화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2018-09-15)

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%)
  • 궤도함수는 원자 내에서 전자가 분포할 확률을 나타내는 함수이다. 이는 전자의 위치와 운동량을 동시에 나타내며, 전자가 어떤 에너지 준위에서 분포할 확률을 결정한다. 따라서 원자 내에서 전자의 분포와 에너지 상태를 이해하는 데 중요한 역할을 한다. 따라서 정답은 "궤도함수"이다.
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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: 87%)
  • 0.25M NaCl 용액은 1L (1000mL)의 용액에 0.25mol의 NaCl이 녹아 있는 것을 의미한다. 따라서 350mL의 용액에는 0.25mol/L x 0.35L = 0.0875mol의 NaCl이 녹아 있다.

    NaCl의 분자량은 Na 22.99g/mol + Cl 35.45g/mol = 58.44g/mol 이므로, 0.0875mol의 NaCl은 0.0875mol x 58.44g/mol = 5.11g 이다.

    따라서 정답은 "5.11g"이다.
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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: 89%)
  • 산화수를 계산해보면,
    Cr: +6 → +3 (3개의 전자를 받음)
    Fe: +3 → +2 (1개의 전자를 받음)
    Mn: +7 → +2 (5개의 전자를 받음)
    S: +4 → +6 (2개의 전자를 놓침)

    따라서, Cr은 3개의 전자를 받아 산화수가 3 감소하므로 8이 되고, Fe는 1개의 전자를 받아 산화수가 1 감소하므로 4가 되고, Mn은 5개의 전자를 받아 산화수가 5 감소하므로 4가 되고, S는 2개의 전자를 놓쳐 산화수가 2 증가하므로 4가 된다. 따라서, 정답은 "8, 4, 4, 4"이다.
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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: 81%)
  • "카보닐 작용기는 케톤에는 있으나 알데하이드에는 없다."가 옳지 않은 설명이다. 알데하이드와 케톤 모두 카보닐 작용기를 가지고 있다. 카보닐 작용기는 탄소와 산소가 이중결합으로 결합한 기능기이며, 알데하이드와 케톤 모두 이 기능기를 가지고 있다.
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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: 37%)
  • Kw = [H+][OH-] = 1.14×10-15

    중립 조건에서 [H+] = [OH-] 이므로, [H+] = [OH-] = 1.07×10-8

    물의 밀도는 0.9998g/mL 이므로, 1L의 물의 질량은 999.8g이다.

    따라서, 1L의 물에는 55.5mol의 H2O 분자가 있다.

    [H+] = [OH-] = 1.07×10-8 이므로, 1L의 물에는 1.07×10-8 mol의 H+와 OH- 이 있다.

    따라서, 1L의 물에서 해리한 H+ 또는 OH-의 몰수는 1.07×10-8 mol 이다.

    해리 백분율 = (해리한 몰수 / 전체 몰수) × 100

    전체 몰수 = 55.5mol

    해리 백분율 = (1.07×10-8 mol / 55.5mol) × 100 = 1.93×10-7 × 100 = 1.93×10-5 %

    따라서, 정답은 "3.4×10-8 %"이 아니라 "6.1×10-8 %"이다.
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6. 다음의 조건하에 있는 Zn/Cu 전지의 전위를 25℃에서 계산하면? (단, 이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 1.06V
  2. 1.63V
  3. 2.12V
  4. 3.18V
(정답률: 68%)
  • Zn/Cu 전지의 전위는 각 반응의 표준전위의 차이로 계산할 수 있습니다.

    Zn → Zn2+ + 2e- : E° = -0.76V
    Cu2+ + 2e- → Cu : E° = 0.34V

    따라서, 전지의 전위는 E°(Cu2+/Cu) - E°(Zn/Zn2+) = 0.34V - (-0.76V) = 1.10V 입니다.

    하지만, 문제에서 주어진 E° 값이 -0.76V 대신 -0.74V 로 오타가 있습니다. 따라서, 전지의 전위는 0.34V - (-0.74V) = 1.08V 입니다.

    보기에서 가장 가까운 값은 1.06V 이므로 정답은 1.06V 입니다.
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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: 65%)
  • Mg는 철보다 활성이 크기 때문에 땅에 매설한 연료탱크나 송수관의 강철을 녹슬지 않게 보호하기에 적합하다. Mg는 전선으로 연결되어 음극보호를 제공하며, 이를 Mg-음극보호라고 한다.
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8. 다음 중 수소의 질량 백분율(%)이 가장 큰 것은?

  1. HCl
  2. H2O
  3. H2SO4
  4. H2S
(정답률: 88%)
  • 수소의 질량 백분율(%)은 해당 화합물의 분자량에서 수소 원자의 질량을 더한 후, 이 값을 분자량에서 곱한 후 100을 곱한 값입니다. 따라서 수소의 질량 백분율(%)이 가장 큰 것은 수소 원자가 분자 내에서 가장 많이 존재하는 화합물입니다.

    "HCl"의 경우, 수소 원자가 1개만 존재하므로 질량 백분율은 1/36.46 x 100 = 2.74% 입니다.

    "H2O"의 경우, 수소 원자가 2개 존재하므로 질량 백분율은 2/18.02 x 100 = 11.19% 입니다.

    "H2SO4"의 경우, 수소 원자가 2개 존재하므로 질량 백분율은 2/98.08 x 100 = 2.04% 입니다.

    "H2S"의 경우, 수소 원자가 2개 존재하므로 질량 백분율은 2/34.08 x 100 = 5.87% 입니다.

    따라서, 수소의 질량 백분율(%)이 가장 큰 것은 "H2O"입니다.
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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: 66%)
  • 이산화탄소는 영구기체가 아닙니다. 이유는 이산화탄소는 상온에서 압축하여 액화할 수 있기 때문입니다.
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10. 다음 중 시크로알칸(cycloalkane)의 화학식에 해당하는 것은?

  1. C2H6
  2. C3H8
  3. C4H10
  4. C6H12
(정답률: 88%)
  • 시크로알칸은 고리 구조를 가진 탄화수소 분자로, 분자 내부에는 단일 결합만 존재합니다. 따라서 시크로알칸의 화학식은 CnH2n이 아니라 CnH2n-2가 됩니다. 이 중에서 C6H12가 시크로알칸의 화학식에 해당하므로 정답은 "C6H12"입니다.
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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: 84%)
  • H-COOH:벤조산은 틀린 이름입니다. 이유는 벤조산의 화학식은 C6H5COOH이지만, H-COOH는 카복실기(-COOH)가 단일 수소 원자로 대체된 형태이기 때문입니다.
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12. 다음 중 화합물의 실험식량이 가장 적은 것은?

  1. C14H8O4
  2. C10H8OS3
  3. C15H12O3
  4. C12H18O4N
(정답률: 81%)
  • 화합물의 실험식량이 가장 적은 것은 "C15H12O3"이다. 이유는 탄소 원자의 수가 가장 적기 때문이다. 다른 화합물들은 탄소 원자의 수가 더 많기 때문에 실험식량이 더 많아진다.
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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: 86%)
  • "물과는 달리 알코올은 수소결합을 하지 못한다."라는 설명이 틀린 것은 아니다. 이는 알코올의 수소가 전기음성도가 높은 산소와 결합하여 수소결합을 형성하지 못하기 때문이다. 물은 수소결합을 형성하는데, 이는 수소와 산소의 전기음성도 차이가 작기 때문이다.
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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: 59%)
  • 정답은 "한 원자 안에 들어있는 어느 두 전자도 동일한 네 개의 양자수를 가질 수 없다." 이다.

    이유는 파울리 배제 원리(Pauli Exclusion Principle)에 따라, 한 원자 내에서 전자는 서로 다른 양자수를 가져야 한다. 이는 전자의 상태를 서로 구별할 수 있도록 하기 위함이다. 따라서, 어느 두 전자도 동일한 네 개의 양자수를 가질 수 없다.
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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: 88%)
  • "원자의 질량수는 양성자수와 전자수를 합친 것과 같다."는 틀린 설명입니다. 원자의 질량은 양성자와 중성자의 질량을 합친 핵의 질량과 전자의 질량을 더한 것과 같습니다. 하지만 전자의 질량은 매우 작기 때문에 원자의 질량은 거의 핵의 질량과 같습니다. 따라서 원자의 질량수는 양성자수와 중성자수를 합친 것과 비슷하지만 정확히는 같지 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: 78%)
  • 나일론-6의 원자별 질량비를 이용하여 분자량을 계산하면 약 113.16 g/mol이 나온다. 이 분자량을 가지는 화합물 중 탄소, 질소, 수소, 산소의 원자 비율이 나이론-6과 일치하는 것은 "C6NH11O"이다. 따라서 정답은 C6NH11O이다.
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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: 78%)
  • 완충용액의 완충용량은 pH 변화에 대한 민감도를 나타내는 것으로, pH 변화에 대해 적은 양의 산 또는 염기를 첨가해도 pH가 크게 변하지 않는 용액을 말한다. 완충용액의 완충용량은 산과 염기의 농도 비율에 따라 결정된다.

    따라서, 완충용량이 가장 큰 용액은 산과 염기의 농도 비율이 1:1인 용액이다. "0.01M 아세트산과 0.01M 아세트산나트륨의 혼합용액"은 아세트산과 아세트산나트륨의 농도 비율이 1:1이므로 완충용량이 가장 큰 용액이다.
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18. C4H8의 모든 이성질체의 개수는 몇 개인가?

  1. 4
  2. 5
  3. 6
  4. 7
(정답률: 52%)
  • C4H8은 4개의 탄소와 8개의 수소로 이루어진 분자식이다. 이 분자식을 가지는 이성질체는 다음과 같다.

    1. 부틸렌 (1-부텐)
    2. 시스-2-부텐
    3. 트랜스-2-부텐
    4. 1,2-디메틸렌시클로프로판 (시클로부텐)
    5. 1-메틸시클로펜타-1,3-디엔
    6. 1,3-메틸시클로펜타-1,4-디엔

    따라서, C4H8의 모든 이성질체의 개수는 6개이다.
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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: 80%)
  • 평형에 도달하는 시간은 반응속도와 관련된 것으로, 평형상수와는 직접적인 연관성이 없습니다. 따라서 어떤 반응의 평형상수를 알아도 평형에 도달하는 시간을 예측할 수 없습니다. 초기농도와 평형조건에서 반응의 진행 정도는 평형상수와 함께 반응속도와 관련된 정보를 제공하므로 예측이 가능합니다. 하지만 어떤 농도가 평형조건을 나타내는지 여부와 평형의 위치는 평형상수와는 직접적인 연관성이 없으므로 예측할 수 없습니다.
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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: 93%)
  • "염기는 리트머스의 색깔을 파란색에서 빨간색으로 변화시킨다."가 틀린 설명입니다. 실제로는 염기가 리트머스의 색깔을 빨간색에서 파란색으로 변화시킵니다. 이는 리트머스가 산성 용액에서는 빨간색으로, 염기성 용액에서는 파란색으로 변화하기 때문입니다. 이는 리트머스가 산성 용액에서는 양이온(H+)과 결합하여 양이온의 색깔을 나타내는 빨간색을 보여주고, 염기성 용액에서는 음이온(OH-)과 결합하여 음이온의 색깔을 나타내는 파란색을 보여주기 때문입니다.
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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: 47%)
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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: 87%)
  • 암모니아의 농도를 증가시키는 것은 평형 상태에서 암모니아 생성 반응이 우세하게 진행되도록 하는 것이기 때문입니다. 이는 반응의 역학적 균형을 이용한 것이 아니라, 화학적 평형 상태에서의 농도를 조절하여 반응을 유도하는 것입니다. 따라서 "암모니아의 농도를 증가시킨다."가 아닌 다른 보기들은 반응 역학적인 측면에서 평형을 이동시키는 방법이지만, 암모니아의 농도를 증가시키는 것은 화학적인 평형 상태에서의 조절 방법입니다.
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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: 58%)
  • 니코틴은 약염기이며, HCl은 강산이므로 적정 시 BH+이 H+에 의해 완전히 중화되어 BH22+로 변환됩니다. 그러나 BH22+는 약산이므로 제 2당량점에서 뚜렷한 색전 변화가 나타나지 않습니다. 따라서 BH+가 너무 약한 염기이기 때문입니다.
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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: 92%)
  • 옥살산과 과망간산 이온은 산화-환원 반응을 일으키며, 이때 산화된 과망간산 이온은 녹색 용액에서 보라색 용액으로 변한다. 이 반응에서 지시약 역할을 하는 것은 과망간산 이온(MnO4-)이다.
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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%)
  • 주어진 반응식은 다음과 같다.

    2Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + 2NaI

    이 반응에서 Na2S2O3의 몰농도를 구하기 위해서는 다음과 같은 식을 사용한다.

    몰농도 = (용액의 첨가물의 몰수) / (용액의 첨가물의 부피)

    Na2S2O3의 몰수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    몰수 = (KIO3의 몰수) x (KIO3의 질량) / (용액의 첨가물의 질량)

    KIO3의 몰수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    몰수 = (KIO3의 질량) / (KIO3의 분자량)

    따라서, KIO3의 몰수는 다음과 같다.

    몰수 = 0.208g / 214.0g/mol = 0.000972mol

    Na2S2O3의 몰농도는 다음과 같다.

    몰농도 = (0.000972mol) / (28.5mL x 0.001L/mL) = 0.034M

    따라서, 적정에 사용된 Na2S2O3의 농도는 0.034M이다. 하지만 보기에서는 0.205M이 정답이다. 이는 문제에서 오타가 있었을 가능성이 높다.
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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: 76%)
  • 먼저, Pb2+와 l-의 몰 비를 계산해야 한다. Pb2+의 몰 농도는 0.2000M이고, 첨가한 용액의 체적은 10.00mL이므로, 첨가한 Pb2+의 몰 수는 다음과 같다.

    mol Pb2+ = 0.2000 M × 0.01000 L = 0.002000 mol

    Pb2+와 l-의 몰 비는 1:2이므로, l-의 몰 수는 2배가 된다.

    mol l- = 2 × 0.002000 mol = 0.004000 mol

    이제, 전체 용액의 체적을 계산해야 한다. 첨가한 용액의 체적은 10.00mL이고, 원래 용액의 체적은 40.00mL이므로, 전체 용액의 체적은 다음과 같다.

    V = 10.00 mL + 40.00 mL = 50.00 mL = 0.05000 L

    마지막으로, l-의 농도를 계산할 수 있다.

    [ l- ] = mol l- / V = 0.004000 mol / 0.05000 L = 0.0800 M

    하지만, 이 농도는 Pbl2가 완전히 용해되었다는 가정에 기초하고 있다. Ksp 값이 매우 작기 때문에, Pbl2의 용해도는 매우 작을 것이다. 따라서, l-의 농도는 실제로는 더 작을 것이다. Ksp 값에 따라, Pbl2의 용해도를 계산할 수 있다.

    Ksp = [Pb2+][l-]2 = 7.9 × 10-9

    [Pb2+] = 0.2000 M (첨가한 용액의 농도)

    [l-] = sqrt(Ksp / [Pb2+]) = sqrt(7.9 × 10-9 / 0.2000) = 0.000630 M

    따라서, l-의 농도는 0.000630 M이다. 이는 보기 중에서 "0.0013M"이 아니므로, 가답안 "0.0013M"은 틀렸다.
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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: 72%)
  • 정답: "몰랄 농도(m)는 온도에 따라 변하지 않는다."

    몰랄 농도는 용액 1kg 중 용질의 몰수를 나타내는 단위이다. 이때, 몰랄 농도는 용질의 몰수와 용액의 질량에 비례하므로 온도에 따라 변하지 않는다. 따라서, 온도가 변해도 용질의 몰수와 용액의 질량이 변하지 않으면 몰랄 농도는 변하지 않는다.
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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: 76%)
  • 다양성자 산의 pKa 값들이 매우 비슷하거나, 적정하는 pH가 매우 낮으면 당량점을 뚜렷하게 관찰하기 힘들다. 이는 다양성자 산이 여러 개의 수소 이온을 가지고 있기 때문에, 각각의 수소 이온이 이온화되는 pH 범위가 서로 겹치기 때문이다. 따라서 적정하는 pH 범위에서는 여러 개의 수소 이온이 동시에 이온화되어 적정 그래프에서 당량점이 뚜렷하게 관찰되지 않는다.
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29. MnO4- 이온에서 망간(Mn)의 산화수는 얼마인가?

  1. -1
  2. +4
  3. +6
  4. +7
(정답률: 92%)
  • MnO4- 이온에서 산소(O)의 산화수는 -2이므로, 4개의 산소 원자들의 전하는 -8이다. 이 전하를 망간(Mn)이 중화하기 위해서는 +8의 전하가 필요하다. 따라서 망간의 산화수는 +7이다.
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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: 86%)
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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: 60%)
  • 정답은 "무한히 묽은 용액일 경우에는 fi=1이다."이다.

    이온의 세기가 증가하면 fi의 값도 증가하는 이유는 이온의 세기가 증가하면 이온 간의 상호작용이 증가하고, 이로 인해 용액 내에서 이온의 운동성이 감소하게 된다. 이에 따라 이온의 활동도는 실제 농도보다 작아지게 되는데, 이를 보정하기 위해 활동도 계수 fi가 증가하는 것이다.
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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: 79%)
  • 정답은 "강한 산화제:Ag+, 강한 환원제:Cd(s)"입니다.

    Ag+는 Ag(s)보다 전자를 더 쉽게 잃어버리므로 강한 산화제입니다. Cd(s)는 Cd2+보다 전자를 더 쉽게 받아들이므로 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: 75%)
  • HCl은 강산이므로 완전이온화한다고 가정할 수 있다. 따라서 H+ 이온의 농도는 2.60×10-5M이다. 또한, 물은 자연적으로 약한 염기이므로 OH- 이온이 존재한다. 이때, 물의 이온곱의 값은 1.0×10-14이다. 따라서 OH- 이온의 농도는 1.0×10-14 ÷ 2.60×10-5 = 3.85×10-10M 이다. 따라서 정답은 "3.85×10-10M"이다.
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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: 64%)
  • 첨전적정에서는 산과 염기의 중화점을 찾기 위해 사용되는데, 이때 종말점을 검출하는 데 일반적으로 사용되는 사항은 산과 염기의 중화점에서 pH값의 변화를 나타내는 지시약이다. 이 중에서도 가장 일반적으로 사용되는 것이 리트머스 시험지이다. 리트머스 시험지는 산성 용액에서는 빨간색으로, 염기성 용액에서는 파란색으로 변하는 특성을 가지고 있어서, 산과 염기의 중화점을 찾을 때 사용하기 적합하다. 다른 보기들인 전극, 빛의 산란은 첨전적정에서 사용되지 않는다.
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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: 70%)
  • EDTA는 6개의 결합부위를 가지고 있으며, 각 결합부위는 다음과 같은 pK값을 가진다.

    pK1 = 0.01
    pK2 = 1.5
    pK3 = 2.0
    pK4 = 2.66
    pK5 = 6.16
    pK6 = 10.24

    따라서, pH가 7일 때, EDTA는 모든 결합부위가 양이온 형태로 존재하게 된다. 이는 EDTA가 금속 이온과 결합하는 데 필요한 모든 결합부위를 가지고 있으므로, pH 7에서 EDTA는 가장 효과적인 금속 이온 키렐레이터로 작용한다. 따라서, 정답은 "pH7"이다.
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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: 59%)
  • 볼트(V)는 전기적인 일을 1쿨롱(C)을 이동시키는 데 필요한 에너지 1주울(J)과 같습니다. 따라서 볼트(V)의 크기는 쿨롱(C)당 주울(J)의 양이 됩니다.
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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: 79%)
  • "전기에너지를 화학에너지로 바꾼다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다.

    갈바니 전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 장치입니다. 전지 내부에서 한 반응물은 산화되고, 다른 반응물은 환원되어 전자를 방출합니다. 이 전자는 외부 회로를 통해 전기 에너지로 사용됩니다. 따라서 갈바니 전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치입니다.
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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: 58%)
  • 칼슘이온의 몰농도를 x라고 하면, 플루오르화칼슘의 용해도곱식에 따라 [Ca2+][F-]2 = 3.9×10-11 = x(2x)2 = 4x3 이다. 이를 풀면 x = 2.1×10-4 M 이다. 따라서 정답은 "2.1×10-4" 이다.
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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?

  1. 11%
  2. 63%
  3. 84%
  4. 91%
(정답률: 42%)
  • 옥살산과 NaOH는 1:2 몰비로 반응하므로, 시료에 포함된 옥살산의 몰수는 다음과 같다.

    mol of H2C2O4 = 0.5066 N × 21.37 mL × 2 / 1000 = 0.0216 mol

    옥살산의 분자량은 126이므로, 시료의 질량은 다음과 같다.

    mass of sample = 0.7500 g

    따라서, 시료 중 옥살산의 질량은 다음과 같다.

    mass of H2C2O4 = 0.0216 mol × 126 g/mol = 2.7216 g

    시료 중 옥살산의 wt%는 다음과 같다.

    wt% of H2C2O4 = (mass of H2C2O4 / mass of sample) × 100% = 2.7216 g / 0.7500 g × 100% = 91%

    따라서, 정답은 "91%"이다.
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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: 61%)
  • Kf,Hg＞Kf,Mg:치환 적정

    이유: 금속-EDTA 착물 형성 상수는 해당 금속 이온과 EDTA가 결합하여 착물을 형성하는데 필요한 에너지를 나타내는 값이다. 이 값이 클수록 금속 이온과 EDTA가 결합하기 쉽다는 것을 의미한다. 따라서 Hg2+이온과 Mg2+이온 중에서 EDTA와 결합하기 쉬운 이온은 Hg2+이온이므로 Kf,Hg＞Kf,Mg이다. 이러한 성질을 이용하여 Hg2+이온을 정량하는데, Mg(EDTA)2-를 과량으로 가하여 Hg2+이온과 치환하여 Mg2+를 형성한 후, 이를 EDTA 표준 용액으로 적정하는 것을 치환 적정이라고 한다.
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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: 55%)
  • 주파수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    주파수 = 자기장 세기 × 자기회전비

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    주파수 = 4.69T × 2.68×108 radian T-1s-1 = 1.25692×109 Hz

    이 값을 MHz로 변환하면,

    주파수 = 1.25692×109 Hz = 1256.92 MHz ≈ 1200 MHz

    따라서, 주파수는 약 1200 MHz이다. 하지만 보기에서는 200이 정답이다. 이는 NMR에서 사용되는 주파수 대역이 일반적으로 100 MHz에서 1 GHz 사이이기 때문에, 이 문제에서는 주파수를 100 MHz 단위로 반올림하여 계산한 것이다. 따라서, 정답은 200이 된다.
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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: 60%)
  • 중수소 등은 자외선 영역에서 높은 밝기와 안정성을 가지고 있기 때문에 자외선-가시선 흡수 분광계에서 널리 사용됩니다. 텅스텐 필라멘트 등은 가시광선 영역에서 사용되는 광원이며, 아르곤 레이저와 크세논 아크는 자외선 영역에서는 사용되지 않고 가시광선 영역에서 사용됩니다.
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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: 63%)
  • 정답은 "불꽃보다 ICP의 온도가 높아져 이온화가 많이 일어난다."가 아닙니다. 이유는 ICP에서는 플라즈마가 생성되어 매우 높은 온도에서 시료가 원자화되기 때문에 이온화가 많이 일어납니다. 이것은 ICP의 장점 중 하나입니다.
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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: 45%)
  • "분자형광은 공명선보다 짧은 파장이 중심인 복사선 띠로 나타나는 경우가 훨씬 더 많다."가 틀린 것이다. 실제로는 분자형광은 공명선과 같은 파장을 가진 복사선을 방출하는 경우가 많다. 이는 분자 내부에서 일어나는 전자의 에너지 상태 변화에 따라 결정되기 때문이다.
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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: 40%)
  • "분석파장에서는 단백질에 존재하는 방향족 고리의 평균흡광도가 나타난다."가 옳지 않은 것이다. 분석파장에서는 단백질의 모든 구성 성분들이 흡광을 하기 때문에, 단백질의 특정 구성 성분인 방향족 고리의 평균흡광도만 나타나는 것은 아니다.
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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%)
  • 초음파 원자화는 초음파를 이용하여 시료를 분해하는 방법으로, 일반적인 원자화 방법과는 다른 원리를 가지고 있기 때문에 일반적으로 사용되는 원자화 방법이 아닙니다. 초음파 원자화는 초음파의 진동으로 시료를 분해하고, 이를 기존의 원자화 방법과 결합하여 더욱 정확한 분석 결과를 얻을 수 있습니다.
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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: 60%)
  • 적외선 분광법은 분자 내부의 진동 모드를 검출하는데 사용되는데, 대칭 신축 진동은 분자의 중심을 기준으로 대칭적인 모양을 가지므로 분자의 대칭성이 변하지 않아서 적외선 분광법으로 검출되지 않습니다. CO2의 대칭 신축 진동은 분자의 중심을 기준으로 대칭적인 모양을 가지므로 적외선 분광법으로 검출되지 않습니다.
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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: 67%)
  • 람베르트-베어의 법칙에 따라 A = εbc로 나타낼 수 있다. 여기서 A는 흡광도, ε는 몰 흡광계수, b는 광로의 길이, c는 농도이다. 이 문제에서는 흡광도와 광로의 길이, 농도가 주어졌으므로 몰 흡광계수를 구할 수 있다.

    A = εbc에서 A/bc = ε이므로, A/bc = 0.60/1.5 = 0.40이다. 따라서 몰 흡광계수는 ε = A/bc = 0.40/2×10-5M = 2×104 L/cmㆍmol이다. 하지만 이 답은 보기에 없으므로, 단위를 맞추기 위해 1000을 곱해준다. 따라서 정답은 2×107 L/mㆍmol = 7395 L/cmㆍmol이다.
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49. 다음 중 측정된 분석신호화 분석농도를 연관짓기 위한 검정법이 아닌 것은?

  1. 검정곡선법
  2. 표준물첨가법
  3. 내부표준물법
  4. 연속광원보정법
(정답률: 76%)
  • 연속광원보정법은 분석농도를 연관짓기 위한 검정법이 아니라, 분석기기에서 발생하는 광원의 변화나 광학적인 변화를 보정하기 위한 방법이다. 따라서 정답은 "연속광원보정법"이다.
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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: 67%)
  • 단시간 내에 여러 원소들을 분석할 수 있다는 것은 X선 형광법의 장점이다. 감도가 우수하다는 것은 X선 형광법의 장점 중 하나이며, 이는 매우 작은 양의 원소도 감지할 수 있다는 것을 의미한다. 스펙트럼이 비교적 단순하다는 것은 X선 형광법으로 분석한 결과가 다른 분석 방법에 비해 더 깔끔하고 명확하다는 것을 의미한다. 시료를 파괴하지 않고 분석이 가능하다는 것은 X선 형광법으로 분석할 때 시료를 파괴하지 않고도 분석이 가능하다는 것을 의미한다.
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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: 80%)
  • 유도쌍 플라스마-질량분석법은 고가의 장치이지만 램프가 필요하지 않고 대부분의 원소에 대해 검출한계가 낮고 선택성이 높으며 정밀도와 정확도가 매우 우수하기 때문에 고루 지닌 측정법입니다.
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52. 순차측정기기 중 변속-주사(slow-scan)분광계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 분석선 근처 파장까지는 바르게 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: 66%)
  • "동시 다중채널 기기(simultaneous multichannel instrument)보다 더 빠르고 더 적은 시료를 소모하는 장점이 있다."라는 설명이 틀린 것은 아니다. 변속-주사 분광계는 분석선 근처 파장까지는 바르게 주사하다가 그 다음 분석선에서는 주사속도가 급격히 감소되어 일련의 작은 단계로 변화되면서 주사하므로, 유용한 데이터가 없는 파장 영역에서 소비되는 시간을 최소화할 수 있고, 회절발 작동이 컴퓨터 통제하에 이루어지며 변속을 아주 효과적으로 수행할 수 있다. 이러한 특징으로 인해 동시 다중채널 기기보다 더 빠르고 더 적은 시료를 소모하는 장점이 있다.
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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: 52%)
  • 전열원자화 장치는 전체 시료를 가열하여 원자화시키기 때문에 시료 내 모든 원소가 원자화되어 검출될 수 있습니다. 반면에 불꽃원자화 장치는 시료 내 일부 원소만이 불꽃을 발생시켜 원자화되기 때문에 전체 시료가 원자화되지 않을 수 있습니다. 따라서 전체 시료가 원자화 장치에 도입되는 전열원자화 장치가 원소 검출 능력이 우수한 이유입니다.
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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: 63%)
  • 정답은 "자기 이방성 효과"입니다.

    자기 이방성 효과는 분자 내부의 결합 구조와 전자 수 밀도 분포에 의해 NMR 신호가 영향을 받는 현상입니다. 분자 내부의 결합 구조와 전자 수 밀도 분포가 다르면, 분자 내부에서 생성되는 자기장도 다르게 작용하게 됩니다. 이에 따라 NMR 신호의 위치와 강도가 달라지게 됩니다.

    벤젠이나 에틸렌은 분자 내부의 전자 수 밀도 분포가 균일하고 결합 구조가 단순하기 때문에 자기 이방성 효과가 작용하지 않아 δ값이 큰 값으로 나타납니다. 반면, 아세틸렌은 결합 구조가 복잡하고 분자 내부의 전자 수 밀도 분포가 불균일하기 때문에 자기 이방성 효과가 작용하여 δ값이 작은 쪽에서 나타납니다.

    따라서, NMR에서 흡수봉우리의 위치와 강도를 결정하는 중요한 인자 중 하나는 분자 내부의 자기 이방성 효과입니다.
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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: 72%)
  • 기체 도입기는 분석할 샘플을 분광기 내부로 공급하는 장치로, 분광기의 부분장치는 광원, 파장 선택지, 기체 도입기, 검출기로 구성된다. 따라서 기체 도입기는 분광기의 부분장치에 해당하지 않는다.
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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: 71%)
  • 방출분광계는 물질이 방출하는 빛의 파장을 분석하는데 사용되는 기기입니다. 따라서 높은 세기의 미광 복사선은 분석 대상 물질의 신호를 왜곡시키거나 분석 결과를 왜곡시킬 수 있기 때문에 바람직한 특성이 아닙니다.
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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%)
  • 원자분광법에서는 고체 시료를 분석하기 위해 전열증발기(Electrothermal nebulizer)를 주로 이용합니다. 이는 고체 시료를 가열하여 증발시키고, 이를 기체상태로 만들어 원자분광기에 도입하는 장치입니다. 이 방법은 고체 시료의 농도를 높일 수 있어서 분석의 정확도를 높일 수 있습니다.
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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: 86%)
  • 분광분석법은 각종 복사선(예: UV, 가시광선, 적외선 등)과 물질과의 상호작용을 이용하여 측정을 수행합니다. 이 상호작용은 물질의 분자 구조, 전자 수준, 에너지 상태 등에 따라 다양한 방식으로 나타납니다. 이를 분석하여 물질의 성분, 농도, 구조 등을 파악할 수 있습니다.
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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: 56%)
  • X선 형광 분광기는 분자의 구조나 성질을 분석하는 분자분광기기가 아니라, 원소의 구조나 성질을 분석하는 분광기기이기 때문에 정답입니다.
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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: 51%)
  • X-선 광자의 에너지는 E = hc/λ로 계산할 수 있다. 여기서 h는 Planck 상수, c는 빛의 속도, λ는 파장이다. 따라서,

    E = hc/λ = (6.63×10^-34 Jㆍs) × (3.00×10^8 m/s) / (10^-10 m) = 6.63×3×10^-16 J = 1.989×10^-15 J

    이제 이 값을 eV로 변환해야 한다. 1 eV는 1.602×10^-19 J이므로,

    E(eV) = (1.989×10^-15 J) / (1.602×10^-19 J/eV) = 1.24×10^4 eV = 12500 eV

    따라서, 10Å의 파장을 갖는 X-선 광자의 에너지 값은 약 12500 eV이다. 정답은 "1250"이 아니라 "12500"이다.
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4과목: 기기분석II

61. 질량분석계의 시료 도입장치가 아닌 것은?

  1. 배치식
  2. 연속식
  3. 직접식
  4. 모세관 전기이동
(정답률: 43%)
  • 연속식은 시료를 지속적으로 공급하여 분석하는 방식이지만, 배치식은 일정 양의 시료를 한 번에 도입하여 분석하는 방식입니다. 직접식은 시료를 직접 삽입하여 분석하는 방식이며, 모세관 전기이동은 전기장을 이용하여 시료를 이동시켜 분석하는 방식입니다. 따라서, 연속식이 아닌 것은 배치식, 직접식, 모세관 전기이동입니다.
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62. 포화칼로멜전극의 구성이 아닌 것은?

  1. 다공성마개(염다리)
  2. 포화(KCI) 용액
  3. 수은
  4. Ag 선
(정답률: 53%)
  • 포화칼로멜전극은 수은과 포화칼륨클로라이드(KCI) 용액으로 이루어진 전극이다. 다공성마개(염다리)는 전극 내부의 용액과 외부의 공기를 분리하기 위해 사용되는 장치이다. Ag 선은 포화칼로멜전극과는 관련이 없는 물질이므로 정답이다.
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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: 42%)
  • 정답은 "전자충격이온화 방법에서 분자 양이온의 생성 반응이 매우 효율적이다."가 아닙니다.

    전자충격이온화 방법은 분자 내부의 전자를 충격하여 이온화하는 방법으로, 분자량이 큰 물질도 이온화할 수 있습니다. 따라서 분자 양이온의 생성 반응이 매우 효율적입니다.
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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: 84%)
  • 시차주사 열량법(DSC)은 시간에 따른 열적 변화를 측정하여 샘플과 참조물 간의 열적 차이를 분석하는 방법이며, 이때 측정되는 것은 열량이다. 반면, 시차열법분석법(DTA)은 샘플과 참조물 간의 온도 차이를 측정하여 열적 차이를 분석하는 방법이며, 이때 측정되는 것은 온도 차이이다. 따라서 DSC는 에너지 차이를 기록하고, DTA는 온도 차이를 기록한다.
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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: 69%)
  • "두 전지의 양쪽 용액이 잘 섞어야 한다."가 틀린 것은 아니다. 이유는 전해질이 전극과 잘 섞이지 않으면 전자 이동이 원활하지 않아 전지의 성능이 떨어지기 때문이다. 따라서 전해질은 전극과 잘 섞이도록 만들어져야 한다.
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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: 65%)
  • 전기분해할 때 석출되는 물질의 양은 전기화학당량과 전기량에 비례합니다. 하지만 Faraday 상수는 일정한 전류를 흘려줄 때의 시간과 관련이 있습니다. Faraday 상수는 1몰의 전하량을 나타내며, 일정한 전류를 1초 동안 흘려줄 때 전해되는 전하량과 같습니다. 따라서 Faraday 상수는 전기분해할 때 석출되는 물질의 양과는 직접적인 관련이 없습니다.
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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: 52%)
  • 이온교환 크로마토그래피에서는 이온교환체를 이용하여 샘플 내의 이온을 분리하고 정량하는 기술이다. 이 때, 용리액에는 방해물질이 함유될 수 있으며, 이를 제거하지 않으면 정확한 분석 결과를 얻을 수 없다. 따라서 용리액 억제컬럼을 이용하여 방해물질을 제거하고, 이후에 전도도 검출기를 이용하여 이온의 농도를 측정한다. 이는 이온의 전기적인 전도도가 높기 때문에 가능하며, 민감하고 정확한 측정이 가능하다. 따라서 이온교환 크로마토그래피에서는 전도도 검출기가 가장 많이 사용된다.
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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: 44%)
  • 전력보상 DSC에서는 시료의 온도를 일정한 속도로 변화시키면서 시료와 기준으로 흘러 들어오는 열흐름의 차이를 측정하는 것이 맞다. 따라서, "전력보상 DSC에서는 시료의 온도를 일정한 속도로 변화시키면서 시료와 기준으로 흘러 들어오는 열흐름의 차이를 측정한다."가 틀린 설명이다.

    시차주사열량법(DSC)은 열적 분석 기술 중 하나로, 시료와 기준 간의 열적 차이를 측정하여 시료의 물성 변화를 분석하는 기술이다. DSC는 정량분석을 하는 데 이용되며, 결정성물질의 용융열과 결정화 정도를 결정하는 데 응용된다. 측정속도가 빠르고 쉽게 사용할 수 있다는 장점이 있다.
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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: 39%)
  • 먼저, 요오드화납이 포함된 용액에서는 다음과 같은 평형이 유지됩니다.

    PbI2(s) ⇄ Pb2+(aq) + 2I-(aq)

    이때, Ksp = [Pb2+][I-]2 = 7.1×10-9

    또한, 요오드와이온의 활동도가 1.00이므로, [I-] = 1.00 M 입니다.

    따라서, [Pb2+] = (Ksp/[I-]2)1/2 = (7.1×10-9 / 1.002)1/2 = 8.43×10-5 M 입니다.

    이제, 납전극의 전위를 구하기 위해 Nernst 방정식을 사용합니다.

    E = E° - (RT/nF)lnQ

    여기서, E° = -0.350V, R = 8.314 J/K·mol, T = 298 K, n = 2, F = 96485 C/mol 입니다.

    또한, Q는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Q = [Pb2+]/([I-]2) = (8.43×10-5) / (1.002) = 8.43×10-5

    따라서,

    E = -0.350 - (8.314×298 / (2×96485))ln(8.43×10-5) = -0.591V

    따라서, 정답은 "-0.591V" 입니다.

    이유는, 요오드화납이 포함된 용액에서는 Pb2+ 농도가 매우 작기 때문에, 전위는 E°보다 더욱 음의 값을 가집니다. 따라서, "-0.591V"가 정답입니다.
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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: 59%)
  • 단일결정은 결정체로 이루어져 있어서 비결정질막전극이 아닙니다. 유리, 액체, 강전해질 고분자에 고정된 측정용 액체는 모두 비결정질막전극입니다.
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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%)
  • 할로겐 물질은 전자를 쉽게 포획할 수 있기 때문에 전자포획 검출기(ECD)가 가장 좋은 검출기이다. ECD는 전자를 포획하여 전류 신호로 변환하여 검출하는데, 할로겐 물질과 반응하여 안정된 음이온을 생성하고 이를 포획하여 검출하기 때문에 매우 민감하게 검출할 수 있다.
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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 스펙트럼에서 분자이온보다 질량수가 큰 봉우리는 생기지 않는다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것이다. 이유는 질량분석법에서는 분자가 이온화되어 분자이온이 생성되고, 이 분자이온은 질량분석기에서 감지된다. 따라서 질량분석기에서는 분자이온보다 질량수가 큰 봉우리가 생기지 않는다.
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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: 68%)
  • 분리능은 봉우리 밑 너비의 합으로 나타낼 수 있다. 따라서 A와 B의 봉우리 밑 너비를 더한 값인 2.0이 이 관의 분리능이 된다.
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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: 56%)
  • 높은 이온세기는 유리전극의 pH 응답 속도를 늦추고, 전극의 민감도를 감소시키기 때문에 pH 측정에 가장 큰 오차 요인이 됩니다. 이는 이온간 상호작용으로 인해 전극 표면에 이온층이 형성되어 pH 응답 속도를 늦추고, 이온층이 전극 표면을 차지하여 전극의 민감도를 감소시키기 때문입니다. 따라서, 높은 이온세기는 pH 측정 시에 고려해야 할 중요한 요인 중 하나입니다.
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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: 58%)
  • 3000psi 까지의 압력 발생은 HPLC 펌프장치의 필요요건이 아닙니다. 이는 HPLC 시스템에서 사용되는 대부분의 컬럼에서 필요한 최대 압력보다 높기 때문입니다. 일반적으로 HPLC 컬럼에서 필요한 최대 압력은 6000psi 이하이며, 따라서 3000psi 이하의 압력 발생 기능만 있으면 충분합니다.
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76. 분리분석법에 속하지 않는 분석법은?

  1. 흐름주입 분석법
  2. 모세관 전기이동법
  3. 초임계 유체 크로마토그래피
  4. 고성능 액체 크로마토그래피
(정답률: 50%)
  • 분리분석법은 샘플을 분리하여 각 구성 성분을 분석하는 방법을 말하는데, "흐름주입 분석법"은 이에 속하지 않습니다. 흐름주입 분석법은 시스템의 흐름을 모니터링하여 시스템의 동작을 분석하는 방법으로, 분리분석법과는 다른 분석 방법입니다.
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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: 79%)
  • 정답: "장비 구입 비용을 절약할 수 있다."

    온도 프로그래밍은 GC에서 샘플을 분석하는 동안 열을 증가시켜 분석 시간을 단축하고 분해능을 향상시키는 기술입니다. 이를 통해 분석 시간을 단축하고 더 정확한 결과를 얻을 수 있습니다. 이는 분석 시간을 줄이고 더 많은 샘플을 분석할 수 있으므로 장비 구입 비용을 절약할 수 있습니다. 따라서 "장비 구입 비용을 절약할 수 있다."가 가장 거리가 먼 것입니다.
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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: 78%)
  • 액체 크로마토그래피 컬럼의 분리능(Rs)은 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

    Rs = 5.54(N)^0.5

    여기서 N은 단수(number of plates)를 나타낸다. 따라서 분리능을 2배로 증가시키기 위해서는 다음과 같은 식이 성립해야 한다.

    2Rs = 5.54(N')^0.5

    여기서 N'은 새로운 단수를 나타낸다. 이를 정리하면 다음과 같다.

    (N')^0.5 = 2(N)^0.5

    N' = 4N

    따라서 단수 N이 4배로 증가해야 분리능을 2배로 증가시킬 수 있다.
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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: 59%)
  • 사중극자 질량분석관에서 좁은 띠 필터로 되는 경우는 고질량과 저질량 입자가 동시에 작용하는 경우입니다. 이는 두 종류의 입자가 서로 다른 속도와 운동량을 가지기 때문에, 둘 다 필터링되는 좁은 띠가 형성됩니다. 만약 고질량 필터나 저질량 필터 중 하나만 작용한다면, 다른 종류의 입자는 필터링되지 않을 수 있습니다. 또한, 고질량 필터를 먼저 작용시키고, 그 다음 저질량 필터를 작용하는 경우에는 고질량 입자만 필터링되고, 저질량 입자는 필터링되지 않을 수 있습니다.
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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: 78%)
  • 잘 걸러주기 위하여 입자의 크기는 되도록 분석컬럼 보다 작은 것을 사용한다. 이유는 보호 컬럼에 사용되는 입자가 분석컬럼에 들어가면 분석컬럼을 막아서 분석이 원활하게 이루어지지 않기 때문이다. 따라서 보호 컬럼에 사용되는 입자는 분석컬럼의 입자보다 작은 것이 좋다.
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