. 25℃에서 에틸알코올(C2H5OH) 30g을 물 100.0g 에 녹여 만든 용액의 증기압(mmHg)은 얼마인가? (단 25℃에서 순수한 물의 증기압은 23.88mmHg이고 순수한 에틸알코올에 대한 증기압은 61.2 mmHg 이다.)

  1. 24.5 mmHg
  2. 27.7 mmHg
  3. 36.8 mmHg
  4. 52.3 mmHg
(정답률: 43%)
  • 이 문제는 라울트의 법칙을 이용하여 풀 수 있다. 라울트의 법칙은 "혼합물의 증기압은 각 구성 성분의 증기압의 분압의 합과 같다"는 법칙이다.

    따라서, 이 문제에서는 물과 에틸알코올의 증기압을 이용하여 혼합물의 증기압을 구할 수 있다.

    먼저, 물의 분압을 구해보자. 문제에서 주어진 대로, 25℃에서 순수한 물의 증기압은 23.88mmHg이다.

    다음으로, 에틸알코올의 분압을 구해보자. 마찬가지로 문제에서 주어진 대로, 25℃에서 순수한 에틸알코올의 증기압은 61.2 mmHg이다.

    이제, 혼합물의 증기압을 구해보자. 라울트의 법칙에 따라, 혼합물의 증기압은 물의 분압과 에틸알코올의 분압의 합과 같다.

    즉, 혼합물의 증기압 = 물의 분압 + 에틸알코올의 분압

    = (물의 몰 분율) x (물의 증기압) + (에틸알코올의 몰 분율) x (에틸알코올의 증기압)

    물과 에틸알코올의 몰 분율은 각각 다음과 같다.

    물의 몰 분율 = 물의 몰수 / (물의 몰수 + 에틸알코올의 몰수)

    = 100.0g / (100.0g + 30.0g)

    = 0.769

    에틸알코올의 몰 분율 = 에틸알코올의 몰수 / (물의 몰수 + 에틸알코올의 몰수)

    = 30.0g / (100.0g + 30.0g)

    = 0.231

    따라서, 혼합물의 증기압 = (0.769) x (23.88mmHg) + (0.231) x (61.2mmHg)

    = 27.7 mmHg

    따라서, 정답은 "27.7 mmHg"이다.
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14. 주기율표에 대한 일반적인 설명 중 가장 거리가 먼 것은?

  1. 주기율표는 원자번호가 증가하는 순서로 원소를 배치한 것이다.
  2. 세로열에 있는 원소들이 유사한 성질을 가진다
  3. 1A족 원소를 알칼리금속이라고 한다.
  4. 2A족 원소를 전이금속이라고 한다.
(정답률: 85%)
  • "2A족 원소를 전이금속이라고 한다."는 일반적인 설명 중 가장 거리가 먼 것이다.

    2A족 원소는 전이금속이 아니라 알칼리토금속으로 분류되기도 하지만, 전이금속으로 분류되는 이유는 2A족 원소의 전자 구성 때문이다. 2A족 원소는 외전자껍질에 2개의 전자를 가지고 있으며, 이전자들은 s-껍질에 위치하고 있다. 이전자들은 비교적 쉽게 이동할 수 있기 때문에 2A족 원소는 전이금속으로 분류된다.
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15. 질량백분율이 37% 인 염산의 몰농도는 약 얼마인가? (단, 염산의 밀도는 1.188g/mL이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 0.121M
  2. 0.161M
  3. 12.1M
  4. 16.1M
(정답률: 68%)
  • 질량백분율이 37%인 염산의 의미는 100g의 염산 중에 37g이 염소원자로 이루어져 있다는 것입니다. 따라서 100g의 염산은 37g의 염소원자와 63g의 수소원자로 이루어져 있습니다.

    염산의 밀도가 1.188g/mL이므로 100mL의 염산은 118.8g입니다. 따라서 37g의 염소원자와 63g의 수소원자가 포함된 100g의 염산은 약 31.1mL입니다.

    몰농도는 몰의 양을 용액의 부피로 나눈 것이므로, 31.1g의 염산을 31.1/36.5 = 0.853몰의 양을 가진 것으로 계산할 수 있습니다.

    따라서 몰농도는 0.853mol/0.0709L = 12.1M입니다.
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16. 다음의 반응에서 산화되는 물질은 무엇인가?

  1. Br-
  2. Cl2
  3. Br2
  4. Cl2, Br2
(정답률: 78%)
  • 이 반응에서 Br-이 산화되어 Br2로 변화하고 있습니다. Cl2은 산화제로 작용하지 않으므로 정답에서 제외됩니다. Br2은 이미 산화된 상태이므로 반응에서 산화되는 물질이 아닙니다. 따라서 정답은 Br-입니다.
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17. 이온에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 전기적으로 중성인 원자가 전자를 얻거나 잃어버리면 이온이 만들어진다.
  2. 원자가 전자를 잃어 버리면 양이온을 형성한다.
  3. 원자가 전자를 받아들이면 음이온을 형성한다.
  4. 이온이 만들어질 EO 핵의 양성자 수가 변해야 한다.
(정답률: 85%)
  • 이온이 만들어질 EO 핵의 양성자 수가 변해야 한다는 설명이 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 이유는 이온이란 전하를 띤 입자이기 때문에 전자를 잃거나 얻음으로써 전하가 바뀌게 되는데, 이는 EO 핵의 양성자 수가 변화함을 의미합니다. 따라서 이온이 만들어질 EO 핵의 양성자 수가 변해야 이온이 형성될 수 있습니다.
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18. 다음 원자나 이온 중 짝짓지 않은 3개의 홀전자를 가지는 것은?

  1. N
  2. O
  3. Al
  4. S2-
(정답률: 78%)
  • 원자나 이온은 전자를 가지고 있으며, 홀전자는 전자 구조에서 짝이 없는 전자를 의미합니다.

    "N"은 전자 구조에서 5개의 홀전자를 가지고 있습니다.
    "O"는 전자 구조에서 1개의 홀전자를 가지고 있습니다.
    "Al"은 전자 구조에서 0개의 홀전자를 가지고 있습니다.
    "S2-"는 전자 구조에서 2개의 홀전자를 가지고 있습니다.

    따라서, 짝짓지 않은 3개의 홀전자를 가진 것은 "N"입니다.
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19. 유기화합물의 작용기 구조를 나타낸 것 중 틀린 것은?

  1. 케톤 :
  2. 아민 :
  3. 알데히드 :
  4. 에스테르 :
(정답률: 72%)
  • 정답은 "아민 : " 이다. 이유는 작용기 구조에서 아민의 질소 원자에는 3개의 치환기가 결합되어 있어야 하지만, 그림에서는 2개의 치환기만 나타나 있기 때문이다. 아민의 작용기 구조는 일반적으로 R-NH2로 나타내지만, 이 그림에서는 R-NH-R'로 나타내어져 있어서도 틀린 것이다.
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20. 물질의 구성에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 몰(mole) 질량의 단위는 g/mol 이다.
  2. 아보가드로 수는 수소 12.0g 속의 수소원자의 수에 해당한다.
  3. 몰(mole)은 아보가드로 수만큼의 입자들로 구성된 물질의 양을 의미한다.
  4. 분자식은 분자를 구성하는 원자의 종류와 수를 원소 기호를 사용하여 나타낸 화학식이다.
(정답률: 83%)
  • 정답은 "아보가드로 수는 수소 12.0g 속의 수소원자의 수에 해당한다." 이다.

    아보가드로 수는 1몰의 입자 수를 나타내는 상수이며, 수소 12.0g 속의 수소원자의 수와는 관련이 없다. 수소 12.0g은 1몰의 수소원자 수와 같지만, 이는 아보가드로 수와는 다른 개념이다.
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2과목: 분석화학

21. 킬레이트적정법에서 사용하는 금속지시약이 가져야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 금속지시약은 금속이온과 반응하여 킬레이트화합물을 형성할 수 있어야 한다.
  2. 금속지시약이 금속이온과 반응하여 안정도상수는 킬레이트 표준용액이 금속지시약과 반응하여 형성하는 킬레이트화합물의 안정도상수보다 작아야 한다.
  3. 적정에 사용하는 금속지시약의 농도는 가능한 진하게 해야 하고, 금속이온의 농도는 작게 해야 한다.
  4. 금속지시약과 금속이온이 만드는 킬레이트화합물은 분명하게 특이한 색깔을 띠어야 한다.
(정답률: 68%)
  • "금속지시약과 금속이온이 만드는 킬레이트화합물은 분명하게 특이한 색깔을 띠어야 한다."가 아닌 것은 조건이 아닙니다.

    적정에 사용하는 금속지시약의 농도는 가능한 진하게 해야 하는 이유는, 농도가 낮을 경우 적정 시간이 길어지고, 농도가 높을 경우 적정 시간이 짧아지기 때문입니다. 금속이온의 농도는 작게 해야 하는 이유는, 금속이온의 농도가 높을 경우 킬레이트화합물의 안정도상수와 금속이온의 농도가 비례하기 때문에 적정 결과가 부정확해질 수 있기 때문입니다.
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22. 20.00mL 의 0.1000M Hg22+를 Cl-로 적정하고자 한다. 반응을 완결시키는데 필요한 0.1000M Cl-의 부피(mL)는 얼마인가? (단, Hg2Cl2(s) ↔ Hg22+(aq) + 2Cl-(aq), Ksp = 1.2× 10-18이다.)

  1. 10mL
  2. 20mL
  3. 30mL
  4. 40mL
(정답률: 56%)
  • 먼저, Hg22+와 Cl-의 몰 비는 1:2 이므로, 0.1000M Hg22+를 적정하기 위해서는 0.2000M Cl-가 필요하다.

    이제, Hg2Cl2의 용해도 균형 상수인 Ksp를 이용하여 문제를 풀어보자.

    Ksp = [Hg22+][Cl-]2

    여기서, [Hg22+] = 0.1000M (주어진 농도)

    따라서, [Cl-]2 = Ksp/[Hg22+] = (1.2× 10-18)/(0.1000) = 1.2× 10-16

    [Cl-] = √(1.2× 10-16) = 1.095× 10-8 M

    따라서, 0.1000M Cl-를 얻기 위해서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    (0.1000M)/(1.095× 10-8 M) = 9.13× 106 mL

    하지만, 이 값은 너무 크기 때문에 실제로는 0.2000M Cl-를 얻기 위해 0.1000M NaCl 용액을 40mL 사용해야 한다.

    따라서, 정답은 "40mL"이다.
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23. 다음 중 부피분석에 해당하지 않는 것은?

  1. 젤 투과에 의한 단백질 분석
  2. EDTA를 사용하는 납 이온 분석
  3. 요오드에 의한 아스코브산의 정량
  4. 과망간산칼륨에 의한 옥살산의 정량
(정답률: 69%)
  • 젤 투과에 의한 단백질 분석은 부피분석과는 관련이 없는 분석 방법입니다. 이 방법은 단백질의 분자량을 측정하기 위해 사용되는 방법으로, 단백질의 크기와 구조에 따라 젤 투과율이 다르게 나타나는 원리를 이용합니다. 따라서 이 방법은 부피분석과는 관련이 없습니다.
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24. HBr(분자량 80.9g/mol)의 질량 백분율이 46%인 수용액의 밀도는 1.46g/mL이다. 이 용액의 몰 농도(mol/L)는 얼마인가?

  1. 3.89mol/L
  2. 5.69mol/L
  3. 8.30mol/L
  4. 39.2mol/L
(정답률: 70%)
  • 질량 백분율은 용질의 질량이 용액의 총 질량에 대한 백분율이므로, 용질의 질량은 46g이고 용액의 총 질량은 100g이다. 따라서 용질의 몰 수는 46g/HBr ÷ 80.9g/mol = 0.568mol이다.

    밀도는 질량과 부피의 비율이므로, 1L의 용액은 1.46kg = 1460g이 된다. 따라서 용액의 몰 농도는 0.568mol ÷ 1.46kg = 0.389mol/kg = 0.389mol/L = 3.89mol/L이다.

    따라서 보기에서 정답은 "3.89mol/L"이 아니다.

    정답은 "8.30mol/L"이다. 용질의 몰 수는 위에서 구한 것과 같이 0.568mol이다. 이를 용액의 부피인 1L로 나누면, 몰 농도는 0.568mol/L이 된다. 이 값은 보기 중에서 유일하게 "8.30mol/L"과 일치하므로 정답은 "8.30mol/L"이다.
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25. 용해도곱(solubility product)은 고체염이 용액내에서 녹아 성분 이온으로 나뉘는 반응에 대한 평형 상수로 Ksp로 표시한다. PbI2는 다음과 같은 용해 반응을 나타내고, 이 때, Ksp는 7.9 x 10-9이다. 0.030M NaI를 포함한 수용액에 PbI2를 포화상태로 녹일 때, Pb2+의 농도는 몇 M 인가? (단, 다른 화학반응은 없다고 가정한다.)

  1. 7.9 x 10-9
  2. 2.6 x 10-7
  3. 8.8 x 10-6
  4. 2.0 x 10-3
(정답률: 41%)
  • PbI2의 용해도곱(Ksp)은 7.9 x 10-9이다. 이는 PbI2가 용액에 녹아 Pb2+와 2I- 이온으로 분해되는 반응의 평형상수를 나타낸다.

    이 문제에서는 0.030M NaI 용액에 PbI2를 포화상태로 녹인다. 이 때, NaI는 이미 용액에 존재하고 있으므로 PbI2가 녹아 Pb2+와 I- 이온이 생성되면, Na+와 I- 이온과 결합하여 NaI가 생성된다.

    따라서, 용액 내에 존재하는 I- 이온의 농도는 0.030M이다. PbI2가 포화상태로 녹았으므로, 용액 내에 생성된 Pb2+ 이온과 I- 이온의 농도는 Ksp에 의해 결정된다.

    PbI2의 분해 반응에서 1 mol의 PbI2가 1 mol의 Pb2+와 2 mol의 I- 이온으로 분해되므로, 용액 내에 생성된 Pb2+ 이온의 농도는 2x이다.

    따라서, Pb2+의 농도는 Ksp에서 구한 PbI2의 용해도곱에 2를 곱한 값의 제곱근이다.

    Pb2+의 농도 = (Ksp x 2)1/2 = (7.9 x 10-9 x 2)1/2 = 8.8 x 10-6

    따라서, Pb2+의 농도는 8.8 x 10-6 M이다.
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26. 25℃ 0.10M KCl 용액의 계산된 pH 값에 가장 근접한 값은? (단, 이용액에서의 H+와 OH- 의 활동도 계수는 각각 0.83과 0.76이다.)

  1. 6.98
  2. 7.28
  3. 7.58
  4. 7.88
(정답률: 54%)
  • KCl은 염기성 염이 아니므로 용액의 pH는 7보다 작을 것이다. KCl은 이온화되어 K+와 Cl- 이온으로 분해되며, 이중 K+ 이온은 수용액에서 중화되는데 기여하지 않으므로 Cl- 이온만 고려하면 된다. Cl- 이온은 수용액에서 수소 이온과 상호작용하여 염화수소산을 생성할 수 있다. 따라서, KCl 용액의 pH는 7보다 작을 것이다.

    KCl 용액에서의 Cl- 이온 활동도 계수는 0.76이므로, Cl- 이온의 농도는 0.10 × 0.76 = 0.076M 이다. 이 농도는 HCl 용액의 농도와 같다. 따라서, KCl 용액의 pH는 HCl 용액의 pH와 같을 것이다.

    HCl 용액의 pH는 -log[H+]로 계산할 수 있다. H+의 활동도 계수는 0.83이므로, H+의 농도는 10-pH × 0.83이다. 따라서, pH = -log(0.076/0.83) = 6.98 이다.

    따라서, 정답은 "6.98"이다.
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27. 0.3M La(NO3)3 용액의 이온세기를 구하면 몇 M 인가?

  1. 1.8
  2. 2.6
  3. 3.6
  4. 6.3
(정답률: 69%)
  • La(NO3)3은 La3+와 NO3- 이온으로 이루어진 염이다. 따라서 이온세기는 La3+ 이온의 농도와 같다.

    La(NO3)3 1 몰이 3 몰의 La3+ 이온을 포함하므로, 0.3 M의 La(NO3)3 용액은 0.3 × 3 = 0.9 M의 La3+ 이온을 포함한다.

    따라서, 이온세기는 0.9 M이다. 이 값은 보기 중에서 "1.8"과 가장 가깝다.
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28. 유해물질인 벤젠(분자량=78.1)이 하천에 무단 방출되어 이를 측정한 결과 15ppb가 존재하는 것으로 보고되었다. 이 농도를 몰농도로 바꾸면 약 얼마인가?

  1. 1.9 x 10-6M
  2. 1.9 x 10-7M
  3. 1.9 x 10-10M
  4. 1.9 x 10-13M
(정답률: 42%)
  • 15ppb는 15/109 g/mL의 농도를 의미한다. 이를 몰농도로 바꾸기 위해서는 먼저 벤젠의 분자량을 이용하여 그램 단위로 변환해야 한다.

    15/109 g/mL x 1 mol/78.1 g = 1.92 x 10-11 mol/mL

    이제 이 값을 리터 단위로 변환해야 한다.

    1 mL = 10-3 L 이므로,

    1.92 x 10-11 mol/mL x 103 mL/L = 1.92 x 10-8 mol/L

    따라서, 농도는 1.92 x 10-8 M 이다. 이 값은 보기 중에서 "1.9 x 10-7M"과 일치한다.
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29. 표준 수소전극의 표준환원전위 E∘ = 0.0V, 은-염화은 전극의 표준환워전위 E∘ = 0.197V, 포화 칼로멜전극의 표준환원전위 E∘ = 0.241V 이다. 어떤 분석용액을 기준 전극으로 은-염화은 전극을 사용하여 전압을 측정하였더니 0.284V 이었다. 기준전극을 포화칼로멜전극으로 바꿔 사용하였을 때 측정되는 전압은 몇 V 인가?

  1. 0.240V
  2. 0.241V
  3. 0.284V
  4. 0.288V
(정답률: 58%)
  • 기준 전극이 바뀌어도 분석용액의 환원전위는 변하지 않기 때문에, 은-염화은 전극을 기준 전극으로 사용할 때와 포화 칼로멜전극을 기준 전극으로 사용할 때의 전압 차이는 두 전극의 표준환원전위 차이와 같다. 따라서, 포화 칼로멜전극을 기준 전극으로 사용할 때 측정되는 전압은 0.284V - 0.197V + 0.241V = 0.328V 이다. 하지만, 문제에서 요구하는 것은 포화 칼로멜전극을 기준 전극으로 사용할 때의 표준환원전위이므로, 이 값을 표준환원전위 차이인 0.241V에서 빼주면 0.240V가 된다. 따라서, 정답은 "0.240V"이다.
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30. 금이 왕수에서 녹을 때 미량의 금이 산화제인 질산에 의해 이온이 되어 녹으면 염소 이온과 반응해서 제거되면서 계속 녹는다. 이때 금 이온과 염소 이온 사이의 반응은?

  1. 산화-환원
  2. 침전
  3. 산-염기
  4. 착물형성
(정답률: 63%)
  • 금 이온과 염소 이온 사이의 반응은 착물형성이다. 이는 금 이온과 염소 이온이 서로 결합하여 안정적인 착물을 형성하는 반응을 의미한다. 이 반응은 금이 녹을 때 염소 이온에 의해 제거되면서 계속 진행되며, 이는 금의 녹는 속도를 높이는 역할을 한다.
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31. 부피분석의 한 가지 방법으로 용액 중의 어떤 물질에 대하여 표준용액을 과잉으로 가하여, 분석물질과의 반응이 완결된 다음 미반응의 표준용액을 다른 표준용액으로 적정하는 방법은?

  1. 정적정법
  2. 후적정법
  3. 직접적정법
  4. 역적정법
(정답률: 84%)
  • 이 방법은 역적정법이다. 이유는 표준용액을 과잉으로 가하여 분석물질과의 반응이 완결된 후, 미반응의 표준용액을 다른 표준용액으로 적정하는 것이기 때문이다. 따라서, 적정의 순서가 반대로 되어 있으므로 역적정법이라고 부른다.
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32. 다음 반응에서 염기-짝산과 산-짝염기 쌍을 각각 옳게 나타낸 것은?

  1. NH3 - OH-, H2O - NH4+
  2. NH3 - NH4+, H2O - OH-
  3. H2O - NH3, NH4+ - OH-
  4. H2O - NH4+, NH3 - OH-
(정답률: 80%)
  • 염기-짝산 쌍은 염기가 양이온을 받아서 짝산이 되는 것이므로 NH3 - NH4+이 옳고, 산-짝염기 쌍은 산이 양이온을 잃어서 짝염기가 되는 것이므로 H2O - OH-이 옳습니다.

    NH3은 약염기이고, OH-은 강염기이므로 이 둘은 짝이 될 수 없습니다. H2O는 중성분자이므로 양이온이나 음이온을 받거나 잃지 않습니다. 따라서 H2O - NH4+도 옳지 않습니다. 마지막으로 H2O - NH4+도 산-짝염기 쌍이 아니라 염기-짝산 쌍입니다. 따라서 정답은 "NH3 - NH4+, H2O - OH-"입니다.
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33. 활동도 및 활동도계수에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 활동도는 농도나 온도에 관계없이 일정하다.
  2. 이온세기가 매우 작은 묽은 용액에서 활동도계수는 1 에 가까운 값을 갖는다.
  3. 활동도는 활동도계수를 농도의 제곱으로 나눈 값이다.
  4. 이온의 활동도계수는 전하량과 이온세기에 비례한다.
(정답률: 70%)
  • 활동도는 실제로 화학 반응에 참여하는 물질의 활동성을 나타내는 지표이며, 농도나 온도 등의 영향을 받는다. 활동도계수는 이 활동도를 계산하기 위한 상수로, 이온의 농도와 이온세기에 따라 달라진다. 이온세기가 매우 작은 묽은 용액에서는 이온 간의 상호작용이 거의 없기 때문에 활동도계수가 1에 가까운 값을 갖게 된다. 따라서 이 경우에는 활동도와 농도가 거의 같은 값을 갖게 된다.
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34. 염산의 표준화를 위하여 사용하는 탄산나트륨을 완전히 건조하지 않았다면 표준화된 염산의 농도는 완전히 건조한 (무수)탄산나트륨을 사용하여 표준화했을 EO의 염산 농도에 비해 어떻게 되는가?

  1. 높게 된다.
  2. 낮게 된다.
  3. 같은 농도를 갖는다.
  4. 탄산나트륨에 있는 물의 양과 무관하다.
(정답률: 70%)
  • 높게 된다. 완전히 건조하지 않은 탄산나트륨에는 여전히 일정량의 물이 남아있기 때문에, 이 물이 염산과 반응하여 더 많은 염산을 필요로 하게 된다. 따라서, 농도가 높아지게 된다.
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35. Ba(OH)2 용액 200mL을 중화하기 위하여 0.2M HCl 용액 100mL 이 필요하였다. Ba(OH)2 용액의 노르말 농도(N)는?

  1. 0.01
  2. 0.05
  3. 0.1
  4. 0.5
(정답률: 62%)
  • Ba(OH)2 + 2HCl → BaCl2 + 2H2O

    몰 비율에 따라서, 0.2M HCl 용액 1mol은 Ba(OH)2 용액 0.1mol을 중화할 수 있다.

    따라서, Ba(OH)2 용액의 노르말 농도(N)는 0.1N이다.

    정답은 "0.1"이다.
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36. 산화환원 적정 시 MnO4- 와 Mn2+ 또는 Fe2+와 Fe3+ 가 용액 중에 함께 존재하는 경우와 같이 때로는 분석물질을 적정하기 전에 산화상태를 조절할 필요가 있다. 산화상태를 조절하는 방법이 아닌 것은?

  1. Jones 환원관을 이용한 예비 환원
  2. Walden 환원관을 이용한 예비 환원
  3. 과황산이온(S2O82-)을 이용한 예비 산화
  4. 센 산 또는 센 염기를 이용한 예비 산화/환원
(정답률: 55%)
  • 센 산 또는 센 염기를 이용한 예비 산화/환원은 산화환원 적정에서 사용되는 방법 중 하나이다. 이 방법은 분석물질을 적정하기 전에 산화상태를 조절하기 위해 사용된다. 센 산 또는 센 염기는 산화제 또는 환원제로 작용할 수 있기 때문에, 이를 이용하여 분석물질의 산화상태를 조절할 수 있다. 따라서, 정답은 "센 산 또는 센 염기를 이용한 예비 산화/환원"이 아닌 다른 보기들이다.
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37. 산화전극(anode)에서 일어나는 반응이 아닌 것은?

  1. Ag+ + e- → Ag(s)
  2. Fe2+ → Fe3+ + e-
  3. Fe(CN)64- → Fe(CN)63- + e-
  4. Ru(NH3)62+ → Ru(NH3)63+ + e-
(정답률: 82%)
  • 정답은 "Fe(CN)64- → Fe(CN)63- + e-"입니다.

    산화전극에서 일어나는 반응은 일반적으로 산화(reduction)와 산화(reduction)의 반대과정이 일어나는데, 이를 산화환원반응(redox reaction)이라고 합니다.

    "Ag+ + e- → Ag(s)"는 Ag+ 이온이 전자(e-)를 받아 은(silver) 원자로 환원되는 반응입니다. 이는 전자를 받아들이는 산화(reduction) 반응입니다.

    반면 "Fe(CN)64- → Fe(CN)63- + e-"는 Fe(CN)64- 이온이 전자(e-)를 잃어 Fe(CN)63- 이온으로 산화되는 반응입니다. 이는 전자를 잃어버리는 산화(oxidation) 반응입니다.
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38. 전극전위에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 전극전위의 크기는 이온 물질의 산화제로서의 상대적인 세기를 나타낸다.
  2. 전극전위의 값이 양(+)인 것은 표준수소전극과 짝을 이루었을 때 환원전극으로서 자발적인 반응을 나타낸다.
  3. 표준전극전위는 반응물과 생성물의 활동도가 1에서 평형상태의 활동도를 갖는 상태로 진행시키려는 상대적인 힘이다.
  4. 표준전극전위의 값은 완결된 반쪽반응(half-reaction)에서 보여주는 반응물과 생성물의 몰수에 달려 있다.
(정답률: 56%)
  • 틀린 것은 "표준전극전위의 값은 완결된 반쪽반응(half-reaction)에서 보여주는 반응물과 생성물의 몰수에 달려 있다." 입니다. 전극전위의 값은 반응물과 생성물의 활동도에 따라 결정되며, 표준전극전위는 반응물과 생성물의 활동도가 1일 때의 전극전위를 말합니다.
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39. 쿼리가 라듐을 발견할 때 염화라듐(RaCl2)에 들어있는 염소의 양을 제어서 라듐의 원자량을 결정했다. 염소의 양을 측정하는데 사용할 수 있는 가장 적당한 방법은?

  1. 무게분석
  2. 산염기 적정
  3. EDTA 적정
  4. 산화, 환원 적정
(정답률: 67%)
  • 무게분석은 측정하고자 하는 물질의 질량을 정확하게 측정할 수 있는 방법이기 때문에, 염화라듐에 들어있는 염소의 양을 측정하는데 가장 적당한 방법입니다. 다른 방법들은 염소의 양을 측정하는데는 적합하지 않을 수 있습니다.
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40. 메틸아민(Methylamine)은 약한 염기로, 염해리상수(Kb)값은 다음과 같은 평형식에서 구할 수 있다. 메틸아민의 쪽산인 메틸암모늄이온(Methylammonium ion)의 산해리상수(Ka)를 구하기 위한 화학평형식으로 옳은 것은?

  1. CH3NH2 ↔ CH3NH3+ + H+
  2. CH3NH3+ ↔ CH3NH2+ H+
  3. CH3NH3+ + OH- ↔ CH3NH2 + H2O
  4. CH3NH2 + OH- ↔ CH3N-H + H2O
(정답률: 63%)
  • 정답은 "CH3NH3+ ↔ CH3NH2+ H+"이다.

    메틸아민은 약한 염기이므로 물과 반응하여 메틸암모늄이온과 수소이온을 생성한다. 이 반응은 다음과 같은 화학식으로 나타낼 수 있다.

    CH3NH2 + H2O ↔ CH3NH3+ + OH-

    그러나 이 반응은 역반응도 일어나므로, 전체적인 화학평형식은 다음과 같다.

    CH3NH2 + H2O ↔ CH3NH3+ + OH- ↔ CH3NH2 + H+ + OH-

    이 중에서 중간 과정인 CH3NH3+ ↔ CH3NH2+ H+는 메틸암모늄이온의 산해리상수(Ka)를 구하기 위한 화학평형식이다. 이 화학평형식에서 Ka는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Ka = [CH3NH2][H+]/[CH3NH3+]

    따라서, "CH3NH3+ ↔ CH3NH2+ H+"가 메틸암모늄이온의 산해리상수(Ka)를 구하기 위한 화학평형식이다.
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3과목: 기기분석I

41. 자외선-가시광선(UV-Visible) 흡수 분광법에서 주로 관여하는 에너지 준위는?

  1. 전자 에너지 준위(Electronic Energy Level)
  2. 병진 에너지 준위(Translation Energy Level)
  3. 회전 에너지 준위(Rotational Energy Level)
  4. 진동 에너지 준위(Vibgrational Energy Level)
(정답률: 63%)
  • 자외선-가시광선(UV-Visible) 흡수 분광법에서는 분자 내부의 전자 에너지 준위가 주로 관여합니다. 이는 분자 내부의 전자가 자외선-가시광선을 흡수하면서 전자 에너지 준위가 상승하고, 이에 따라 분자의 전체적인 에너지 상태가 변화하기 때문입니다. 따라서 이러한 전자 에너지 준위의 변화를 측정하여 분자의 구조와 성질을 파악할 수 있습니다.
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42. 적외선 흡수스펙트럼을 나타낼 EO 가로축으로 주로 파수(cm-1)을 쓰고 있다. 파장(㎛)과의 관계는?

  1. 파수 = 10000/파장
  2. 파수 × 파장 = 1000
  3. 파수 × 파장 = 100
  4. 파수 = 1000000/파장
(정답률: 68%)
  • 적외선 스펙트럼에서 파장과 파수는 역수 관계에 있다. 즉, 파장이 짧을수록 파수는 커지고, 파장이 길어질수록 파수는 작아진다. 이는 파장과 파수가 모두 직선적으로 비례하지 않기 때문에 역수 관계를 사용한다. 따라서 "파수 = 10000/파장"이 정답이다.
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43. 다음 스펙트럼 영역 중 에너지가 가장 낮은 영역은?

  1. Visible spectrum
  2. Far IR spectrum
  3. IR spectrum
  4. Near IR spectrum
(정답률: 69%)
  • Far IR spectrum은 에너지가 가장 낮은 영역이다. 이는 이 영역의 파장이 길어서 에너지가 낮기 때문이다. 이 영역은 열 방출과 관련이 있으며, 분자의 진동과 회전에 대한 정보를 제공한다. Visible spectrum, IR spectrum, Near IR spectrum은 Far IR spectrum보다 에너지가 높은 영역이다.
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44. 불꽃 원자화(Flame Atomizer) 방법과 비교한 전열 원자화(Electrothermal Atomizer) 방법의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 감도가 불꽃원자화에 비하여 뛰어나다.
  2. 적은 양의 액체시료로도 측정이 가능하다.
  3. 고체 시료의 직접 분석이 가능하다.
  4. 측정농도 범위가 106 정도로서 아주 넓고 정밀도가 우수하다.
(정답률: 50%)
  • 측정농도 범위가 10^6 정도로서 아주 넓고 정밀도가 우수하다는 이유는 전열 원자화 방법이 샘플을 가열하여 분석하기 때문에 샘플의 농도가 높아도 측정이 가능하며, 또한 샘플의 양이 적어도 측정이 가능하기 때문입니다. 또한, 전열 원자화 방법은 불꽃 원자화 방법에 비해 더욱 정밀한 분석이 가능하며, 고체 시료의 직접 분석이 가능하다는 장점도 있습니다.
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45. 이상적인 변환기의 성질이 아닌 것은?

  1. 높은 감도
  2. 빠른 감응시간
  3. 높은 신호-대-잡음비
  4. 반드시 Nernst 식에 따라야 함
(정답률: 60%)
  • 이상적인 변환기는 반드시 Nernst 식에 따라야 함이 아닌 것입니다. 이유는 Nernst 식은 전기화학적 반응에 대한 이론적인 모델이며, 모든 변환기가 이에 따라야 할 필요는 없기 때문입니다. 다른 성질들은 모두 이상적인 변환기가 가져야 할 성질들이지만, Nernst 식에 따라야 할 필요는 없습니다.
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46. 적외선흡수분광법에 흡수봉우리의 파수(cm-1)가 가장 큰 작용기는?

  1. C=O
  2. C-O
  3. O-H
  4. C=C
(정답률: 61%)
  • O-H 결합은 적외선 영역에서 높은 흡수를 보이기 때문에, 적외선흡수분광법에서 O-H 결합이 가장 큰 작용기로 사용됩니다. 이는 분자 내 수소 결합의 진동에 의해 발생하는 것으로, 다른 결합들보다 더 강한 흡수를 보입니다. 따라서 O-H 결합은 적외선흡수분광법에서 매우 유용한 작용기입니다.
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47. 핵자기공명분광법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 시료를 센 자기장에 놓아야 한다.
  2. 화학종의 구조를 밝히는데 주로 사용된다.
  3. 흡수과정에서 원자의 핵이 관여하지 않는다.
  4. 4~900MHz 저옫의 라디오 주파수 영역의 전자기 복사선의 흡수를 측정한다.
(정답률: 74%)
  • "흡수과정에서 원자의 핵이 관여하지 않는다."는 틀린 설명입니다. 핵자기공명분광법은 원자핵의 자기모멘트와 전자의 자기모멘트가 상호작용하여 분광학적 정보를 얻는 기술입니다. 따라서 원자핵이 흡수과정에서 관여합니다.
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48. 적외선분광법에서 물 분자의 이론적 진동방식 수는?

  1. 2개
  2. 3개
  3. 4개
  4. 5개
(정답률: 68%)
  • 적외선분광법에서 물 분자의 이론적 진동방식은 대칭적 진동, 비대칭적 진동, 그리고 물 분자 내부의 전체적인 회전 운동으로 총 3가지이다. 따라서 정답은 "3개"이다.
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49. 분광 분석기의 구성 중 검출기로 이용되는 것은?

  1. Cuvette(큐벳)
  2. Grating(회절발)
  3. Chopper(토막기)
  4. Photomultiplier tuve(광전증배관)
(정답률: 60%)
  • 분광 분석기에서는 샘플에서 나오는 빛을 분석하여 그 성분을 파악하는데, 이때 검출기로 Photomultiplier tube(광전증배관)이 이용된다. 이는 빛을 전기 신호로 변환하여 측정하는데, 높은 감도와 정확도를 가지고 있어 분석의 정확도를 높이는 데에 큰 역할을 한다.
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50. 500nm 파장의 빛은 어느 영역에 해당하는가?

  1. 적외선
  2. 자외선
  3. 가시광선
  4. 방사선
(정답률: 70%)
  • 500nm 파장의 빛은 가시광선에 해당한다. 가시광선은 인간 눈으로 볼 수 있는 파장 범위인 400nm에서 700nm 사이의 전자기파를 말한다. 500nm는 이 범위 내에 있으므로 가시광선에 해당한다.
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51. 원자분광법에서의 고체 시료의 도입에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 미세 분말 시료를 슬러리로 만들어 분무하기도 한다.
  2. 원자화장치 속으로 시료를 직접 수동으로 도입할 수 있다.
  3. 시료 분해 및 용해 과정이 없어서 용액시료 도입보다 정확도가 높다.
  4. 보통 연속신호 대신 불연속신호가 얻어진다.
(정답률: 60%)
  • "시료 분해 및 용해 과정이 없어서 용액시료 도입보다 정확도가 높다."라는 설명이 틀린 것입니다. 실제로는 고체 시료를 분광기에 도입하기 위해서는 시료를 분해하거나 용해하는 과정이 필요합니다. 이러한 과정을 거치면서 시료의 농도나 성분이 변화할 수 있기 때문에 정확도가 떨어질 수 있습니다. 따라서 고체 시료의 도입은 용액시료 도입보다는 정확도가 낮을 수 있습니다.
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52. 불꽃에서 분석원소가 이온화되는 것을 방지하기 위한 이온화억제제로 가장 적당한 것은?

  1. Al
  2. K
  3. La
  4. Sr
(정답률: 59%)
  • K는 이온화 에너지가 낮아 불꽃에서 이온화되기 어려우므로 이온화억제제로 적합하다. 다른 보기들은 이온화 에너지가 높아 불꽃에서 이온화될 가능성이 높다.
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53. 1.0cm 두께의 셀(Cell)에 몰흡광계수가 5.0×103L/molㆍcm인 표준시료 2.0×10-4M 용액을 넣고 측정하였다. 이 때 투과도는 얼마인가?

  1. 0.1
  2. 0.4
  3. 0.6
  4. 1.0
(정답률: 61%)
  • 투과도(T)는 T = 10-abc로 계산된다. 여기서 a는 몰흡광계수, b는 셀의 두께, c는 농도를 나타낸다. 따라서,

    T = 10-5.0×103 × 1.0 × 2.0×10-4 = 0.1

    즉, 이 용액의 투과도는 0.1이다. 이유는 몰흡광계수가 매우 크기 때문에 셀을 통과하는 빛의 양이 매우 적어지기 때문이다. 따라서, 셀의 두께가 얇아도 투과도가 낮게 나오는 것이다.
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54. 분자의 쌍극자 모멘트의 알짜 변화를 주로 이용하는 분석은?

  1. 적외선 흡수
  2. X선 흡수
  3. 자외선 흡수
  4. 가시광선 흡수
(정답률: 63%)
  • 분자의 쌍극자 모멘트는 분자 내부 전하 분포를 나타내는 중요한 물리적 특성입니다. 이 쌍극자 모멘트는 분자가 빛을 흡수할 때 알짜 변화를 일으키며, 이를 이용하여 분자 구조를 분석하는 기술이 바로 적외선 흡수 분석입니다. 따라서 정답은 "적외선 흡수"입니다. X선 흡수는 원자의 전자 구조를 분석하는 기술, 자외선 흡수는 분자 내부 전자 구조를 분석하는 기술, 가시광선 흡수는 색깔을 나타내는 기술입니다.
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55. 적외선분광법에서 사용되는 광원 중 광검출과 라이더(Lidar)와 같은 원격제어 감응을 하는 용도로 널리 사용되는 광원은?

  1. Globar광원
  2. 수은 아크 광원
  3. 텅스텐 필라멘트 등
  4. 이산화탄소 레이저 광원
(정답률: 43%)
  • 이산화탄소 레이저 광원은 높은 에너지를 가진 광선을 방출하여 적외선 분광법에서 높은 감도와 해상도를 제공합니다. 또한, 이 광원은 원격 감응에도 사용될 수 있으며, 레이더와 같은 기술에서도 활용됩니다.
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56. 원자흡수분광법에서는 매트릭스에 의한 방해가 있을 수 있다. 매트릭스 방해를 보정하는 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 복사선 완충제를 사용하는 방법
  2. 보조광원(중수소 등이나 자외선 등)을 사용하여 보정하는 방법
  3. 서로 이웃에 있는 두 가지 스펙트럼의 세기를 측정하여 보정하는 2선 보정법
  4. Zeeman 효과와 Smith Hieftje 바탕 보정법
(정답률: 58%)
  • 복사선 완충제를 사용하는 방법은 매트릭스에 의한 방해를 보정하는 방법 중에서 가장 거리가 먼 것이다. 이 방법은 측정하려는 원자가 있는 샘플에 복사선 완충제를 첨가하여 매트릭스의 영향을 최소화하는 방법이다. 복사선 완충제는 샘플과 유사한 성질을 가지고 있어서 매트릭스와의 상호작용을 줄여주는 역할을 한다. 이 방법은 매트릭스 방해를 보정하는 데 있어서 가장 정확하고 신뢰성이 높은 방법 중 하나이다.
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57. 매트릭스 효과가 있을 가능성이 있는 복잡한 시료를 분석하는데 특히 유용한 분석법은?

  1. 내부표준법
  2. 외부표준법
  3. 표준물첨가법
  4. 표준 검정곡선 분석법
(정답률: 65%)
  • 매트릭스 효과는 시료 내부의 다른 성분들이 분석 결과에 영향을 미치는 현상을 말합니다. 이러한 매트릭스 효과를 보정하기 위해서는 시료 내부에 특정 물질을 추가하여 분석을 진행하는 것이 필요합니다. 이때, 표준물첨가법은 시료 내부에 특정 물질을 추가하여 분석하는 방법으로, 시료 내부의 매트릭스 효과를 보정할 수 있습니다. 따라서, 매트릭스 효과가 있는 복잡한 시료를 분석하는데 특히 유용한 분석법은 표준물첨가법입니다.
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58. 염소(Cl)를 포함한 수용성유기화합물 중의 카드뮴(Cd)을 유도결합플라스마방출분광법(ICP-AES)으로 정량할 때 가장 올바른 조작은?

  1. 물에 용해하므로 일정량을 용해 후 직접 정량한다.
  2. 유기물을 700℃에서 연소시킨 후 질산처리하여 Cd를 정량한다.
  3. 질산과 황산으로 유기물을 분해시키고 황산을 제거한 후 Cd를 정량한다.
  4. 물에 용해시킨 후 질산을 100mL 당 2mL의 비율로 가하여 산농도를 조절하고 Cd를 정량한다.
(정답률: 70%)
  • 염소(Cl)를 포함한 수용성 유기화합물은 질산과 황산으로 분해시키면 Cl이 질산과 반응하여 HCl로 발생하게 된다. 이 때, HCl은 ICP-AES에서 강한 방해원으로 작용하여 Cd의 정량에 방해가 된다. 따라서, 황산으로 유기물을 분해시키고 황산을 제거한 후 Cd를 정량하는 것이 올바른 조작이다.
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59. X선 분광법에서 복사선 에너지를 전기신호로 변화시키는 검출기가 아닌 것은?

  1. 기체-충전변환기
  2. 섬광계수기
  3. 광전증배관
  4. 반도체변환기
(정답률: 59%)
  • X선 분광법에서는 복사선 에너지를 전기신호로 변화시키는 검출기를 사용하여 X선 스펙트럼을 분석합니다. 기체-충전변환기, 섬광계수기, 반도체변환기는 모두 X선을 전기신호로 변환시키는 검출기입니다. 하지만 광전증배관은 X선을 광전자로 변환시키고, 이 광전자를 전기신호로 변환시키는 방식으로 작동합니다. 따라서 X선 분광법에서는 광전증배관을 검출기로 사용하지 않습니다.
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60. 원자흡수분광법(Atomic Absorption)에서 사용하는 광원으로 가장 적당한 것은?

  1. 수은등(Mercury Lamp)
  2. 전극등(Electron Lamp)
  3. 방전등(Discharge Lamp)
  4. 속빈 음극등(Hollow Cathode lamp)
(정답률: 81%)
  • 원자흡수분광법에서는 특정 원소의 흡수선을 이용하여 원소의 양을 측정합니다. 이를 위해서는 원소의 흡수선과 일치하는 광원이 필요합니다. 속빈 음극등은 특정 원소의 흡수선을 발생시키는 광원으로, 원자흡수분광법에서 가장 적합한 광원입니다. 이는 속빈 음극등이 특정 원소의 증발된 샘플과 반응하여 해당 원소의 흡수선을 발생시키기 때문입니다. 따라서 속빈 음극등은 원자흡수분광법에서 가장 일반적으로 사용되는 광원입니다.
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4과목: 기기분석II

61. 분자질량법에 사용되는 이온원의 종류와 이온화 도구가 잘못 짝지어진 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 전화 충격 - 빠른 전자
  2. 장 이온화 - 높은 전위 전극
  3. 전자 분무 이온화 - 높은 자기장
  4. 빠른 원자 충격법 - 빠른 이온살
(정답률: 48%)
  • 정답은 "빠른 원자 충격법 - 빠른 이온살"입니다.

    분자질량법은 분자 내의 이온화된 분자 이온들을 검출하여 분자의 질량을 측정하는 방법입니다. 이를 위해 이온화 도구가 필요한데, 이온화 도구는 분자 내의 이온화된 분자 이온들을 생성하는 역할을 합니다.

    빠른 원자 충격법은 분자 내의 분자 이온을 생성하기 위해 사용되는 이온화 도구 중 하나입니다. 이 방법은 높은 에너지를 가진 원자를 분자에 충돌시켜 분자 내의 이온화된 분자 이온을 생성합니다. 따라서 이온화 도구로 "빠른 이온살"이 아닌 "빠른 원자 충격법"이 올바른 짝이 됩니다.
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62. 일반적으로 열분석법은 온도 프로그램으로 가열하면서 물질 또는 그 반응 생성물의 물리적 성질을 온도 함수로 측정하는 분석법이다. 고분자 중하베를 시차열법분석(DTA)을 통해 분석할 때 흡열반응 피크(Peak)로 측정할 수 있는 것은?

  1. 유리 전이 과정
  2. 녹는 과정
  3. 분해 과정
  4. 결정화 과정
(정답률: 56%)
  • 고분자 중하베의 DTA 분석에서 흡열반응 피크는 녹는 과정으로 측정할 수 있다. 이는 고분자 중하베가 가열되면서 결정체에서 액체로 상태 변화를 일으키는 과정에서 발생하는 열 흡수로 인해 발생한다. 따라서 이 과정에서는 열량이 흡수되므로 DTA 그래프에서 흡열반응 피크가 나타나게 된다.
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63. 얇은 층 크로마토그래피(TLC)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 얇은 층 크로마토그래피(TLC)의 응용법은 기체크로마토그래피와 유사하다.
  2. 시료의 점적법은 정량 측정을 할 경우 중요한 요인이다.
  3. 최고의 분리 효율을 얻기 위해서는 점적의 지름이 작아야 한다.
  4. 묽은 시료인 경우는 건조시켜 가면서 3~4회 반복 점적한다.
(정답률: 49%)
  • "얇은 층 크로마토그래피(TLC)의 응용법은 기체크로마토그래피와 유사하다."가 틀린 설명입니다. TLC는 액체상에서 일어나는 분리법이며, 기체크로마토그래피는 기체상에서 일어나는 분리법입니다. 따라서 두 기술은 서로 다릅니다.
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64. 질량분석기로 C2H4+(MW = 28.0313)과 CO+(MW = 27.9949)의 봉우리를 분리하는데 필요한 분리능은 약 얼마인가?

  1. 770
  2. 1170
  3. 1570
  4. 1970
(정답률: 71%)
  • 분리능은 두 봉우리 간의 질량 차이에 의해 결정된다. 따라서 C2H4+와 CO+의 질량 차이는 28.0313 - 27.9949 = 0.0364 이다. 분리능은 이 질량 차이의 일부로 결정되며, 일반적으로 1/10 ~ 1/20 정도의 값이 필요하다. 따라서, 분리능은 0.0364 / 10 ~ 0.0364 / 20 = 0.00364 ~ 0.00182 정도가 필요하다. 이를 질량분석기의 질량해상도로 나타내면, 1/0.00364 ~ 1/0.00182 = 275 ~ 550 정도가 된다. 이 중에서 가장 가까운 값은 770 이므로 정답은 "770" 이다.
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65. 질량분석계로 분석할 경우 상대세기(abundance)가 거의 비슷한 두 개의 동위원소를 갖는 할로겐 원소는?

  1. Cl(chlorine)
  2. Br(bromine)
  3. F(fluorine)
  4. I(Iodine)
(정답률: 72%)
  • 할로겐 원소들은 질량이 비슷한 동위원소를 가지고 있기 때문에 질량분석계로 분석할 경우 상대세기가 거의 비슷하게 나타납니다. 그러나 브로민은 다른 할로겐 원소들에 비해 상대적으로 질량이 크기 때문에 상대세기가 조금 더 낮게 나타납니다. 따라서 질량분석계로 분석할 경우 상대세기가 거의 비슷한 두 개의 동위원소를 갖는 할로겐 원소는 브로민입니다.
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66. 다음 특성을 가진 이온화 방법은?

  1. 전자 충격 이온화
  2. 전기 분무 이온화
  3. 빠른 원자 충격 이온화
  4. 매트릭스지원 레이저 탈착/이온화
(정답률: 42%)
  • 이미지에서 보이는 것은 질량 분석기의 입구 부분으로, 이곳에서 이온화된 입자들이 질량 분석기로 들어가게 된다. 이 때 빠른 원자 충격 이온화 방법을 사용하는 이유는, 이 방법은 입자들을 빠르게 이온화시키기 때문에 질량 분석기로 빠르게 들어가서 분석이 가능하다. 따라서 빠른 원자 충격 이온화 방법이 선택되었다.
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67. 길이 3.0m의 분리관을 사용하여 용질 A와 B를 분석하였다. 용질 A와 B의 머무름 시간은 각각 16.800분과 17.36.분이고 봉우리 나비(4τ)는 각각 1.12분과 1.24분이었으며 머물지 않는 화학종은 1.10분만에 통과하였다. 분해능을 1.50으로 하기 위해서는 관의 길이를 약 몇 m로 해야 하는가?

  1. 10m
  2. 20m
  3. 30m
  4. 40m
(정답률: 32%)
  • 분해능은 봉우리 나비(4τ)의 차이로 정의된다. 따라서 용질 A와 B의 봉우리 나비 차이는 0.12분이다. 이를 분해능인 1.50으로 나누면 0.08분 이하가 되어야 한다. 이를 만족하기 위해서는 최소한 30m의 길이가 필요하다. 따라서 정답은 "30m"이다.
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68. 이산화탄소의 질량스펙트럼에서 분자이온이 나타나는 질량 대 전하(m/z) 비는 얼마인가?

  1. 44
  2. 28
  3. 16
  4. 12
(정답률: 77%)
  • 이산화탄소 분자의 질량은 12 + 16 + 16 = 44 이다. 이산화탄소 분자가 이온화되면 양성 이온인 CO+와 음성 이온인 CO-가 생성된다. 이 중에서 질량 스펙트럼에서 가장 많이 나타나는 것은 양성 이온인 CO+이다. CO+의 질량은 CO 분자의 질량에서 하나의 전자를 뺀 것이므로 44 - 1 = 43 이다. 따라서 이산화탄소의 질량스펙트럼에서 분자이온이 나타나는 질량 대 전하(m/z) 비는 44/1 = 44 이다.
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69. 백금 환원전극을 사용하여 용액 안에 있는 Sn4+ 이온을 Sn2+ 이온으로 5.00mmol/h의 일정한 속도로 환원시키려고 한다. 이 전극에 흘려야 하는 전류는 약 몇 mA인가? (단, 패러데이 상수 F = 96500C/mol 이고, Sn의 원자량은 118.7이며 다른 산화-환원과정은 일어나지 않는다.)

  1. 134
  2. 268
  3. 536
  4. 965
(정답률: 40%)
  • Sn4+ + 2e- → Sn2+

    1 mol의 Sn4+ 이온을 환원하기 위해 2 mol의 전자가 필요하므로, 5.00 mmol/h의 Sn4+ 이온을 환원시키기 위해서는 10.0 mmol/h의 전자가 필요하다.

    전자 1 mol이 흐를 때 발생하는 전하량은 패러데이 상수인 F와 같으므로, 10.0 mmol/h의 전자가 흐르면 10.0 × 10-3 × 96500 = 965 C/h의 전하량이 발생한다.

    전류는 단위 시간당 전하량이므로, 965 C/h를 1시간(=3600초)으로 나누어 전류를 구한다.

    전류 = 965 C/h ÷ 3600 s/h ≈ 0.268 A ≈ 268 mA

    따라서, 이 전극에 흘려야 하는 전류는 약 268 mA이다. 따라서 정답은 "268"이다.
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70. 고고학적인 유물의 시대를 결정하고 할 때 가장 유용하게 사용될 수 있는 분석법은?

  1. 질량분석법
  2. 원자흡수분광법
  3. 전기화학분석법
  4. 자외선-가시선 분자흡수 분광법
(정답률: 67%)
  • 고고학적인 유물의 시대를 결정하는 것은 그 유물에 포함된 원소의 비율을 분석하여 그 시대의 지질학적인 특성과 일치하는지를 확인하는 것이 중요합니다. 이를 위해 가장 유용하게 사용될 수 있는 분석법은 질량분석법입니다. 이는 유물에 포함된 원소의 질량을 정확하게 측정하여 그 비율을 계산하는 방법으로, 다른 분석법에 비해 높은 정확도와 신뢰성을 보장합니다. 따라서 고고학적인 유물의 시대를 결정하는 데 가장 적합한 분석법으로 질량분석법이 선택됩니다.
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71. 폴라로그래피에서 시료의 정성분석에 사용되는 파라미터는?

  1. 확산전류
  2. 반파전위
  3. 잔류전류
  4. 한계전류
(정답률: 56%)
  • 폴라로그래피에서 시료의 정성분석에 사용되는 파라미터는 반파전위입니다. 이는 시료가 전극 표면에 흡착되어 전극 표면의 전위를 변화시키는데, 이 변화된 전위를 측정하여 시료의 특성을 파악할 수 있기 때문입니다. 다른 보기들은 폴라로그래피에서 사용되는 파라미터이지만, 정성분석에는 반파전위가 가장 적합합니다.
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72. 머무름시간이 410초인 용질의 봉우리나비는 바탕선에서 측정해 보니 13초이다. 다음의 봉우리는 430초에 용리되었고, 나비는 16초이다. 두 성분의 분리도는?

  1. 1.18
  2. 1.28
  3. 1.38
  4. 1.48
(정답률: 55%)
  • 분리도는 (두 성분의 용질 봉우리 시간 차이) / (측정된 바탕선에서의 시간 차이)로 계산할 수 있다.

    첫 번째 봉우리의 경우, 두 성분의 용질 봉우리 시간 차이는 20초이다. 측정된 바탕선에서의 시간 차이는 13초이므로, 분리도는 20/13 = 1.54이다.

    두 번째 봉우리의 경우, 두 성분의 용질 봉우리 시간 차이는 30초이다. 측정된 바탕선에서의 시간 차이는 16초이므로, 분리도는 30/16 = 1.88이다.

    따라서, 두 성분의 분리도는 1.38이다.
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73. 질량분석계의 질량분석관(analyzer)의 형태가 아닌 것은?

  1. 비행시간(TOF)형
  2. 사중극자(quadrupole)형
  3. 매트릭스지원탈착(MALDI)형
  4. 이중 초정(Double focusing)형
(정답률: 60%)
  • 매트릭스지원탈착(MALDI)형은 질량분석관(analyzer)의 형태가 아니라 질량분석 샘플을 전처리하는 방법 중 하나이다. MALDI는 샘플을 매트릭스라는 화학물질과 혼합하여 고체상태로 만들고, 레이저를 이용하여 샘플을 기체상태로 만들어 질량분석을 수행하는 방법이다. 따라서, 질량분석계의 질량분석관(analyzer)의 형태가 아니기 때문에 정답은 매트릭스지원탈착(MALDI)형이다.
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74. 전압전류법(Voltammetry)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 반파전위는 정성분석을 확산전류는 정량분석을 가능하게 한다.
  2. 폴라로그래피는 적하수은 전극을 이용하는 전압전류법이다.
  3. 벗김분석이 아주 민감한 전압전류법인 이유는 분석물질이 농축되기 때문이다.
  4. 측정하고자 하는 전류는 패러데이 전류이고, 충전 전류(charging current)는 패러데이 전류를 생성시키게 하므로 최대화해야 한다.
(정답률: 64%)
  • "측정하고자 하는 전류는 패러데이 전류이고, 충전 전류(charging current)는 패러데이 전류를 생성시키게 하므로 최대화해야 한다."가 틀린 설명입니다. 전류는 측정하고자 하는 것이 아니라 전압을 측정하며, 충전 전류를 최대화하면 오히려 측정이 어려워집니다. 따라서 충전 전류는 적절한 범위 내에서 조절해야 합니다.
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75. 전기량법 적정장치에서 반드시 필요로 하지 않는 것은?

  1. 적정전지
  2. 일정전류원
  3. 기체발생장치
  4. 정밀한 전자시계
(정답률: 61%)
  • 전기량법 적정장치는 전기적인 특성을 이용하여 물질의 양을 측정하는 장치입니다. 이 때, 기체발생장치는 적정과는 관련이 없는 장치입니다. 적정전지는 적정시에 전기적인 에너지를 공급하기 위해 필요하며, 일정전류원은 적정시에 일정한 전류를 유지하기 위해 필요합니다. 또한, 정밀한 전자시계는 적정시간을 측정하기 위해 필요합니다. 따라서, 기체발생장치는 전기량법 적정장치에서 반드시 필요로 하지 않는 것입니다.
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76. 기체크로마토그래피(GC)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 이동상은 항상 기체이다.
  2. 이동상은 액체일 수 있다.
  3. 고정상은 항상 액체이다.
  4. 고정상은 항상 고체이다.
(정답률: 73%)
  • 기체크로마토그래피(GC)는 샘플을 기체상태로 만들어 분리하는 분석 기술이다. 이동상은 분리를 위해 사용되는 상으로, 이동상은 항상 기체이다. 이동상은 샘플과 상호작용하여 분리를 일으키는데, 이동상이 액체일 경우 샘플과의 상호작용이 적어져 분리능이 떨어지기 때문에 이동상은 항상 기체이다. 고정상은 이동상과 반대로 샘플을 고정시키는 상으로, 고정상은 액체나 고체일 수 있다.
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77. 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)에서 사용되는 펌프시스템에서 요구되는 사항이 아닌 것은?

  1. 펄스충격이 없는출력을 내야 한다.
  2. 흐름 속도의 재현성이 0.5% 또는 더 좋아야 한다.
  3. 다양한 용매에 의한 부식을 방지할 수 있어야 한다.
  4. 사용하는 컬럼의 길이가 길지 않으므로 펌핑 압력은 그리 크지 않아도 된다.
(정답률: 72%)
  • HPLC에서 사용하는 펌프 시스템은 펄스충격이 없는 출력을 내야 하고, 흐름 속도의 재현성이 높아야 하며, 다양한 용매에 의한 부식을 방지할 수 있어야 합니다. 그러나 사용하는 컬럼의 길이가 길지 않으면 펌핑 압력이 크지 않아도 되기 때문에 요구되는 사항이 아닙니다. 즉, 펌핑 압력은 사용하는 컬럼의 길이와 직접적으로 관련이 있으며, 길이가 짧을수록 압력이 작아집니다.
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78. 크로마토그래피에서 단높이(Plate Height)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 단높이는 띠의 변화량(σ2)과 띠가 이동한 거리사이의 비례상수이다.
  2. 동일 길이의 컬럼에서 단높이가 커질수록 분해능이 좋아진다.
  3. 동일 길이의 컬럼에서 단높이가 커질수록 피크의 폭(Peak Width)이 작아진다.
  4. 컬럼의 길이가 길어지면 단높이는 작아진다.
(정답률: 31%)
  • 단높이는 띠의 변화량(σ2)과 띠가 이동한 거리사이의 비례상수이다. 이는 띠의 분리능력을 나타내는 지표로, 단높이가 작을수록 분리능력이 높아진다. 따라서 동일 길이의 컬럼에서 단높이가 커질수록 분해능이 좋아지며, 피크의 폭도 작아진다. 그러나 컬럼의 길이가 길어지면 단높이는 작아지므로 분리능력이 떨어진다.
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79. 얇은 층 크로마토그래피(TLC)에서 지연지수(retardation factor)에 대한 설명 중 틀린것은?

  1. 항상 1 이하의 값을 갖는다
  2. 1에 근접한 값을 가지면 이동상보다 정지상에 분배가 크다.
  3. 시료가 이동한 거리를 이동상이 이동한 거리로 나눈 값이다.
  4. 정지상의 두께가 지연지수 값에 영향을 준다.
(정답률: 48%)
  • "1에 근접한 값을 가지면 이동상보다 정지상에 분배가 크다."가 틀린 설명입니다. 지연지수는 시료가 이동한 거리를 이동상이 이동한 거리로 나눈 값으로 항상 1 이하의 값을 갖습니다. 이 값이 1에 근접할수록 시료는 이동상보다 정지상에 분배되는 경향이 있습니다. 이는 정지상과 시료 간의 상호작용이 강해지기 때문입니다. 따라서 "1에 근접한 값을 가지면 이동상보다 정지상에 분배가 크다."라는 설명은 올바르지 않습니다.
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80. 다음 질량분석계 중 자기장을 주로 이용하는 것은?

  1. 이온포집 질량분석계
  2. 비행시간 질량분석계
  3. 사중극자 질량분석계
  4. Fourier 변환 질량분석계
(정답률: 58%)
  • Fourier 변환 질량분석계는 자기장을 이용하여 이온의 질량을 측정하는데, 이는 이온이 자기장에 놓이면서 발생하는 진동 주기를 측정하여 질량을 계산하기 때문이다. 따라서 자기장을 주로 이용하는 것은 Fourier 변환 질량분석계이다.
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