화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2018-03-04)

화학분석기사(구) 2018-03-04 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2018-03-04 기출문제)

목록

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: 86%)
  • 르샤틀리에 원리에 따라 기체 반응에서 압력을 증가시키면, 압력을 낮추기 위해 기체의 몰수가 감소하는 방향으로 평형이 이동합니다.
    제시된 반응 $3\text{H}_2(g) + \text{N}_2(g) \leftrightarrow 2\text{NH}_3(g)$에서 반응물은 4몰, 생성물은 2몰이므로 몰수가 감소하는 오른쪽으로 평형이 이동합니다.
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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: 75%)
  • 아세틸렌의 연소 반응식을 통해 생성되는 이산화탄소의 몰수를 구한 뒤, 표준 상태의 몰부피를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = n_{C_{2}H_{2}} \times 2 \times 22.4$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{1.00}{26} \times 2 \times 22.4$
    ③ [최종 결과] $V = 1.725$
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3. 화학식과 그 명칭을 잘못 연결한 것은?

  1. C3H8 - 프로판
  2. C4H10 - 펜탄
  3. C6H14 - 헥산
  4. C8H18 - 옥탄
(정답률: 90%)
  • 알케인 계열의 명칭은 탄소 수에 따라 결정됩니다.
    $\text{C}_4\text{H}_{10}$은 탄소가 4개이므로 부탄이며, 펜탄은 탄소가 5개인 $\text{C}_5\text{H}_{12}$를 의미합니다.
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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: 80%)
  • 몰랄 농도는 용매 $1\text{kg}$에 녹아 있는 용질의 몰수로 정의합니다. 질산($\text{HNO}_3$)의 분자량은 $63\text{g/mol}$이며, 용매인 물의 질량을 $\text{kg}$ 단위로 환산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{\text{용질의 몰수}}{\text{용매의 질량}(\text{kg})}$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{23 / 63}{200 / 1000}$
    ③ [최종 결과] $m = 1.825$
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5. 다음 반응에 대한 평형상수 Kc를 옳게 나타낸 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

(정답률: 77%)
  • 평형상수 $K_c$는 생성물의 농도 곱을 반응물의 농도 곱으로 나눈 값으로 정의하며, 이때 순수한 고체나 액체의 농도는 $1$로 간주하여 식에서 제외합니다.
    주어진 반응식 $\text{NH}_4\text{NO}_3(s) \leftrightarrow \text{N}_2\text{O}(g) + 2\text{H}_2\text{O}(g)$에서 $\text{NH}_4\text{NO}_3$는 고체이므로 제외하고, 생성물인 기체 성분들만 고려합니다.
    ① [기본 공식] $K_c = \frac{[\text{생성물}]^{\text{계수}}}{[\text{반응물}]^{\text{계수}}}$
    ② [숫자 대입] $K_c = \frac{[\text{N}_2\text{O}]^1 [\text{H}_2\text{O}]^2}{1}$
    ③ [최종 결과] $K_c = [\text{N}_2\text{O}][\text{H}_2\text{O}]^2$
    따라서 정답은 입니다.
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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: 81%)
  • 가장 일반적인 수소 원자($^1$H)는 1개의 양성자와 1개의 전자로만 구성되어 있으며, 중성자는 가지고 있지 않습니다.

    오답 노트
    수소이온($H^+$): 전자를 잃어 양전하를 띰
    양성자: 수소 원자에서 전자가 빠져나간 상태와 동일함
    동위원소: 중성자 수가 다른 중수소, 삼중수소가 존재함
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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: 75%)
  • 산화는 전자를 잃는 반응이고, 환원은 전자를 얻는 반응입니다. $\text{NaBr}$과 $\text{Cl}_2$의 반응에서 $\text{Br}^-$이온은 전자를 잃고 $\text{Br}_2$가 되며, $\text{Cl}_2$ 분자는 전자를 얻어 $\text{Cl}^-$이온이 됩니다.
    따라서 산화 반응은 $2\text{Br}^- \rightarrow \text{Br}_2 + 2\text{e}^-$, 환원 반응은 $\text{Cl}_2 + 2\text{e}^- \rightarrow 2\text{Cl}^-$ 입니다.
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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: 84%)
  • 각 원소의 질량 백분율을 원자량으로 나누어 몰수 비를 구한 뒤, 가장 작은 정수비로 환산하여 실험식을 결정합니다.
    ① [기본 공식]
    $$몰수비 = \frac{질량\%}{원자량}$$
    ② [숫자 대입]
    $$C : H : O = \frac{40.9}{12} : \frac{4.6}{1.0} : \frac{54.5}{16.0} = 3.41 : 4.6 : 3.41 = 1 : 1.35 : 1$$
    ③ [최종 결과]
    $$C_{3}H_{4}O_{3}$$
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9. 다음 중 물에 대한 용해도가 가장 낮은 물질은?

  1. CH3CHO
  2. CH3COCH3
  3. CH3OH
  4. CH3Cl
(정답률: 56%)
  • 물은 강한 극성 용매이므로, 극성이 큰 물질일수록 용해도가 높고 비극성일수록 낮습니다. $CH_{3}Cl$은 다른 보기들에 비해 극성이 매우 낮아 물에 대한 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: 66%)
  • 화합물 $\text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3$는 구조 내에 에스테르기인 $-\text{COO}-$를 포함하고 있으므로 에스테르류에 해당합니다.

    오답 노트
    카복시산류: $-\text{COOH}$ 포함
    알데하이드류: $-\text{COH}$ 포함
    에테르류: $-\text{O}-$ 포함
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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: 83%)
  • 알코올의 구조와 명칭을 구분하는 문제입니다. 이소프로필알코올은 탄소 3개 중 가운데 탄소에 히드록시기가 결합한 $\text{CH}_3\text{-CH(OH)-CH}_3$ 구조를 가집니다.

    오답 노트
    $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-OH}$: 에탄올
    $\text{CH}_3\text{-CH(OH)-CH}_2\text{-CH}_3$: sec-부틸알코올
    $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-OH}$: 프로필알코올
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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: 62%)
  • 산-염기 반응의 정의와 유기 화합물의 반응성을 묻는 문제입니다. 에탄올($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$)과 폼산($\text{HCOOH}$)이 반응하면 산-염기 반응이 아니라 탈수축합반응이 일어나 에스테르와 물이 생성됩니다.
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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: 46%)
  • 라울의 법칙을 적용하여 액체 혼합물의 전체 증기압을 구하는 문제입니다. 각 성분의 몰분율과 순수 증기압의 곱의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{\text{total}} = (P_1 \times X_1) + (P_2 \times X_2)$
    ② [숫자 대입] $P_{\text{total}} = (23.88 \times \frac{5.56}{5.56 + 0.65}) + (61.2 \times \frac{0.65}{5.56 + 0.65})$
    ③ [최종 결과] $P_{\text{total}} = 27.7$
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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: 88%)
  • 주기율표의 구성과 원소의 분류에 관한 문제입니다. 2A족 원소는 알칼리토금속으로 분류되며, 전이금속은 d 오비탈에 전자가 채워지는 3족에서 12족까지의 원소를 의미합니다.

    오답 노트
    원자번호 증가 순서 배치: 주기율표의 기본 원리
    세로열 유사 성질: 같은 족 원소들의 공통 특성
    1A족 알칼리금속: 수소를 제외한 1족 원소의 명칭
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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: 71%)
  • 용액의 밀도와 질량백분율을 이용하여 몰농도를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{10 \times \text{밀도} \times \text{질량백분율}}{\text{분자량}}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{10 \times 1.188 \times 37}{36.46}$
    ③ [최종 결과] $M = 12.1$
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16. 다음의 반응에서 산화되는 물질은 무엇인가?

  1. Br-
  2. Cl2
  3. Br2
  4. Cl2, Br2
(정답률: 83%)
  • 산화는 물질이 전자를 잃는 반응을 의미합니다. 제시된 반응식 에서 $Br^{-}$가 $Br_{2}$로 변하며 전자를 내놓으므로 $Br^{-}$가 산화되는 물질입니다.
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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 때 핵의 양성자 수가 변해야 한다.
(정답률: 90%)
  • 이온은 중성 원자가 전자를 얻거나 잃음으로써 형성되는 입자입니다. 이 과정에서 원자핵 내부의 양성자 수는 절대 변하지 않으며, 오직 전자의 수만 변화합니다.
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18. 다음 원자나 이온 중 짝짓지 않은 3개의 홀전자를 가지는 것은?

  1. N
  2. O
  3. Al
  4. S2-
(정답률: 84%)
  • 원자의 전자 배치를 통해 홀전자 수를 확인합니다. 질소($N$)는 원자 번호 7번으로 전자 배치가 $1s^{2} 2s^{2} 2p^{3}$이며, $2p$ 오비탈에 3개의 홀전자가 존재합니다.

    오답 노트
    산소($O$): 홀전자 2개
    알루미늄($Al$): 홀전자 1개
    황화 이온($S^{2-}$): 홀전자 0개
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19. 유기화합물의 작용기 구조를 나타낸 것 중 틀린 것은?

  1. 케톤 :
  2. 아민 :
  3. 알데히드 :
  4. 에스테르 :
(정답률: 76%)
  • 아민의 작용기는 질소 원자가 탄소나 수소와 결합한 $-NH_{2}$ 형태여야 합니다. 구조는 아민의 일반적인 작용기 구조와 일치하지 않으므로 틀린 설명입니다.
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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: 89%)
  • 아보가드로 수는 탄소($\text{C}$) $12.0\text{g}$ 속에 들어 있는 탄소 원자의 개수를 정의한 것입니다.

    오답 노트
    수소 $12.0\text{g}$ 속의 수소원자 수: 아보가드로 수의 정의는 탄소($\text{C}$) 기준임
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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: 69%)
  • 금속지시약은 금속 이온과 결합하여 색을 나타내야 하며, 적정제인 EDTA가 금속 이온을 뺏어올 수 있도록 EDTA-금속 착물보다 안정도 상수가 작아야 합니다. 또한, 지시약의 농도가 너무 진하면 금속 이온과 너무 강하게 결합하여 종말점 확인이 어려우므로 매우 소량만 사용해야 합니다.
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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: 55%)
  • 화학 반응식에서 $\text{Hg}_2^{2+}$와 $\text{Cl}^-$의 반응 계수비가 $1:2$이므로, 필요한 $\text{Cl}^-$의 몰수는 $\text{Hg}_2^{2+}$ 몰수의 2배가 되어야 합니다.
    ① [기본 공식] $M_1 V_1 \times 2 = M_2 V_2$
    ② [숫자 대입] $0.1000 \times 20.00 \times 2 = 0.1000 \times V_2$
    ③ [최종 결과] $V_2 = 40$ mL
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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: 74%)
  • 부피분석은 적정법과 같이 반응하는 시약의 부피를 측정하여 정량하는 방법입니다. 젤 투과에 의한 단백질 분석은 분자 크기에 따라 분리하는 방법으로, 정량보다는 정성분석에 가깝습니다.
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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: 72%)
  • 용액의 밀도와 질량 백분율을 이용하여 용액 1L에 포함된 용질의 질량을 구한 뒤, 이를 몰 질량으로 나누어 몰 농도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{d \times \% \times 1000}{Mw}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{1.46 \times 0.46 \times 1000}{80.9}$
    ③ [최종 결과] $M = 8.30$ mol/L
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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: 42%)
  • 공통이온 효과가 적용된 용해도곱 문제입니다. $\text{NaI}$에 의해 이미 $\text{I}^-$이온이 존재하므로, $\text{PbI}_2$가 녹아 나오는 $\text{I}^-$의 양은 무시할 수 있을 만큼 작다고 가정하여 계산합니다.
    $$\text{PbI}_2(s) \rightleftharpoons \text{Pb}^{2+}(aq) + 2\text{I}^-(aq), K_{sp} = 7.9 \times 10^{-9}$$
    ① [기본 공식] $K_{sp} = [\text{Pb}^{2+}] [\text{I}^-]^2$
    ② [숫자 대입] $7.9 \times 10^{-9} = x \times (0.030)^2$
    ③ [최종 결과] $x = 8.8 \times 10^{-6}$
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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: 57%)
  • 활동도를 고려한 $\text{pH}$ 계산 문제입니다. 물의 이온곱 상수 $K_w$는 농도가 아닌 활동도의 곱으로 일정하며, $\text{pH}$는 수소 이온의 활동도를 기준으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $K_w = (\gamma_{H^+} [H^+]) \times (\gamma_{OH^-} [OH^-])$
    ② [숫자 대입] $1 \times 10^{-14} = (0.83 \times x) \times (0.76 \times x)$
    ③ [최종 결과] $\text{pH} = -\log(0.83 \times 1.259 \times 10^{-7}) = 6.98$
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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: 73%)
  • 이온세기는 용액 속에 존재하는 모든 이온의 농도와 전하수의 제곱을 곱하여 합산한 값의 절반입니다. $\text{La}(\text{NO}_3)_3$가 완전히 해리되면 $\text{La}^{3+}$이온 $0.3\text{ M}$과 $\text{NO}_3^-$이온 $0.9\text{ M}$이 생성됩니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{1}{2} \sum c_i z_i^2$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{(0.3 \times 3^2) + (0.9 \times 1^2)}{2}$
    ③ [최종 결과] $I = 1.8$
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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: 50%)
  • ppb 단위의 질량 농도를 몰농도로 변환하는 문제입니다. $1\text{ ppb} = 1\text{ }\mu\text{g/L}$ (수용액 기준)임을 이용하여 질량을 몰수로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{\text{ppb} \times 10^{-6}\text{ g/}\mu\text{g}}{\text{MW} \times 1\text{ L}}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{15 \times 10^{-6}}{78.1 \times 1}$
    ③ [최종 결과] $M = 1.9 \times 10^{-7}$
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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%)
  • 측정 전압은 분석 전극과 기준 전극의 전위차입니다. 기준 전극이 바뀌면 그 전위차만큼 측정값이 변하므로, 두 기준 전극의 표준환원전위 차이를 기존 측정값에서 보정해주어야 합니다.
    ① [기본 공식] $E_{new} = E_{old} - (E_{SCE} - E_{Ag/AgCl})$
    ② [숫자 대입] $E_{new} = 0.284 - (0.241 - 0.197)$
    ③ [최종 결과] $E_{new} = 0.240$
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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: 72%)
  • 왕수에서 금($\text{Au}$)이 녹을 때, 질산에 의해 산화되어 생성된 금 이온($\text{Au}^{3+}$)이 염화 이온($\text{Cl}^{-}$)과 결합하여 안정한 착이온($[\text{AuCl}_4]^{-}$)을 형성함으로써 금이 계속해서 용해됩니다.
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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: 87%)
  • 분석물질에 표준용액을 과량으로 가해 반응시킨 후, 남은 미반응 표준용액의 양을 다른 표준용액으로 적정하여 분석물질의 양을 역산하는 방법을 역적정법이라고 합니다.
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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: 83%)
  • 브뢴스테드-로우리 정의에 따라 산은 양성자($H^{+}$)를 주는 물질, 염기는 받는 물질입니다.
    반응식 $\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^-$에서 $\text{NH}_3$는 $H^{+}$를 받아 $\text{NH}_4^{+}$가 되므로 염기-짝산 쌍이며, $\text{H}_2\text{O}$는 $H^{+}$를 내어 $\text{OH}^{-}$가 되므로 산-짝염기 쌍입니다.
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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: 74%)
  • 이온세기가 매우 작은 묽은 용액에서는 이온 간의 상호작용이 무시될 수 있어 활동도계수가 $1$에 수렴하며, 이때 활동도는 농도와 거의 같아집니다.

    오답 노트
    활동도는 농도나 온도에 관계없이 일정하다: 농도와 온도의 함수이므로 변합니다.
    활동도는 활동도계수를 농도의 제곱으로 나눈 값이다: 활동도계수와 농도의 곱으로 나타냅니다.
    이온의 활동도계수는 전하량과 이온세기에 비례한다: 이온세기가 증가할수록 활동도계수는 감소하는 경향이 있습니다.
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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: 75%)
  • 탄산나트륨이 완전히 건조되지 않아 물이 포함되어 있으면, 동일한 질량을 취했을 때 실제 탄산나트륨의 양(몰수)은 무수물일 때보다 적습니다. 하지만 실험자는 이를 무수물로 간주하고 계산하므로, 적정 시 소모되는 $\text{HCl}$의 양에 비해 탄산나트륨의 농도를 높게 설정하게 되어 결과적으로 $\text{HCl}$의 농도가 실제보다 높게 계산됩니다.
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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: 64%)
  • 중화 적정의 원리에 따라 산의 당량수와 염기의 당량수는 동일합니다.
    ① [기본 공식] $N \times V = N' \times V'$
    ② [숫자 대입] $N \times 200\text{mL} = 0.2\text{N} \times 100\text{mL}$
    ③ [최종 결과] $N = 0.1\text{N}$
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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: 63%)
  • 분석물질의 산화상태를 조절하기 위해 예비 산화(과황산이온, 산화은(II), 비스무트산나트륨 등)나 예비 환원(염화주석, 염화크로뮴(II), Jones 환원관, Walden 환원관 등) 방법을 사용합니다. 센 산이나 센 염기를 사용하는 것은 일반적인 산화상태 조절 방법이 아닙니다.
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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: 85%)
  • 산화전극(anode)에서는 전자를 잃는 산화 반응이 일어납니다. $\text{Ag}^+ + \text{e}^- \rightarrow \text{Ag(s)}$ 반응은 전자를 얻는 환원 반응이므로 산화전극에서 일어나는 반응이 아닙니다.
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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: 60%)
  • 표준전극전위는 물질의 세기 성질(intensive property)이므로, 균형 잡힌 반쪽 반응식에서 반응물과 생성물의 몰수와는 무관하게 일정합니다.
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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: 70%)
  • 염화라듐($\text{RaCl}_2$) 내의 염소 양을 정밀하게 측정하여 원자량을 결정하기 위해서는, 시료를 화학적으로 처리하여 안정한 침전물로 만든 뒤 그 질량을 측정하는 무게분석법이 가장 적절합니다.
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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%)
  • 산해리상수($K_a$)는 산이 수용액에서 이온화하여 수소 이온($H^+$)을 내놓는 평형 상태를 나타내는 상수입니다. 메틸아민의 짝산인 메틸암모늄이온($\text{CH}_3\text{NH}_3^+$)이 산으로 작용하여 해리되는 화학평형식은 다음과 같습니다.
    $$\text{CH}_3\text{NH}_3^+ \leftrightarrow \text{CH}_3\text{NH}_2 + H^+$$
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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: 64%)
  • 자외선-가시광선(UV-Visible) 영역의 빛은 적외선보다 에너지가 매우 높기 때문에, 분자 내의 전자를 낮은 에너지 준위에서 높은 에너지 준위로 들뜨게 할 수 있는 에너지를 가지고 있습니다. 따라서 전자 에너지 준위(Electronic Energy Level)가 주로 관여합니다.
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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: 75%)
  • 파수(Wave number)는 단위 길이당 파장의 수로, 파장의 역수입니다. 파장 단위가 $\mu\text{m}$이고 파수 단위가 $\text{cm}^{-1}$일 때, $1\text{cm} = 10,000\mu\text{m}$이므로 다음과 같은 관계가 성립합니다.
    ① [기본 공식] $\text{파수} = \frac{1}{\text{파장}}$
    ② [숫자 대입] $\text{파수} = \frac{1}{\text{파장}(\mu\text{m}) \times 10^{-4}}$
    ③ [최종 결과] $\text{파수} = \frac{10000}{\text{파장}}$
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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: 68%)
  • 전자기 복사선의 에너지는 파장이 길수록(주파수가 낮을수록) 낮아집니다. 가시광선(Visible), 근적외선(Near IR), 적외선(IR), 원적외선(Far IR) 순으로 파장이 길어지므로, 에너지가 가장 낮은 영역은 Far IR spectrum입니다.
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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: 53%)
  • 전열 원자화 방법은 불꽃 원자화에 비해 감도가 뛰어나고 적은 양의 시료나 고체 시료 분석이 가능하다는 장점이 있습니다. 하지만 측정 농도 범위는 보통 $10^{2}$ 정도로 좁은 편이며, $10^{6}$ 정도로 아주 넓다는 설명은 틀린 것입니다.
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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: 67%)
  • 이상적인 변환기는 높은 감도, 빠른 감응시간, 높은 신호-대-잡음비, 넓은 파장 영역의 일정 감응, 최소한의 암전류 출력을 갖추어야 합니다. Nernst 식은 전위차 측정법과 관련된 식으로, 모든 변환기가 반드시 따라야 하는 성질은 아닙니다.
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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%)
  • 적외선 흡수 분광법에서 파수($cm^{-1}$)는 결합의 세기가 강할수록, 원자의 질량이 작을수록 크게 나타납니다. 제시된 작용기 중 O-H 결합이 가장 높은 파수 영역에서 흡수봉우리를 형성합니다.

    오답 노트
    C=O: $1760 \sim 1690 cm^{-1}$
    C-O: $1300 \sim 1050 cm^{-1}$
    C=C: $1680 \sim 1610 cm^{-1}$
    O-H: $3650 \sim 3590 cm^{-1}$
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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 저역의 라디오 주파수 영역의 전자기 복사선의 흡수를 측정한다.
(정답률: 80%)
  • 핵자기공명분광법(NMR)은 외부 자기장 속에서 원자핵의 스핀 상태 변화를 이용하여 분자 구조를 분석하는 방법입니다. 따라서 흡수 과정에서 원자의 핵이 관여하지 않는다는 설명은 틀린 것입니다.
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48. 적외선분광법에서 물 분자의 이론적 진동방식 수는?

  1. 2개
  2. 3개
  3. 4개
  4. 5개
(정답률: 75%)
  • 다원자 분자 중 비직선형 분자의 이론적 진동 방식 수는 $3n-6$ 공식을 사용하여 계산합니다. 물($\text{H}_2\text{O}$)은 원자 수가 $3$개인 비직선형 분자입니다.
    ① [기본 공식] $\text{진동 방식 수} = 3n - 6$
    ② [숫자 대입] $\text{진동 방식 수} = 3 \times 3 - 6$
    ③ [최종 결과] $\text{진동 방식 수} = 3$
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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: 63%)
  • 분광 분석기에서 광전증배관(Photomultiplier tube)은 빛 에너지를 전기적 신호로 변환하고 이를 증폭시켜 측정하는 대표적인 검출기입니다.

    오답 노트
    Cuvette(큐벳): 시료를 담는 용기
    Grating(회절발): 빛을 파장별로 분산시키는 장치
    Chopper(토막기): 연속광을 펄스광으로 변환하는 장치
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50. 500nm 파장의 빛은 어느 영역에 해당하는가?

  1. 적외선
  2. 자외선
  3. 가시광선
  4. 방사선
(정답률: 71%)
  • 가시광선 영역의 파장 범위는 일반적으로 $400\text{nm}$에서 $700\text{nm}$ (또는 $800\text{nm}$) 사이입니다. 따라서 $500\text{nm}$ 파장의 빛은 가시광선 영역에 해당합니다.
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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: 65%)
  • 고체 시료 도입 방식은 시료 분해 및 용해 과정이 생략되어 분석 시간을 단축할 수 있다는 장점이 있지만, 용액 시료 도입에 비해 재현성이 낮고 오차가 크기 때문에 정확도가 더 높다고 할 수 없습니다.
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52. 불꽃에서 분석원소가 이온화되는 것을 방지하기 위한 이온화억제제로 가장 적당한 것은?

  1. Al
  2. K
  3. La
  4. Sr
(정답률: 56%)
  • 이온화 억제제는 분석 원소보다 이온화 에너지가 낮은 원소를 첨가하여 전자 밀도를 높임으로써 분석 원소의 이온화를 방지하며, 주로 $K$와 같은 1족 원소가 사용됩니다.
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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: 64%)
  • Beer-Lambert 법칙을 이용하여 흡광도를 먼저 구한 뒤, 이를 통해 투과도를 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$A = \epsilon b c$$
    $$T = 10^{-A}$$
    ② [숫자 대입]
    $$A = (5.0 \times 10^{3}) \times 1.0 \times (2.0 \times 10^{-4}) = 1.0$$
    $$T = 10^{-1.0}$$
    ③ [최종 결과]
    $$T = 0.1$$
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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%)
  • 적외선 흡수는 분자의 진동 및 회전 전이에 의해 일어나며, 이때 분자의 쌍극자 모멘트에 알짜 변화가 있어야만 적외선을 흡수할 수 있는 원리를 이용합니다.
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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: 49%)
  • 이산화탄소 레이저 광원은 높은 지향성과 강한 에너지를 가지고 있어 광검출 및 라이더(Lidar)와 같은 원격제어 감응 용도로 널리 사용됩니다.
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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: 63%)
  • 복사선 완충제를 사용하는 방법은 매트릭스 방해가 아닌 스펙트럼 방해를 보정하기 위한 방법입니다.

    오답 노트
    보조광원 사용, 2선 보정법, Zeeman 효과 및 Smith Hieftje 바탕 보정법은 모두 매트릭스 방해를 보정하는 유효한 방법입니다.
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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: 73%)
  • 표준물첨가법은 시료 자체에 표준 물질을 직접 첨가하여 검정곡선을 작성하므로, 시료 내의 다른 성분들이 분석 물질의 신호 강도에 영향을 주는 매트릭스 효과를 효과적으로 상쇄시킬 수 있어 복잡한 시료 분석에 매우 유용합니다.
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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: 75%)
  • 염소를 포함한 수용성 유기화합물 내의 카드뮴을 분석할 때는 유기물 매트릭스를 완전히 제거해야 합니다. 따라서 질산과 황산을 이용해 유기물을 완전히 분해(습식 분해)하고, 분석에 방해가 되는 황산을 제거한 후 정량하는 것이 가장 올바른 방법입니다.
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59. X선 분광법에서 복사선 에너지를 전기신호로 변화시키는 검출기가 아닌 것은?

  1. 기체-충전변환기
  2. 섬광계수기
  3. 광전증배관
  4. 반도체변환기
(정답률: 60%)
  • X선 분광법의 검출기는 고에너지 복사선을 측정해야 하므로 기체-충전변환기, 섬광계수기, 반도체변환기가 사용됩니다. 반면 광전증배관은 주로 가시광선이나 자외선 영역의 형광 측정법에 사용되는 검출기입니다.
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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: 85%)
  • 원자흡수분광법은 분석하고자 하는 원소와 동일한 원소로 만들어진 광원을 사용하여 매우 좁은 선폭의 빛을 조사해야 하므로, 속빈 음극등(Hollow Cathode lamp)을 사용하는 것이 가장 적당합니다.
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4과목: 기기분석II

61. 분자질량법에 사용되는 이온원의 종류와 이온화 도구가 잘못 짝지어진 것은?

  1. 전자 충격 - 빠른 전자
  2. 장 이온화 - 높은 전위 전극
  3. 전자 분무 이온화 - 높은 자기장
  4. 빠른 원자 충격법 - 빠른 이온살
(정답률: 53%)
  • 빠른 원자 충격법은 이름 그대로 빠른 이온이 아닌, 제논(Xe)이나 아르곤(Ar)과 같은 빠른 중성 원자를 충돌시켜 이온화하는 방법입니다.
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62. 일반적으로 열분석법은 온도 프로그램으로 가열하면서 물질 또는 그 반응 생성물의 물리적 성질을 온도 함수로 측정하는 분석법이다. 고분자 중합체를 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: 66%)
  • 시차열분석(DTA)에서 물질이 녹는 과정(융해)은 외부로부터 열을 흡수하는 대표적인 흡열반응입니다.

    오답 노트
    결정화 과정: 열을 방출하는 발열반응
    유리 전이 과정 및 분해 과정: 뚜렷한 피크가 나타나지 않음
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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: 60%)
  • 얇은 층 크로마토그래피(TLC)는 고정상과 액체 이동상을 사용하는 분석법이므로, 기체크로마토그래피가 아닌 액체크로마토그래피와 원리가 유사합니다.
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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: 73%)
  • 질량분석기에서 인접한 두 봉우리를 분리하기 위한 분리능은 평균 질량을 두 봉우리 사이의 질량 차이로 나누어 계산합니다.
    $$R = \frac{m}{\Delta m}$$
    $$R = \frac{27.9949}{28.0313 - 27.9949}$$
    $$R = 770$$
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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: 77%)
  • 브롬(bromine)은 자연계에서 $^{79}Br$과 $^{81}Br$ 두 개의 동위원소가 약 50.7%와 49.3%의 비율로 거의 비슷하게 존재하여 질량분석계에서 유사한 세기의 봉우리가 나타납니다.
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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: 49%)
  • 의 특성 중 '큰 에너지의 아르곤을 사용하여 시료를 이온화시킨다'는 점과 '글리세롤 용액 매트릭스'를 사용하는 점은 빠른 원자 충격 이온화(FAST)의 핵심 특징입니다.
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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: 35%)
  • 분해능($R_s$)은 이론단수($N$)의 제곱근에 비례하며, 이론단수는 관의 길이($L$)에 비례합니다. 따라서 분해능을 높이기 위해 필요한 길이는 기존 분해능과 목표 분해능의 비율을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $L_2 = L_1 \times (\frac{R_{s2}}{R_{s1}})^2$
    ② [숫자 대입] $L_2 = 3.0 \times (\frac{1.50}{0.50})^2$
    ③ [최종 결과] $L_2 = 30\text{ m}$
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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: 78%)
  • 질량 스펙트럼에서 분자이온의 $m/z$ 비는 분자량($m$)을 전하수($z$)로 나눈 값입니다. 이산화탄소($\text{CO}_2$)의 분자량은 $44$이며, 분자이온의 전하수는 $1$입니다.
    $$m/z = \frac{44}{1} = 44$$
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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: 42%)
  • 전류는 단위 시간당 흐르는 전하량이며, $\text{Sn}^{4+}$가 $\text{Sn}^{2+}$로 환원될 때는 이온 1몰당 2몰의 전자가 필요합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{n \times F \times v}{t}$ (전류 = 전자수 $\times$ 패러데이 상수 $\times$ 몰속도 / 시간)
    ② [숫자 대입] $I = \frac{2 \times 96500 \times 5.00 \times 10^{-3}}{3600}$
    ③ [최종 결과] $I = 0.268\text{ A} = 268\text{ mA}$
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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: 70%)
  • 고고학적 유물의 연대 측정에는 방사성 동위원소(예: $^{14}C$)의 비율을 정밀하게 측정할 수 있는 질량분석법이 가장 유용하게 사용됩니다.
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71. 폴라로그래피에서 시료의 정성분석에 사용되는 파라미터는?

  1. 확산전류
  2. 반파전위
  3. 잔류전류
  4. 한계전류
(정답률: 64%)
  • 폴라로그래피에서 물질의 고유한 특성값인 반파전위는 성분을 확인하는 정성분석에 사용되며, 확산전류는 농도에 비례하므로 정량분석에 사용됩니다.
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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: 59%)
  • 두 성분의 분리도는 두 봉우리의 머무름 시간 차이를 각 봉우리 너비의 합으로 나눈 값의 2배로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$R_s = \frac{2(t_{R2} - t_{R1})}{W_1 + W_2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$R_s = \frac{2(430 - 410)}{13 + 16}$$
    ③ [최종 결과]
    $$R_s = 1.38$$
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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 초점(Double focusing)형
(정답률: 64%)
  • 질량분석관은 이온을 분리하는 장치로, 비행시간(TOF)형, 사중극자형, 이중 초점형, 자기장 부채꼴형, 이온포착형 등이 있습니다.

    오답 노트
    매트릭스지원탈착(MALDI)형: 분석관이 아니라 시료를 이온화시키는 이온원(Ion Source)의 한 종류입니다.
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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: 67%)
  • 전압전류법에서 측정 대상인 패러데이 전류와 달리, 충전 전류는 잔류전류를 형성하여 확산전류의 정확한 측정을 방해하는 노이즈 역할을 합니다. 따라서 충전 전류는 최대화하는 것이 아니라 최소화해야 합니다.
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75. 전기량법 적정장치에서 반드시 필요로 하지 않는 것은?

  1. 적정전지
  2. 일정전류원
  3. 기체발생장치
  4. 정밀한 전자시계
(정답률: 65%)
  • 전기량법 적정장치의 필수 구성 요소는 일정전류원, 적정전지, 정밀한 타이머(전자시계), 그리고 종말점 검출기입니다. 기체발생장치는 전기량법 적정의 기본 구성 요소가 아닙니다.
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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: 78%)
  • 기체크로마토그래피(GC)는 정의상 이동상으로 반드시 기체를 사용하는 분석법입니다.

    오답 노트
    고정상: 가스-고체 크로마토그래피(GSC)와 가스-액체 크로마토그래피(GLC)가 모두 존재하므로 고체 또는 액체 모두 가능합니다.
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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: 76%)
  • HPLC는 매우 작은 입자의 충전물을 사용하므로 높은 압력이 필요합니다. 일반적으로 $6000\text{psi}$이상의 높은 펌핑 압력을 낼 수 있는 시스템이 요구됩니다.
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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: 38%)
  • 단높이($H$)는 띠의 변화량($\sigma^2$)과 띠가 이동한 거리 사이의 비례상수로 정의됩니다.

    오답 노트
    단높이가 커질수록: 분해능은 감소하고 피크의 폭은 넓어집니다.
    컬럼 길이: 길어지더라도 단높이 자체는 컬럼의 특성이므로 작아지지 않습니다.
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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: 55%)
  • 지연지수($R_f$)는 시료가 이동한 거리를 이동상이 이동한 거리로 나눈 값으로, 항상 1 이하의 값을 가집니다. $R_f$ 값이 1에 근접한다는 것은 시료가 이동상과 함께 거의 끝까지 이동했다는 의미이므로, 정지상보다 이동상에 분배가 더 크다는 것을 뜻합니다.
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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: 57%)
  • Fourier 변환 질량분석계는 강한 자기장 내에서 이온의 세차 운동을 이용하여 질량을 분석하는 장치로, 자기장을 주로 이용합니다.

    오답 노트
    비행시간 질량분석계, 사중극자 질량분석계: 주로 전기장을 이용합니다.
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