화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2018-09-15)

화학분석기사(구) 2018-09-15 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2018-09-15 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 원자 내에서 전자는 불연속적인 에너지 준위에 따라 배치된다. 이러한 주에너지 준위에서 전자가 분포할 확률을 나타낸 공간을 무엇이라 하는가?

  1. 원자핵
  2. Lewis 구조
  3. 전위(potential)
  4. 궤도함수
(정답률: 92%)
  • 주에너지 준위 내에서 전자가 발견될 확률 분포를 수학적으로 나타낸 공간을 궤도함수(오비탈)라고 합니다.
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2. 0.25M NaCl 용액 350mL에는 약 몇 g의 NaCl이 녹아 있는가? (단, 원자량은 Na 22.99g/mol, Cl 35.45g/mol이다.)

  1. 5.11g
  2. 14.6g
  3. 41.7g
  4. 87.5g
(정답률: 82%)
  • 몰 농도와 용액의 부피를 이용해 용질의 몰수를 구한 뒤, NaCl의 화학식량(몰질량)을 곱하여 질량을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $m = M \times V \times Mw$
    ② [숫자 대입] $m = 0.25 \times 0.350 \times (22.99 + 35.45)$
    ③ [최종 결과] $m = 5.11$ g
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3. 다음 산화환원 반응이 산성용액에서 일어난다고 가정할 때, (1), (2), (3), (4)에 알맞은 숫자를 순서대로 나열한 것은?

  1. 8, 16, 4, 16
  2. 8, 4, 4, 3
  3. 6, 3, 3, 3
  4. 8, 4, 4, 4
(정답률: 88%)
  • 산성 용액에서의 산화-환원 반응식 $\text{H}_3\text{AsO}_4\text{(aq)} + (1)\text{H}^+\text{(aq)} + (2)\text{Zn(s)} \rightarrow \text{AsH}_3\text{(g)} + (3)\text{H}_2\text{O}(\ell) + (4)\text{Zn}^{2+}\text{(aq)}$의 계수를 맞추기 위해 산화수 변화를 분석합니다.
    As의 산화수는 $+5$에서 $-3$으로 $8$ 감소하고, Zn의 산화수는 $0$에서 $+2$로 $2$ 증가합니다. 전하량 보존을 위해 Zn은 As의 4배가 필요하며, 이를 바탕으로 원자 수를 맞추면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{H}_3\text{AsO}_4 + 8\text{H}^+ + 4\text{Zn} \rightarrow \text{AsH}_3 + 4\text{H}_2\text{O} + 4\text{Zn}^{2+}$$
    ② [숫자 대입]
    $(1)=8, (2)=4, (3)=4, (4)=4$
    ③ [최종 결과]
    $$8, 4, 4, 4$$
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4. 알데히드(aldehyde)와 케톤(ketone)에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 알데하이드들은 전반적으로 강한 냄새를 풍긴다.
  2. 포름알데하이드는 생물표본 보관에 흔히 사용되는 보존제이다.
  3. 카보닐 작용기는 케톤에는 있으나 알데하이드에는 없다.
  4. 케톤에는 카보닐 작용기에 두 개의 탄소가 결합되어 있다.
(정답률: 83%)
  • 카보닐 작용기($C=O$)는 알데하이드와 케톤 모두가 공통적으로 가지고 있는 핵심 구조입니다. 따라서 카보닐 작용기가 알데하이드에는 없다는 설명은 틀린 내용입니다.
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5. 0℃에서 액체 물의 밀도는 0.9998g/mL이고, Kw 값은 1.14×10-15이다. 액체의 0℃에서의 해리 백분율은 얼마인가?

  1. 3.4×10-8 %
  2. 3.4×10-6 %
  3. 6.1×10-8 %
  4. 7.5×10-8 %
(정답률: 40%)
  • 물의 이온곱 상수 $K_w$를 이용하여 수소 이온 농도를 구하고, 이를 물의 전체 몰 농도로 나누어 해리 백분율을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{해리 백분율} = \frac{\sqrt{K_w}}{\text{물의 농도}} \times 100$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{해리 백분율} = \frac{\sqrt{1.14 \times 10^{-5}}}{55.54} \times 100$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{해리 백분율} = 6.1 \times 10^{-8} \%$$
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6. 다음의 조건하에 있는 Zn/Cu 전지의 전위를 25℃에서 계산하면? (단, 이다.)

  1. 1.06V
  2. 1.63V
  3. 2.12V
  4. 3.18V
(정답률: 72%)
  • 네른스트 식을 이용하여 비표준 상태에서의 전지 전위를 계산합니다.
    주어진 조건: $E^{0}_{Cu^{2+}/Cu} = 0.34\text{V}$, $E^{0}_{Zn^{2+}/Zn} = -0.76\text{V}$, $\text{Zn}^{2+} = 0.05\text{M}$, $\text{Cu}^{2+} = 0.030\text{M}$
    ① [기본 공식] $E = (E^{0}_{cathode} - E^{0}_{anode}) - \frac{0.05916}{n} \log \frac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]}$
    ② [숫자 대입] $E = (0.34 - (-0.76)) - \frac{0.05916}{2} \log \frac{0.05}{0.030}$
    ③ [최종 결과] $E = 1.06$
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7. 땅에 매설한 연료탱크나 송수관의 강철을 녹슬지 않게 하는 데 철보다 활성이 큰 금속을 전선으로 연결한다. 이 때 사용되는 금속과 방법이 알맞게 짝지워진 것은 무엇인가?

  1. Al-산화막 형성
  2. Mg-음극보호
  3. Ag-도금 피막형성
  4. Cu-희생적 산화
(정답률: 72%)
  • 철보다 활성이 큰 금속(예: Mg)을 연결하여 철 대신 부식되게 함으로써 철을 음극으로 보호하는 방법입니다. 이를 음극보호 또는 희생양극법이라고 합니다.
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8. 다음 중 수소의 질량 백분율(%)이 가장 큰 것은?

  1. HCl
  2. H2O
  3. H2SO4
  4. H2S
(정답률: 92%)
  • 각 화합물의 분자량 대비 수소의 질량 비율을 계산하여 비교합니다.
    ① [기본 공식] $\text{질량 백분율} = \frac{\text{성분 원소 질량}}{\text{전체 분자량}} \times 100$
    ② [숫자 대입]
    HCl: $\frac{1}{36.5} \times 100 = 2.74\%$
    H$_{2}$O: $\frac{2}{18} \times 100 = 11.11\%$
    H$_{2}$SO$_{4}$: $$\frac{2}{98} \times 100 = 2.04\%$$
    H$_{2}$S: $\frac{2}{34} \times 100 = 5.88\%$
    ③ [최종 결과] H$_{2}$O의 수소 질량 백분율이 가장 큽니다.
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9. 다음 중 영구기체(상온에서 압축하여 액화할 수 없는 기체)가 아닌 것은?

  1. 수소
  2. 이산화탄소
  3. 질소
  4. 아르곤
(정답률: 71%)
  • 영구기체는 상온에서 아무리 압력을 가해도 액화되지 않는 기체를 말하며, 대표적으로 수소, 질소, 헬륨, 아르곤 등이 있습니다.
    이산화탄소는 상온에서 압축하면 액화될 수 있으므로 영구기체가 아닙니다.
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10. 다음 중 사이클로알칸(cycloalkane)의 화학식에 해당하는 것은?

  1. C2H6
  2. C3H8
  3. C4H10
  4. C6H12
(정답률: 87%)
  • 사이클로알칸의 일반식은 $C_{n}H_{2n}$입니다. $C_{6}H_{12}$는 $n=6$일 때의 일반식을 만족하므로 사이클로알칸에 해당합니다.

    오답 노트
    $C_{2}H_{6}$, $C_{3}H_{8}$, $C_{4}H_{10}$: 일반식 $C_{n}H_{2n+2}$를 따르는 알케인입니다.
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11. 유기화합물의 이름이 틀린 것은?

  1. CH3 -(CH2)4 -CH3:헥산
  2. C2H5OH:에틸알코올
  3. C2H5OC2H5:디에틸에테르
  4. H-COOH:벤조산
(정답률: 86%)
  • $H-COOH$는 탄소 수가 1개인 가장 단순한 카복실산으로 폼산(포름산)이라고 부릅니다.

    오답 노트
    벤조산: $C_6H_5-COOH$ 구조를 가진 방향족 카복실산입니다.
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12. 다음 중 화합물의 실험식량이 가장 적은 것은?

  1. C14H8O4
  2. C10H8OS3
  3. C15H12O3
  4. C12H18O4N
(정답률: 84%)
  • 실험식량은 분자식을 가장 간단한 정수비로 나타낸 식의 분자량입니다. 각 화합물의 실험식을 구하여 분자량을 계산합니다.
    ① $C_{14}H_8O_4$ $\rightarrow$ $C_{7}H_{4}O_{2}$ : $12\times7 + 1\times4 + 16\times2 = 120$
    ② $C_{10}H_8OS_3$ $\rightarrow$ $C_{10}H_8OS_3$ : $12\times10 + 1\times8 + 16 + 32\times3 = 220$
    ③ $C_{15}H_{12}O_3$ $\rightarrow$ $C_{5}H_{4}O_{1}$ : $12\times5 + 1\times4 + 16 = 80$
    ④ $C_{12}H_{18}O_4N$ $\rightarrow$ $C_{6}H_{9}O_{2}N_{0.5}$ (정수비 $C_{12}H_{18}O_4N$) : $12\times12 + 1\times18 + 16\times4 + 14 = 240$
    따라서 $C_{15}H_{12}O_3$의 실험식량이 가장 적습니다.
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13. 유기화합물에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 벤젠은 방향족 탄화수소이다.
  2. 포화 탄화수소는 다중 결합이 없는 탄화수소를 말한다.
  3. 알데히드는 알코올을 산화시켜 얻을 수 있다.
  4. 물과는 달리 알코올은 수소결합을 하지 못한다.
(정답률: 87%)
  • 알코올은 분자 내에 하이드록시기($-OH$)를 가지고 있어 물과 마찬가지로 강한 수소결합을 형성할 수 있습니다.
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14. 다음 중 파울리 베타원리를 옳게 설명한 것은?

  1. 전자는 에너지를 흡수하면 들뜬상태가 된다.
  2. 한 원자 안에 들어있는 어느 두 전자도 동일한 네 개의 양자수를 가질 수 없다.
  3. 부껍질 내에서 전자의 가장 안정된 배치는 평행한 스핀의 수가 최대인 배치이다.
  4. 양자수는 주양자수, 각운동량 양자수, 자기양자수, 스핀양자수 4가지가 있다.
(정답률: 70%)
  • 파울리 베타 원리는 한 원자 내에서 네 가지 양자수(주양자수, 각운동량 양자수, 자기 양자수, 스핀 양자수)가 모두 동일한 전자는 존재할 수 없다는 원리입니다.
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15. 원자 구조에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 원자의 구조는 중심에 핵이 있고 그 주위에 전자가 둘러싸고 있는 형태이다.
  2. 원자핵은 양성자와 중성자로 이루어져 있다.
  3. 원자의 질량수는 양성자수와 전자수를 합친 것과 같다.
  4. 원자번호는 원자핵에 있는 양성자 수와 같다.
(정답률: 90%)
  • 원자의 질량수는 원자핵을 구성하는 양성자 수와 중성자 수의 합으로 결정됩니다. 전자 수는 질량에 거의 영향을 주지 않으므로 질량수 계산에 포함되지 않습니다.
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16. 나일론-6라 불리는 합성섬유는 탄소 63.68%, 질소 12.38%, 수소 9.80% 및 산소 14.14%의 원자별 질량비를 지니고 있다. 나이론-6의 실험식은?

  1. C5N2H10O
  2. C6NH10O2
  3. C5NH11O
  4. C6NH11O
(정답률: 76%)
  • 각 원소의 질량 백분율을 원자량으로 나누어 몰비(원자 수 비)를 구하면 실험식을 결정할 수 있습니다.
    C: $63.68 / 12.01 \approx 5.3$
    N: $12.38 / 14.01 \approx 0.88$
    H: $9.80 / 1.01 \approx 9.7$
    O: $14.14 / 16.00 \approx 0.88$
    가장 작은 값인 N(0.88)으로 모든 값을 나누면 $C_{6}NH_{11}O$가 도출됩니다.
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17. 다음 중 완충용량이 가장 큰 용액은?

  1. 0.01M 아세트산과 0.01M 아세트산나트륨의 혼합용액
  2. 0.1M 아세트산과 0.004M 아세트산나트륨의 혼합용액
  3. 0.005M 아세트산과 0.1M 아세트산나트륨의 혼합용액
  4. 1M 아세트산과 0.001M 아세트산나트륨의 혼합용액
(정답률: 83%)
  • 완충용량은 약산과 그 짝염기의 농도가 서로 같을 때, 즉 $\text{pH} = \text{pKa}$인 지점에서 최대가 됩니다.
    0.01M 아세트산과 0.01M 아세트산나트륨의 혼합용액은 두 성분의 농도가 동일하므로 완충용량이 가장 큽니다.
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18. C4H8의 모든 이성질체의 개수는 몇 개인가?

  1. 4
  2. 5
  3. 6
  4. 7
(정답률: 66%)
  • 분자식 $C_{4}H_{8}$을 만족하는 구조 이성질체와 기하 이성질체를 모두 포함하여 총 6가지가 존재합니다.
    구조적 분류: cyclobutane, methylcyclopropane, but-1-ene, 2-methylprop-1-ene
    기하 이성질체: trans-but-2-ene, cis-but-2-ene
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19. 어떤 반응의 평형상수를 알아도 예측할 수 없는 것은?

  1. 평형에 도달하는 시간
  2. 어떤 농도가 평형조건을 나타내는지 여부
  3. 주어진 초기농도로부터 도달할 수 있는 평형의 위치
  4. 평형조건에서 반응의 진행 정도
(정답률: 87%)
  • 평형상수는 평형 상태에서의 농도 비율(위치)과 반응의 진행 정도를 알려주는 열역학적 지표일 뿐, 평형에 도달하기까지 걸리는 시간과 같은 반응 속도론적 정보는 제공하지 않습니다.
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20. 산과 염기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 아레니우스 염기는 물에 녹으면 해리되어 수산화이온을 내놓는 물질이다.
  2. 아레니우스 산은 물에 녹으면 해리되어 수소이온을 내놓는 물질이다.
  3. 염기는 리트머스의 색깔을 파란색에서 빨간색으로 변화시킨다.
  4. 산은 마그네슘, 아연 등의 금속과 반응하여 수소기체를 발생시킨다.
(정답률: 94%)
  • 염기는 리트머스 종이를 빨간색에서 파란색으로 변화시키는 성질이 있습니다.

    오답 노트
    염기는 리트머스의 색깔을 파란색에서 빨간색으로 변화시킨다: 빨간색 $\rightarrow$ 파란색으로 변함
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2과목: 분석화학

21. 100℃에서 물의 이온곱상수(Kω) 값은 49×10-14이다. 0.15M NaOH 수용액의 온도가 100℃일 때 수산화 이온(OH-)의 농도는 얼마인가?

  1. 7.0×10-7M
  2. 0.021M
  3. 0.075M
  4. 0.15M
(정답률: 48%)
  • $\text{NaOH}$는 강염기로서 수용액에서 거의 $100\%$이온화되므로, $\text{NaOH}$의 초기 몰농도가 곧 수산화 이온 $\text{OH}^-$의 농도가 됩니다.
    ① [기본 공식] $[\text{OH}^-] = C \times \alpha$
    ② [숫자 대입] $[\text{OH}^-] = 0.15\text{M} \times 1$
    ③ [최종 결과] $[\text{OH}^-] = 0.15\text{M}$
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22. 질소와 수소로부터 암모니아를 만드는 반응에서 평형을 이동시켜 암모니아의 수득률을 높이는 방법이 아닌 것은?

  1. 압력을 높인다.
  2. 질소의 농도를 증가시킨다.
  3. 수소의 농도를 증가시킨다.
  4. 암모니아의 농도를 증가시킨다.
(정답률: 89%)
  • 르샤틀리에 원리에 따라 평형 상태의 시스템에 변화를 주면 그 변화를 상쇄하는 방향으로 평형이 이동합니다.
    암모니아의 농도를 증가시키면 생성물이 많아진 상태가 되어, 이를 줄이기 위해 역반응이 진행되므로 암모니아의 수득률은 낮아지게 됩니다.
    반응식: $\text{N}_2(\text{g}) + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(\text{g}) + 22\text{kcal}$
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23. 0.05M 니코틴(B, pKb1=6.15, pKb2=10.85)을 0.05M HCl로 적정하면, 제 1당량점은 뚜렷하게 나타나지만 제 2당량점은 그렇지 않다. 다음 중 그 이유로 옳은 것은?

  1. BH22+가 약산이기 때문이다.
  2. 강산으로 적정하였기 때문이다.
  3. BH+가 너무 약한 염기이기 때문이다.
  4. BH+→BH22+ 반응이 잘 진행되기 때문이다.
(정답률: 67%)
  • 니코틴의 제 2당량점에서 $\text{BH}^+$가 $\text{BH}_2^{2+}$로 변하는 반응이 일어나야 하는데, $\text{pK}_b{}_2$ 값이 $10.85$로 매우 크다는 것은 $\text{BH}^+$가 매우 약한 염기임을 의미합니다. 염기성이 너무 약하면 강산으로 적정하더라도 pH 변화가 뚜렷하지 않아 당량점을 찾기 어렵습니다.
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24. 옥살산(H2C2O4)은 뜨거운 산성용액에서 과망간산 이온(MnO4-)과 다음과 같이 반응한다. 이 반응에서 지시약 역할을 하는 것은?

  1. H2C2O4
  2. MnO4
  3. CO2
  4. H2O
(정답률: 94%)
  • 과망간산 이온 $\text{MnO}_4^-$은 그 자체로 진한 보라색을 띠며, 반응하여 $\text{Mn}^{2+}$가 되면 무색이 됩니다. 따라서 별도의 지시약 없이도 색깔 변화를 통해 반응의 종말점을 알 수 있는 자기 지시약 역할을 합니다.
    반응식: $5\text{H}_2\text{C}_2\text{O}_4 + 2\text{MnO}_4^- + 6\text{H}^+ \rightarrow 10\text{CO}_2 + 2\text{Mn}^{2+} + 8\text{H}_2\text{O}$
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25. 1차 표준물질 KIO3 (분자량=214.0g/mol) 0.208g으로부텉 생성된 l2를 적정하기 위해서 다음과 같은 반응으로 Na2 S2 O3가 28.5mL가 소요되었다. 적정에 사용된 Na2 S2 O3의 농도는 몇 M인가?

  1. 0.105M
  2. 0.205M
  3. 0.250M
  4. 0.305M
(정답률: 61%)
  • 화학 반응식에 따라 $KIO_3$ 1몰당 $I_2$ 3몰이 생성되고, $I_2$ 1몰당 $Na_2S_2O_3$ 2몰이 반응하므로, $KIO_3$와 $Na_2S_2O_3$의 반응비는 $1:6$입니다.
    $$\text{몰 농도} = \frac{\text{표준물질 몰수} \times \text{반응비}}{\text{적정액 부피}}$$
    $$\text{M} = \frac{\frac{0.208}{214} \times 6}{0.0285}$$
    $$\text{M} = 0.205\text{M}$$
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26. 40.00mL의 0.1000M l-를 0.2000M Pb2+로 적절하고자 한다. Pb2+를 10.00mL 첨가하였을 때, 이 용액 속에서 l-의 농도(M)는 약 얼마인가? (단, Pbl2(s)⇄Pb2+(aq)+2l-(aq), Ksp=7.9×10-9이다.) (문제 오류로 가답안 발표시 2번으로 발표되었지만 확정답안 발표시 모두 정답처리 되었습니다. 여기서는 가답안인 2번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 0.000013M
  2. 0.0013M
  3. 0.1000M
  4. 0.2000M
(정답률: 79%)
  • 침전 반응 후 평형 상태에서 용해도곱 상수($K_{sp}$)를 이용하여 남은 이온의 농도를 구하는 문제입니다.
    $$K_{sp} = [Pb^{2+}][I^-]^2$$
    ① [기본 공식] $K_{sp} = \frac{[I^-]}{2} \times [I^-]^2$
    ② [숫자 대입] $7.9 \times 10^{-9} = \frac{[I^-]^3}{2}$
    ③ [최종 결과] $[I^-] = 2.5 \times 10^{-3} \text{ M}$
    계산 결과는 $0.0025 \text{ M}$이나, 문제의 가답안인 0.0013M을 정답으로 처리합니다.
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27. 농도(Concentration)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 몰랄 농도(m)는 온도에 따라 변하지 않는다.
  2. 몰랄 농도는 용액 1kg 중 용질의 몰수이다.
  3. 몰 농도(M)는 용액 1kg 중 용질의 몰수이다.
  4. 몰 농도는 온도에 따라 변하지 않는다.
(정답률: 74%)
  • 몰랄 농도는 용매의 질량을 기준으로 정의되므로, 부피 변화가 있는 온도 변화에 영향을 받지 않고 일정하게 유지됩니다.

    오답 노트
    몰랄 농도는 용매 1kg당 용질의 몰수임
    몰 농도는 용액 1L당 용질의 몰수임
    몰 농도는 온도에 따른 부피 변화로 인해 값이 변함
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28. 산-염기 적정에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 산-염기 적정에서 당량점의 pH는 항상 14.00이다.
  2. 적정 그래프에서 당량점은 기울기가 최소인 변곡점으로 나타난다.
  3. 다양성자 산(multiprotic acid)의 당량점은 1개이다.
  4. 다양성자 산의 pKa 값들이 매우 비슷하거나, 적정하는 pH가 매우 낮으면 당량점을 뚜렷하게 관찰하기 힘들다.
(정답률: 77%)
  • 다양성자 산의 경우 $pKa$ 값들이 서로 비슷하거나 적정 pH가 매우 낮으면 각 단계의 해리를 구분하기 어려워 당량점을 뚜렷하게 관찰하기 힘듭니다.

    오답 노트
    당량점의 pH는 생성되는 염의 가수분해에 따라 결정됨
    당량점은 기울기가 최대인 변곡점으로 나타남
    다양성자 산은 단계적 해리로 인해 당량점이 1개 이상 존재함
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29. MnO4- 이온에서 망간(Mn)의 산화수는 얼마인가?

  1. -1
  2. +4
  3. +6
  4. +7
(정답률: 93%)
  • 화합물 전체의 전하량은 각 원자의 산화수 합과 같다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $x + (O \times 4) = -1$
    ② [숫자 대입] $x + (-2 \times 4) = -1$
    ③ [최종 결과] $x = +7$
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30. pKa=4.76인 아세트산 수용액의 pH가 4.76일 때 의 값은 얼마인가?

  1. 0.18
  2. 0.36
  3. 0.50
  4. 1.00
(정답률: 87%)
  • 헨더슨-하셀바흐 식에 따르면 $pH = pK_{a} + \log \frac{[\text{짝염기}]}{[\text{약산}]}$ 입니다. 문제에서 $pH$와 $pK_{a}$가 모두 $4.76$으로 동일하므로, $\log \frac{[\text{짝염기}]}{[\text{약산}]} = 0$이 되어야 합니다. 따라서 $\frac{\text{CH}_{3}\text{COO}^{-}}{\text{CH}_{3}\text{COOH}}$의 값은 $1.00$이 됩니다.
    $$\frac{\text{CH}_{3}\text{COO}^{-}}{\text{CH}_{3}\text{COOH}} = 10^{pH - pK_{a}} = 10^{4.76 - 4.76} = 1.00$$
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31. 활동도는 용액 속에 존재하는 화학종의 실제 농도 또는 유효농도를 나타낸다. 다음 중 활동도 계수의 성질이 아닌 것은? (단, ai=fi[i]이고 ai는 화학종 ⅰ의 활동도, fi는 ⅰ의 활동 도계수, [i]는 ⅰ의 농도이다.)

  1. 동일한 수와 이온 반지름을 갖는 경우 +이온이든 -이온이든 전하수가 같으면 fi의 값은 같다.
  2. 수화된 이온의 반지름이 작으면 작을수록 fi의 값도 작아진다.
  3. 이온의 세기가 증가하면 fi의 값도 증가한다.
  4. 무한히 묽은 용액일 경우에는 fi=1이다.
(정답률: 66%)
  • 활동도 계수($f_i$)는 이온 세기가 증가함에 따라 일반적으로 감소하는 경향을 보입니다.

    오답 노트
    이온의 세기가 증가하면 $f_i$의 값도 증가한다: 이온 세기와 활동도 계수는 반비례 관계이므로 값이 감소합니다.
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32. 다음 각각의 반쪽 반응식에서 비교할 때 강한 산화제와 강한 환원제를 모두 옳게 나타낸 것은?

  1. 강한 산화제:Ag+, 강한 환원제:Ag(s)
  2. 강한 산화제:H+, 강한 환원제:H2
  3. 강한 산화제:Cd2+, 강한 환원제:Ag(s)
  4. 강한 산화제:Ag+, 강한 환원제:Cd(s)
(정답률: 84%)
  • 표준 환원 전위($E^\circ$)가 클수록 산화력이 강해 강한 산화제가 되고, 전위가 작을수록(음수일수록) 환원력이 강해 강한 환원제가 됩니다.
    제시된 반응식 $\text{Ag}^+ + e^- \rightleftharpoons \text{Ag(s)} \quad E^\circ = 0.799\text{V}$, $2\text{H}^+ + 2e^- \rightleftharpoons \text{H}_2\text{(g)} \quad E^\circ = 0.000\text{V}$, $\text{Cd}^{2+} + 2e^- \rightleftharpoons \text{Cd(s)} \quad E^\circ = -0.402\text{V}$ 중에서 전위가 가장 높은 $\text{Ag}^+$가 강한 산화제이며, 전위가 가장 낮은 $\text{Cd(s)}$가 강한 환원제입니다.
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33. 25°에서 2.60×10-5M HCl 수용액의 OH- 이온의 농도는?

  1. 3.85×10-7M
  2. 3.85×10-8M
  3. 3.85×10-9M
  4. 3.85×10-10M
(정답률: 70%)
  • 물의 이온곱 상수($K_w$)를 이용하여 수소 이온 농도로부터 수산화 이온 농도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$K_w = [H^+][OH^-]$$
    ② [숫자 대입]
    $$1.0 \times 10^{-14} = (2.60 \times 10^{-5})[OH^-]$$
    ③ [최종 결과]
    $$[OH^-] = 3.85 \times 10^{-10}$$
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34. 첨전적정에서 종말점을 검출하는 데 일반적으로 사용하는 사항으로 거리가 먼 것은?

  1. 전극
  2. 지시약
  3. 빛의 산란
  4. 리트머스 시험지
(정답률: 76%)
  • 첨전적정의 종말점 검출에는 전극, 지시약, 빛의 산란 등을 이용하는 방법이 사용됩니다.

    오답 노트
    리트머스 시험지: 단순한 pH 판정에 사용되는 도구로, 첨전적정의 종말점 검출법으로는 적절하지 않습니다.
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35. EDTA의 pK1부터 pK6까지의 값은 0.01, 1.5, 2.0, 2.66, 6.16, 10.24이다. 다음 EDTA의 구조식은 pH가 얼마일 때의 주요 성분인가?

  1. pH12
  2. pH7
  3. pH3
  4. pH1
(정답률: 77%)
  • 제시된 구조식을 보면, 6개의 해리 가능한 수소 중 5개가 이탈한 $HY^{3-}$ 형태입니다. 이는 $pK_5 = 6.16$과 $pK_6 = 10.24$ 사이의 pH 영역에서 주성분으로 존재하므로, 보기 중 pH 7이 가장 적절합니다.
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36. 전기화학에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전자를 잃었을 때 산화되었다고 하며, 산화제는 전자를 잃고 자신이 산화된다.
  2. 전자를 얻게 되었을 때 산화되었다고 하며, 환원제는 전자를 얻고 자신이 산화된다.
  3. 볼트(V)의 크기는 쿨롱(C)당 주울(J)의 양이다.
  4. 갈바니 전지(galvanic cell)는 자발적인 화학반응으로부터 전기를 발생시키는 영구기관이다.
(정답률: 67%)
  • 전위(Voltage)의 정의는 단위 전하량당 에너지의 크기를 의미합니다.

    오답 노트
    산화제는 전자를 잃고 자신이 산화된다: 산화제는 남을 산화시키고 자신은 환원됩니다.
    환원제는 전자를 얻고 자신이 산화된다: 환원제는 남을 환원시키고 자신은 산화됩니다.
    갈바니 전지는 영구기관이다: 화학 에너지를 소모하므로 영구기관이 아닙니다.
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37. 갈바니 전지(galvanic cell)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 볼타 전지는 갈바니 전지의 일종이다.
  2. 전기에너지를 화학에너지로 바꾼다.
  3. 한 반응물은 산화되어야 하고, 다른 반응물은 환원되어야 한다.
  4. 연료 전지는 전기를 발생하기 위해 반응물을 소모하는 갈바니 전지이다.
(정답률: 85%)
  • 갈바니 전지는 자발적인 화학 반응을 통해 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치입니다.

    오답 노트
    전기에너지를 화학에너지로 바꾼다: 이는 전해 전지(electrolytic cell)에 대한 설명입니다.
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38. 플루오르화칼슘(CaF2)의 용해도곱은 3.9×10-11이다. 이 염의 포화용액에서 칼슘이온의 몰농도는 몇 M인가?

  1. 2.1×10-4
  2. 3.4×10-4
  3. 6.2×10-6
  4. 3.9×10-11
(정답률: 61%)
  • 용해도곱 상수($K_{sp}$) 정의를 이용하여 포화용액 내 칼슘 이온의 농도를 구합니다.
    ① [기본 공식] $K_{sp} = [Ca^{2+}][F^-]^2 = s(2s)^2 = 4s^3$
    ② [숫자 대입] $3.9 \times 10^{-11} = 4s^3$
    ③ [최종 결과] $s = 2.1 \times 10^{-4}$
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39. 순수하지 않은 옥살산 시료 0.7500g을 0.5066N NaOH용액 21.37mL로 2번째 당량점까지 적정하였다. 시료 중에 포함된 옥살산(H2C2O4ㆍ2H2O, 분자량=126)의 wt%는 얼마인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 11%
  2. 63%
  3. 84%
  4. 91%
(정답률: 46%)
  • 옥살산의 2당량점 적정 원리를 이용하여 시료 내 옥살산의 순도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $wt\% = \frac{N \times V \times eq.wt \times 100}{sample\ weight}$
    ② [숫자 대입] $wt\% = \frac{0.5066 \times 0.02137 \times \frac{126}{2} \times 100}{0.7500}$
    ③ [최종 결과] $wt\% = 91\%$
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40. 미지 시료 중의 Hg2+이온을 정량하기 위하여 과량의 Mg(EDTA)2-를 가하여 잘 섞은 다름 유리된 Mg2+를 EDTA 표준 용액으로 적정할 수 있다. 이 때 금속-EDTA 착물 형성 상수(Kf:fomation constant)의 비교와 적정법의 이름이 옳게 연결된 것은?

  1. Kf,Hg＞Kf,Mg:간접 적정
  2. Kf,Hg＞Kf,Mg:치환 적정
  3. Kf,Mg＞Kf,Hg:간접 적정
  4. Kf,Mg＞Kf,Hg:치환 적정
(정답률: 65%)
  • 분석 대상인 $Hg^{2+}$가 $Mg^{2+}$보다 EDTA와의 결합력이 더 강해야($K_{f,Hg} > K_{f,Mg}$) $Mg(EDTA)^{2-}$에서 $Mg^{2+}$를 밀어내고 치환될 수 있습니다. 이렇게 다른 금속 이온을 통해 간접적으로 정량하는 방법을 치환 적정이라고 합니다.
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3과목: 기기분석I

41. 양성장 NMR 기기는 4.69T의 자기장 세기를 갖는 자석을 사용한다. 이 자기장에서 수소 핵이 흡수하는 주파수는 몇 MHz인가? (단, 양성자의 자기회전비는 2.68×108 radian T-1s-1이다.)

  1. 60
  2. 100
  3. 120
  4. 200
(정답률: 52%)
  • 자기장 세기와 자기회전비를 이용하여 핵이 흡수하는 공명 주파수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{B \times \gamma}{2\pi}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{4.69 \times 2.68 \times 10^{8}}{2 \times 3.14}$
    ③ [최종 결과] $f = 200$ MHz
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42. 자외선-가시선 흡수 분광계에서 자외선 영역의 연속적인 파장의 빛을 발생시키기 위해서 널리 쓰이는 광원은?

  1. 중수소 등
  2. 텅스텐 필라멘트 등
  3. 아르곤 레이저
  4. 크세논 아크 등
(정답률: 67%)
  • 자외선-가시선 분광계에서 자외선(UV) 영역의 연속 스펙트럼을 얻기 위해서는 중수소 등(Deuterium lamp)을 광원으로 사용합니다.

    오답 노트
    텅스텐 필라멘트 등: 주로 가시광선 영역의 광원으로 사용됨
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43. 불꽃원자흡수분광법(Flame atomic absorption spectroscopy)에 비해 유도결합플라즈마(ICP) 원자방출분광법의 장점이 아닌 것은?

  1. 불꽃보다 ICP의 온도가 높아져 시료가 완전하게 원자화된다.
  2. 불꽃보다 ICP의 온도가 높아져 이온화가 많이 일어난다.
  3. 광원이 필요없고 다원소(multielement) 분석이 가능하다.
  4. 불꽃보다 ICP의 온도가 균일하므로 자체흡수(self-absoption)가 적다.
(정답률: 65%)
  • ICP는 불꽃보다 온도가 매우 높아 시료의 원자화가 더 효율적으로 이루어지며, 이온화가 적게 일어나기 때문에 오히려 감도가 더 높다는 특징이 있습니다. 따라서 이온화가 많이 일어난다는 설명은 ICP의 장점으로 볼 수 없습니다.
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44. 형광에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 복잡하거나 단순한 기체, 액체 및 고체 화학계에서 나타난다.
  2. 전자가 복사선을 흡수하여 들뜬 상태가 되었다가 바닥상태로 되돌아가며 흡수파장과 같은 두 개의 복사선을 모든 방향으로 방출한다.
  3. 흡수한 파장을 변화시키지 않고 그대로 재방출하는 형광을 공명복사선 또는 공명형광이라고 한다.
  4. 분자형광은 공명선보다 짧은 파장이 중심인 복사선 띠로 나타나는 경우가 훨씬 더 많다.
(정답률: 51%)
  • 분자형광은 일반적으로 에너지를 일부 상실한 후 방출하므로, 공명선보다 긴 파장이 중심인 복사선 띠로 나타나는 경우가 훨씬 더 많습니다.
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45. 분광광도법으로 단백질을 분석하는 과정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 분석파장에서는 단백질에 존재하는 방향족 고리의 평균흡광도가 나타난다.
  2. 단백질이 일정한 파장의 전자기 복사선을 흡수하는 성질을 이용한 방법이다.
  3. 주로 280nm의 자외선 영역에서 분석한다.
  4. 분석 과정에서 염이나 완충용액 등 일반 용질들은 흡광도를 거의 나타내지 않는다.
(정답률: 46%)
  • 분광광도법을 이용한 단백질 분석 시, 분석 파장에서 나타나는 것은 방향족 고리의 평균 흡광도가 아니라 단백질 내에 존재하는 방향족 고리 자체의 흡광도입니다.
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46. 일반적으로 사용되는 원자화방법(Atomization)이 아닌 것은?

  1. 불꽃원자화(Flame Atomization)
  2. 초음파 원자화(Ultrasonic Atomization)
  3. 유도쌍 프라스마(ICP, Inductively Coupled Plasma
  4. 전열증발화(Electrothermal Vaporization)
(정답률: 46%)
  • 원자화(Atomization)는 시료를 원자 상태로 만드는 과정이며, 불꽃, ICP, 전열증발화 등이 이에 해당합니다. 반면 초음파 원자화(Ultrasonic Atomization)는 원자화 과정이 아니라 시료를 기기로 도입하는 시료 도입 방법입니다.
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47. 적외선 분광법으로 검출되지 않는 비활성 진동 모드는?

  1. CO2의 대칭 신축 진동
  2. CO2의 비대칭 신축 진동
  3. H2O의 대칭 신축 진동
  4. H2O의 비대칭 신축 진동
(정답률: 66%)
  • 적외선(IR) 분광법에서 진동 모드가 검출되기 위해서는 진동 시 쌍극자 모멘트의 변화가 있어야 합니다. $CO_{2}$의 대칭 신축 진동은 구조적 대칭성으로 인해 쌍극자 모멘트의 변화가 없으므로 IR 비활성 모드입니다.
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48. 2×10-5M KMnO4 용액을 1.5cm의 셀에 넣고 520nm에서 투광도를 측정하였더니 0.60을 보였다. 이 때 KMnO4의 몰 흡광계수는 약 몇 L/cmㆍmol인가?

  1. 1.35×10-4
  2. 5.0×10-4
  3. 7395
  4. 20000
(정답률: 69%)
  • 비어-람베르트 법칙을 이용하여 투광도를 흡광도로 변환한 후, 몰 흡광계수를 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$A = -\log T = \epsilon b C$$
    ② [숫자 대입]
    $$-\log 0.60 = \epsilon \times 1.5 \times 2 \times 10^{-5}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\epsilon = 7395$$
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49. 다음 중 측정된 분석신호화 분석농도를 연관짓기 위한 검정법이 아닌 것은?

  1. 검정곡선법
  2. 표준물첨가법
  3. 내부표준물법
  4. 연속광원보정법
(정답률: 74%)
  • 검정곡선법, 표준물첨가법, 내부표준물법은 모두 분석 신호와 농도 사이의 관계를 설정하여 정량 분석을 수행하는 검정법입니다. 반면, 연속광원보정법은 분석 시 발생하는 스펙트럼 방해를 제거하기 위한 보정 방법입니다.
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50. X선 형광법의 장점에 해당하지 않는 것은?

  1. 감도가 우수하다.
  2. 스펙트럼이 비교적 단순하다.
  3. 시료를 파괴하지 않고 분석이 가능하다.
  4. 단시간 내에 여러 원소들을 분석할 수 있다.
(정답률: 72%)
  • X선 형광법은 비파괴 분석이 가능하고 다원소 동시 분석이 가능하며 스펙트럼이 단순하다는 장점이 있지만, 전반적인 감도가 낮고 특히 가벼운 원소를 측정하는 데 적합하지 않다는 단점이 있습니다.
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51. 장치가 고가임에도 불구하고 램프가 필요 없고 대부분의 원소에 대해 검출한계는 낮고 선택성이 높으며 정밀도와 정확도가 매우 우수한 특성을 고루 지닌 측정법은?

  1. 불꽃 원자 흡수법
  2. 전열 원자 흡수법
  3. 플라즈마 방출법
  4. 유도쌍 플라스마-질량분석법
(정답률: 82%)
  • 유도쌍 플라스마-질량분석법은 고온의 플라스마를 이용하여 시료를 이온화하므로 별도의 램프(광원)가 필요 없으며, 질량 분석기를 통해 매우 낮은 검출한계와 높은 선택성, 정밀도 및 정확도를 동시에 확보할 수 있는 최첨단 분석법입니다.
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52. 순차측정기기 중 변속-주사(slow-scan)분광계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 분석선 근처 파장까지는 빠르게 주사하다가 그 다음 분석선에서는 주사속도가 급격히 감소되어 일련의 작은 단계로 변화되면서 주사한다.
  2. 동시 다중채널 기기(simultaneous multichannel instrument)보다 더 빠르고 더 적은 시료를 소모하는 장점이 있다.
  3. 변속주사는 유용한 데이터가 없는 파장 영역에서 소비되는 시간을 최소화할 수 있다.
  4. 회절발 작동이 컴퓨터 통제하에 이루어지며 변속을 아주 효과적으로 수행할 수 있다.
(정답률: 69%)
  • 변속-주사 분광계는 순차측정기기의 일종으로, 분석선이 없는 영역은 빠르게 지나가고 분석선 근처에서만 속도를 늦춰 효율을 높인 방식입니다. 하지만 기본적으로 한 번에 하나씩 측정하는 순차 방식이므로, 여러 채널을 동시에 측정하는 동시 다중채널 기기보다 측정 시간이 더 오래 걸리고 시료 소모량도 많습니다.
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53. 원자흡수분광법에서 전열원자화 장치가 불꽃원자화 장치보다 원소 검출 능력이 우수한 주된 이유는?

  1. 시료를 분해하는 능력이 우수하다.
  2. 원자화 장치 자체가 매우 정밀하다.
  3. 전체 시료가 원자화 장치에 도입된다.
  4. 시료를 탈용매화시키는 능력이 우수하다.
(정답률: 59%)
  • 불꽃원자화 장치는 시료의 상당 부분이 분무 과정에서 손실되지만, 전열원자화 장치는 도입된 시료 전체가 흑연로 내에 머물며 원자화되므로 검출 능력이 훨씬 우수합니다.
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54. NMR에서 흡수봉우리를 관찰해보면 벤젠이나 에틸렌은 δ값이 상당히 큰 값이고 아세틸렌은 작은 쪽에서 나타남을 알 수 있다. 이러한 현상을 설명해주는 인자는?

  1. 용매효과
  2. 입체효과
  3. 자기 이방성 효과
  4. McLafferty 이전반응 효과
(정답률: 73%)
  • 벤젠이나 에틸렌처럼 $\pi$ 전자가 풍부한 화합물에서 외부 자기장에 의해 유도된 국부적인 자기장이 핵의 화학적 이동($\delta$)에 영향을 주는 현상을 자기 이방성 효과라고 합니다.
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55. 전형적인 분광기기는 일반적으로 5개의 부분장치로 이루어져 있다. 이에 해당하지 않는 것은?

  1. 광원
  2. 파장 선택지
  3. 기체 도입기
  4. 검출기
(정답률: 73%)
  • 일반적인 분광기기는 광원, 용기(시료부), 파장 선택 장치(단색화 장치), 검출기, 신호처리 및 판독장치의 5가지 기본 구성 요소로 이루어집니다. 기체 도입기는 특정 분석법의 부속 장치일 뿐 일반적인 분광기기의 기본 구성 요소는 아닙니다.
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56. 방출분광계의 바람직한 특성이 아닌 것은?

  1. 고분해능
  2. 빠른 신호 획득과 회복
  3. 높은 세기의 미광 복사선
  4. 정확하고 정밀한 파장 확인 및 선택
(정답률: 77%)
  • 방출분광계는 시료 자체가 광원이 되어 빛을 내므로 외부 복사선 광원이 필요 없으며, 분석의 정확도를 높이기 위해 미광 복사선(Stray light)은 최대한 억제되어야 합니다.
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57. 원자분광법에서 주로 고체 시료 도입에 이용할 수 있는 장치는?

  1. 기체분무기(Pneumatic nebulizer)
  2. 초음파 분무기(Ultrasonic nebulizer)
  3. 전열증발기(Electrothermal nebulizer)
  4. 수소화물발생기(Hydride generation device)
(정답률: 68%)
  • 전열증발기는 액체나 용액뿐만 아니라 고체 시료를 직접 도입하여 가열·원자화할 수 있어 고체 시료 분석에 주로 이용됩니다.

    오답 노트
    기체분무기, 초음파 분무기: 주로 용액 시료 도입에 사용
    수소화물발생기: 특정 원소의 용액 도입에 사용
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58. 분광분석법은 다음 중 어떤 현상을 바탕으로 측정이 이루어지는가?

  1. 분석용액의 전기적인 성질
  2. 각종 복사선과 물질과의 상호작용
  3. 복잡한 혼합물을 구성하는 유사한 성분으로 분리
  4. 물질을 가열할 때 나타나는 물리적인 성질
(정답률: 83%)
  • 분광분석법은 물질이 특정 파장의 복사선을 흡수하거나 방출하는 등 복사선과 물질 사이의 상호작용을 측정하여 성분을 분석하는 방법입니다.
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59. 다음 중 분자분광기기가 아닌 것은?

  1. 적외선 분광기
  2. X선 형광 분광기
  3. 핵자기공명 분광기
  4. 자외선/가시건 분광기
(정답률: 59%)
  • X선 형광 분광기는 원자 내부의 전자 전이를 이용하는 원자 분광기기입니다.

    오답 노트
    적외선 분광기, 핵자기공명 분광기, 자외선/가시건 분광기: 분자의 진동, 회전, 핵스핀 또는 전자 전이를 측정하는 분자 분광기기입니다.
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60. 10Å의 파장을 갖는 X-선 광자 에너지 값은 약 몇 eV인가? (단, Plank 상수는 6.63×10-34 Jㆍs, 1J=6.24×1018eV이다.)

  1. 12.50
  2. 125
  3. 1250
  4. 12500
(정답률: 53%)
  • 광자의 에너지는 플랑크 상수와 빛의 속도, 그리고 파장의 관계식을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{hc}{\lambda}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{(6.63 \times 10^{-34}) \times (2.998 \times 10^{8})}{10 \times 10^{-10}} \times (6.24 \times 10^{18})$
    ③ [최종 결과] $E = 1250$
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4과목: 기기분석II

61. 질량분석계의 시료 도입장치가 아닌 것은?

  1. 배치식
  2. 연속식
  3. 직접식
  4. 모세관 전기이동
(정답률: 48%)
  • 질량분석계의 시료 도입장치는 직접식, 배치식, 또는 크로마토그래피와 결합한 형태 등을 사용하며, 연속식은 시료 도입 방식으로 사용되지 않습니다.
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62. 포화칼로멜전극의 구성이 아닌 것은?

  1. 다공성마개(염다리)
  2. 포화(KCI) 용액
  3. 수은
  4. Ag 선
(정답률: 61%)
  • 포화칼로멜전극은 수은($Hg$), 염화제일수은($Hg_2Cl_2$), 포화 $KCl$ 용액, 그리고 이를 연결하는 $Pt$ 선과 다공성 마개로 구성됩니다. $Ag$ 선은 은-염화은 전극의 구성 요소이므로 포화칼로멜전극과는 무관합니다.
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63. 질량분석기기의 이온화 방법에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 전자충격이온화 방법은 토막 내기가 잘 일어나므로 분자량의 결정이 어렵다.
  2. 전자충격이온화 방법에서 분자 양이온의 생성 반응이 매우 효율적이다.
  3. 화학이온화 방법에 의해 얻어진 스펙트럼은 전자충격 이온화 방법에 비해 매우 단순한 편이다.
  4. 전자충격이온화 방법의 단점은 반드시 시료를 기화시켜야 하므로 분자량이 1000보다 큰 물질의 분석에는 불리하다.
(정답률: 45%)
  • 전자충격이온화(EI) 방법은 에너지가 매우 높아 분자 양이온이 생성되더라도 쉽게 조각나는 '토막 내기(fragmentation)'가 활발하게 일어납니다. 따라서 분자 양이온의 생성 반응이 효율적이지 않으며, 이로 인해 분자량 결정이 어려울 수 있습니다.
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64. 시차주사 열량법(DSC)이 갖는 시차열법분석법(DTA)과의 근본적인 차이는 무엇인가?

  1. 온도 차이를 기록
  2. 에너지 차이를 기록
  3. 밀도 차이를 기록
  4. 시간차이를 기록
(정답률: 85%)
  • DTA(시차열분석법)는 시료와 기준물질 사이의 온도 차이($\Delta T$)를 측정하는 반면, DSC(시차주사열량법)는 시료와 기준물질의 온도 차이를 없애기 위해 공급되는 에너지(열량)의 차이를 기록하는 것이 근본적인 차이점입니다.
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65. 화학전지에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 염다리 양쪽 끝은 다공성 마개로 막혀 있다.
  2. 염다리는 포화 KCI 용액과 젤라틴 등으로 되어 있다.
  3. 전자이동은 두 전극에서 각각 일어날 수 있어야 한다.
  4. 두 전지의 양쪽 용액이 잘 섞어야 한다.
(정답률: 75%)
  • 화학전지에서 염다리는 두 전해질 용액이 직접 섞이는 것을 방지하면서 이온의 이동을 통해 전기적 중성을 유지하는 역할을 합니다. 따라서 두 전지의 양쪽 용액이 잘 섞여야 한다는 설명은 틀린 것입니다.
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66. 전기분해할 때 석출되는 물질의 양에 비례하지 않은 것은?

  1. 전기화학당량
  2. Faraday 상수
  3. 전기량
  4. 일정한 전류를 흘려줄 때의 시간
(정답률: 70%)
  • 패러데이의 전기분해 법칙에 따라 석출되는 물질의 양 $w$는 전기화학당량, 전류, 시간(전기량)에 비례합니다.
    $$w = zIt$$
    여기서 $z$는 전기화학당량, $I$는 전류, $t$는 시간이며, Faraday 상수는 상수로 취급되어 비례 관계를 결정하는 변수가 아닙니다.
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67. 이온교환 크로마토그래피에서 용리액 억제컬럼을 이용하여 방해물질을 제거하는 검출기는 무엇인가?

  1. 굴절률 검출기
  2. 전도도 검출기
  3. 형광 검출기
  4. 자외선 검출기
(정답률: 56%)
  • 이온교환 크로마토그래피에서 전도도 검출기를 사용할 때, 배경 전도도를 낮추어 감도를 높이기 위해 용리액 억제컬럼(Suppressor column)을 사용하여 방해물질을 제거합니다.
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68. 시차주사열량법(DSC)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 측정속도가 빠르고 쉽게 사용할 수 있다.
  2. DSC는 정량분석을 하는 데 이용된다.
  3. 전력보상 DSC에서는 시료의 온도를 일정한 속도로 변화시키면서 시료와 기준으로 흘러 들어오는 열흐름의 차이를 측정한다.
  4. 결정성물질의 용융열과 결정화 정도를 결정하는 데 응용된다.
(정답률: 52%)
  • 시료의 온도를 일정한 속도로 변화시키면서 시료와 기준 사이의 열흐름 차이를 측정하는 방식은 전력보상 DSC가 아니라 열흐름 DSC에 대한 설명입니다.
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69. 25℃에서 요오드화납으로 포과되어 있고 요오드와이온의 활동도가 정확이 1.00인 용액중의 납전극의 전위는 얼마인가? (단, Pbl2의 Ksp=7.1×10-9, Pb2++2e-⇄Pb(s) E°=-0.350V)

  1. -0.0143V
  2. 0.0143V
  3. 0.0151V
  4. -0.591V
(정답률: 43%)
  • 네른스트 식을 이용하여 납 전극의 전위를 계산합니다. 이때 납 이온의 활동도는 용해도곱 상수($K_{sp}$)와 요오드 이온의 활동도를 이용하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $E = E^{\circ} + \frac{0.0592}{n} \log \frac{a_{Pb^{2+}}}{1}$
    ② [숫자 대입] $E = -0.350 + \frac{0.0592}{2} \log \frac{7.1 \times 10^{-9}}{1}$
    ③ [최종 결과] $E = -0.591$ V
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70. 이온선택성 막전극의 종류 중 비결정질막전극이 아닌 것은?

  1. 단일결정
  2. 유리
  3. 액체
  4. 강전해질 고분자에 고정된 측정용 액체
(정답률: 61%)
  • 이온선택성 막전극은 막의 결정 구조에 따라 결정질과 비결정질로 나뉩니다. 단일결정은 결정질 막전극에 해당하며, 유리, 액체, 강전해질 고분자에 고정된 측정용 액체는 비결정질 막전극에 해당합니다.
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71. 기체 크로마토그래피에서 사용되는 검출기 중 할로겐 물질에 대해 검출한계가 가장 좋은 검출기는?

  1. 불꽃이온화 검출기(FID)
  2. 열전도도 검출기(TCD)
  3. 전자포획 검출기(ECD)
  4. 불꽃 광도법 검출기(FPD)
(정답률: 80%)
  • 전자포획 검출기(ECD)는 전기음성도가 큰 할로겐 화합물에 대해 매우 높은 선택성과 감도를 가지므로 검출한계가 가장 좋습니다.
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72. 질량분석법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 분자이온봉우리가 미지시료의 분자량을 알려주기 때문에 구조결정에 중요하다.
  2. 가상의 분자 ABCD에서 BCD*sms 딸-이온(daughter-ion)이다.
  3. 질량 스펙트럼에서 가장 큰 봉우리의 크기를 임의로 100으로 정한 것이 기준봉우리이다.
  4. 질량 스펙트럼에서 분자이온보다 질량수가 큰 봉우리는 생기지 않는다.
(정답률: 74%)
  • 질량 스펙트럼에서는 이온과 분자 간의 충돌로 인해 분자이온보다 질량수가 더 큰 봉우리가 생성될 수 있습니다.
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73. 20.0cm 관으로 물질 A와 B를 분리한 결과 A의 머무름 시간은 15.0분, B이 머무름 시간은 17.0분이었고, A와 B의 봉우리 밑 너비는 각각 0.75분, 1.25분이었다면 이 관의 분리능은 얼마인가?

  1. 1.0
  2. 2.0
  3. 3.5
  4. 4.5
(정답률: 73%)
  • 두 성분의 머무름 시간 차이와 봉우리 너비의 합을 이용하여 분리능을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R_s = \frac{2(t_{R2} - t_{R1})}{W_1 + W_2}$
    ② [숫자 대입] $R_s = \frac{2(17.0 - 15.0)}{0.75 + 1.25}$
    ③ [최종 결과] $R_s = 2.0$
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74. 유리전극으로 pH를 측정할 때 영향을 주는 오차 요인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 산 오차
  2. 알칼리 오차
  3. 탈수
  4. 높은 이온세기
(정답률: 65%)
  • 유리전극 pH 측정 시 오차를 유발하는 요인으로는 산 오차, 알칼리 오차, 전극의 탈수, 낮은 이온세기, 접촉전위의 변화 등이 있습니다.

    오답 노트
    높은 이온세기: 낮은 이온세기일 때 오차가 발생함
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75. HPLC 펌프장치의 필요요건이 아닌 것은?

  1. 펄스 충격 없는 출력
  2. 3000psi 까지의 압력 발생
  3. 0.1~10mL/min 범위의 흐름 속도
  4. 흐름속도 재현성의 상대오차를 0.5% 이하로 유지
(정답률: 68%)
  • HPLC 펌프는 고압에서도 안정적인 흐름을 유지해야 하며, 일반적으로 6000psi까지의 압력을 발생시킬 수 있어야 합니다.
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76. 분리분석법에 속하지 않는 분석법은?

  1. 흐름주입 분석법
  2. 모세관 전기이동법
  3. 초임계 유체 크로마토그래피
  4. 고성능 액체 크로마토그래피
(정답률: 56%)
  • 분리분석법은 혼합물을 개별 성분으로 나누어 분석하는 방법입니다. 모세관 전기이동법, 초임계 유체 크로마토그래피, 고성능 액체 크로마토그래피는 모두 성분을 분리하는 과정이 포함되지만, 흐름주입 분석법은 분리보다는 자동화된 화학 반응을 이용한 정량 분석법에 해당합니다.
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77. 기체크로마토그래피(GC)에서 온도 프로그래밍(Temperature Programming)의 효과로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 감도를 좋게 한다.
  2. 분해능을 좋게 한다.
  3. 분석 시간을 단축시킨다.
  4. 장비 구입 비용을 절약할 수 있다.
(정답률: 81%)
  • 온도 프로그래밍은 분석 중 온도를 점진적으로 높여 끓는점이 높은 성분의 용출 시간을 앞당기고 피크 모양을 개선하는 기법입니다.
    분해능 향상, 분석 시간 단축, 감도 개선 등의 효과가 있으나, 이는 분석 조건의 최적화 문제이지 장비 구입 비용과는 무관합니다.
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78. 액체 크로마토그래피 컬럼의 단수(number of plates) N만을 변화시켜 분리능(Rs)을 2배로 증가시키기 위해서는 어떻게 하여야 하는가?

  1. 단수 N이 2배로 증가해야 한다.
  2. 단수 N이 3배로 증가해야 한다.
  3. 단수 N이 4배로 증가해야 한다.
  4. 단수 N이 √n배로 증가해야 한다.
(정답률: 79%)
  • 분리능 $R_{s}$는 이론단수 $N$의 제곱근에 비례하는 관계를 가집니다.
    ① [기본 공식] $R_{s} \propto \sqrt{N}$
    ② [숫자 대입] $2 \times R_{s} \propto \sqrt{x \times N}$
    ③ [최종 결과] $x = 4$
    따라서 분리능을 2배로 높이려면 단수 $N$을 4배로 증가시켜야 합니다.
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79. 사중극자 질량분석관에서 좁은 띠 필터로 되는 경우는?

  1. 고질량 필터로 작용하는 경우
  2. 저질량 필터로 작용하는 경우
  3. 고질량과 저질량 필터가 동시에 작용하는 경우
  4. 고질량 필터를 먼저 작용시키고, 그 다음 저질량 필터를 작용하는 경우
(정답률: 70%)
  • 사중극자 질량분석관에서 좁은 띠 필터(Band-pass filter)는 특정 질량 범위의 이온만 통과시키는 장치로, 고질량 필터(High-pass filter)와 저질량 필터(Low-pass filter)가 동시에 작용하여 그 사이의 질량 값만을 선택적으로 투과시키기 때문입니다.
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80. 액체크로마토그래피에서 보호(guard) 컬럼에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 분석하는 주 컬럼을 오래 사용할 수 있게 해준다.
  2. 시료 중에 존재하는 입자나 용매에 들어있는 오염물질을 제거해준다.
  3. 정지상에 비가역적으로 붙은 물질들을 제거해준다.
  4. 잘 걸러주기 위하여 입자의 크기는 되도록 분석컬럼 보다 작은 것을 사용한다.
(정답률: 75%)
  • 보호 컬럼은 분석 컬럼의 수명을 연장하기 위해 앞에 설치하는 짧은 컬럼입니다. 충전제의 조성은 분석 컬럼과 동일해야 하지만, 압력 강하를 최소화하기 위해 입자의 크기는 분석 컬럼보다 크게 사용해야 합니다.

    오답 노트
    분석하는 주 컬럼을 오래 사용할 수 있게 해준다: 보호 컬럼의 기본 목적임
    시료 중에 존재하는 입자나 용매에 들어있는 오염물질을 제거해준다: 보호 컬럼의 주요 기능임
    정지상에 비가역적으로 붙은 물질들을 제거해준다: 오염 물질을 미리 제거하여 주 컬럼을 보호함
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