화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2019-03-03)

화학분석기사(구) 2019-03-03 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2019-03-03 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 질량 백분율(mass percentage)을 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 88%)
  • 질량 백분율은 전체 용액의 질량에 대한 용질의 질량 비율을 백분율로 나타낸 것입니다.
    $$\text{질량 백분율} = \frac{\text{용질의 질량}}{\text{용액의 질량}} \times 100$$
    따라서 $\text{100}$을 $10^2$으로 표현한 가 정답입니다.
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2. 아레니우스의 정의에 따른 산가 염기에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 산이란 물에 녹였을 때 하이드로늄이온(H3O+)의 농도를 순수한 물에서보다 증가시키는 물질이다.
  2. 염기란 물에 녹였을 때 수산화이온(OH-)의 농도를 순수한 물에서보다 증가시키는 물질이다.
  3. 19세기에 도입된 이 정의는 잘 알려진 산/염기와 화학적으로 유사한 화합물에는 적용되지 않는다.
  4. 순수한 물에는 적지만 같은 양의 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)이 존재한다.
(정답률: 87%)
  • 아레니우스 정의에 따르면 산은 물에서 하이드로늄 이온 농도를 증가시키고, 염기는 수산화 이온 농도를 증가시키는 물질입니다. 이 정의는 19세기에 도입되어 잘 알려진 산과 염기 및 화학적으로 유사한 화합물들에 대해 매우 잘 적용됩니다.
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3. 주기율표에 근거하여 제시된 다음의 설명 중 틀린 것은?

  1. NH3가 PH3보다 물에 더 잘 녹는 이유는 PH3와 달리 NH3가 수소결합을 할 수 있기 때문이다.
  2. 수용액 조건에서 HF, HCI, HBr, HI 중 가장 강산은 HI 이다.
  3. C는 O보다 전기음성도가 더 크므로 O-H결합보다 C-H결합이 더 큰 극성을 띠게 된다.
  4. Na와 Cl은 공유결합을 통해 분자를 형성하지 않는다.
(정답률: 78%)
  • 전기음성도는 주기율표의 오른쪽 위로 갈수록 커지므로, 산소(O)가 탄소(C)보다 전기음성도가 더 큽니다. 따라서 O-H 결합이 C-H 결합보다 전기음성도 차이가 더 커서 더 강한 극성을 띠게 됩니다.
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4. 다음 유기물의 명명법 중 틀린 것은?

  1. CH3COOH : 아세트산
  2. HOOCCOOH : 옥살산
  3. CCI2F2 : 클로로플루오르 메탄
  4. CH2=CHCI : 염화비닐
(정답률: 83%)
  • 유기 화합물의 명명법에서 치환기의 개수가 2개 이상일 경우 다이(di-), 트라이(tri-) 등의 접두사를 붙여야 합니다.

    오답 노트
    $\text{CCl}_2\text{F}_2$ : 클로로플루오르 메탄: 염소($\text{Cl}$)와 불소($\text{F}$)가 각각 2개씩 존재하므로 다이클로로다이플루오르메테인으로 명명해야 합니다.
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5. 다음 중 밑줄 친 물질의 용해도가 증가하는 것은?

  1. 기체용질이 녹아있는 용기의 부피를 증가시킨다.
  2. 황산나트륨(Na2SO4)이 녹아있는 수용약의 온도를 60℃ 정도로 약간 올려준다.
  3. 황산비륨(BaSO4)이 들어있는 수용액에 NaCI을 소량 첨가한다.
  4. 염화칼륨(KCI) 포화용액을 냉장고에 넣는다.
(정답률: 60%)
  • 황산바륨($\text{BaSO}_4$) 수용액에 $\text{NaCl}$을 첨가하면 공통이온 효과 또는 이온 강도 증가로 인해 평형이 이동하며, 르샤틀리에 원리에 의해 $\text{BaSO}_4$의 용해도가 증가합니다.

    오답 노트
    기체용질: 부피 증가 시 압력 감소로 용해도 감소
    황산나트륨($\text{Na}_2\text{SO}_4$): $32^{\circ}\text{C}$이상에서 온도 상승 시 용해도 감소
    염화칼륨($\text{KCl}$): 온도 하강 시 용해도 감소
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6. 다음 중 알코올에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일반적으로 탄소의 개수가 작은 경우 극성이다.
  2. 작용기는 -OR (R은 알킬기)이다.
  3. 수소결합을 할 수 있다.
  4. 분자량이 비슷한 다른 유기분자보다 일반적으로 끓는점이 높다.
(정답률: 84%)
  • 알코올의 특징적인 작용기는 $-\text{OH}$기(히드록시기)입니다. $-\text{OR}$ 형태는 에테르(Ether)의 작용기입니다.

    오답 노트
    극성: 탄소 수가 적을수록 $-\text{OH}$기의 영향으로 극성이 강함
    수소결합: $-\text{OH}$기로 인해 분자 간 수소결합 가능함
    끓는점: 수소결합 덕분에 비슷한 분자량의 유기화합물보다 끓는점이 높음
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7. 525℃에서 다음 반응에 대한 평형상수 K 값은 3.35 × 10-3이다. 이 때 평형에서 이산화탄소 농도를 구하면 얼마인가?

  1. 0.84 × 10-3mol/L
  2. 1.68 × 10-3mol/L
  3. 3.35 × 10-3mol/L
  4. 6.77 × 10-3mol/L
(정답률: 81%)
  • 평형상수 식에서 순수한 고체($s$)의 활동도는 1로 간주하므로, 기체 성분인 이산화탄소의 농도가 곧 평형상수 값이 됩니다.
    $$\text{CaCO}_{3}(s) \rightarrow \text{CaO}(s) + \text{CO}_{2}(g)$$
    ① [기본 공식] $K = [\text{CO}_{2}]$
    ② [숫자 대입] $K = 3.35 \times 10^{-3}$
    ③ [최종 결과] $[\text{CO}_{2}] = 3.35 \times 10^{-3} \text{ mol/L}$
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8. 주기율표에서의 일반적인 경향으로 옳은 것은?

  1. 원자 반지름은 같은 족에서는 위로 올라갈수록 증가한다.
  2. 원자 반지름은 같은 주기에서는 오른쪽으로 갈수록 감소한다.
  3. 금속성은 같은 주기에서는 오른쪽으로 갈수록 증가한다.
  4. 18족(0족)에서는 금속성 물질만 존재한다.
(정답률: 90%)
  • 주기율표에서 원자 반지름은 같은 족에서는 아래로 갈수록 전자 껍질 수가 증가하여 커지고, 같은 주기에서는 오른쪽으로 갈수록 유효 핵전하가 증가하여 전자를 더 강하게 끌어당기므로 감소합니다.

    오답 노트
    원자 반지름은 같은 족에서 아래로 갈수록 증가함
    금속성은 같은 주기에서 왼쪽으로 갈수록 증가함
    18족은 비활성 기체로 구성됨
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9. 산-염기에 대한 Brønsted-Lowry의 모델을 설명한 것 중 가장 거리가 먼 것은?

  1. 산은 양성자(H+ 이온)주개이다.
  2. 염기는 양성자(H+ 이온)받개이다.
  3. 염기에서 양성자가 제거된 화학종을 짝염기라고 한다.
  4. 산염기 반응에서 양성자는 산에서 염기로 이동된다.
(정답률: 87%)
  • Brønsted-Lowry 모델에서 산은 양성자($H^{+}$이온)를 주는 물질이고, 염기는 양성자를 받는 물질입니다. 이에 따라 산이 양성자를 내놓고 남은 화학종이 짝염기가 됩니다.

    오답 노트
    염기에서 양성자가 제거된 화학종: 짝산이 되어야 함
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10. 같은 질량의 산소분자와 메탄올에 들어있는 산소 원자 수의 비는?

  1. 산소 : 메탄올 = 5:1
  2. 산소 : 메탄올 = 2:1
  3. 산소 : 메탄올 = 1:2
  4. 산소 : 메탄올 = 1:1
(정답률: 81%)
  • 같은 질량일 때 각 물질의 몰수와 그 안에 포함된 산소 원자의 몰수를 비교합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{산소 원자 수} = \frac{\text{질량}}{\text{분자량}} \times \text{분자 내 산소 원자 수}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{산소}(\text{O}_2) = \frac{m}{32} \times 2, \quad \text{메탄올}(\text{CH}_3\text{OH}) = \frac{m}{32} \times 1$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{산소} : \text{메탄올} = 2 : 1$$
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11. Ca(HCO3)2에서 탄소의 산화수는 얼마인가?

  1. +2
  2. +3
  3. +4
  4. +5
(정답률: 78%)
  • 화합물 $\text{Ca(HCO}_3\text{)}_2$에서 전체 전하량의 합은 $0$입니다. $\text{Ca}$의 산화수는 $+2$, $\text{H}$는 $+1$, $\text{O}$는 $-2$이므로, 탄소의 산화수를 $c$라고 할 때 다음과 같이 계산합니다.
    $$\text{Ca} + 2(\text{H} + c + 3\text{O}) = 0$$
    $$+2 + 2(+1 + c - 6) = 0$$
    $$2c - 8 = 0$$
    $$c = +4$$
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12. 티오시아네이트(Thiocyanate) 이온(SCN-)의 가장 적합한 Lewis 구조는?

(정답률: 84%)
  • 티오시아네이트 이온( $SCN^-$)의 루이스 구조는 중심 탄소($$C$$)를 기준으로 황($$S$$)과 질소($$N$$)가 각각 이중 결합을 형성하고, 전체적으로 $-1$의 전하를 띠는 구조가 가장 적합합니다.
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13. 배의 철 표면이 녹스는 것을 방지하기 위하여 종종 마그네슘 판을 붙인다. 이 작업을 하는 이유는?

  1. 마그네슘이 철보다 더 좋은 산화제이므로 마그네슘이 더 산화되기 쉽다.
  2. 마그네슘이 철보다 더 좋은 산화제이므로 마그네슘이 더 환원되기 쉽다.
  3. 마그네슘이 철보다 더 좋은 환원제이므로 마그네슘이 더 산화되기 쉽다.
  4. 마그네슘이 철보다 더 좋은 환원제이므로 마그네슘이 더 환원되기 쉽다.
(정답률: 85%)
  • 금속의 이온화 경향이 클수록 전자를 잃고 산화되기 쉬우며, 자신은 산화되면서 다른 물질을 환원시키므로 더 강력한 환원제로 작용합니다. 마그네슘은 철보다 이온화 경향이 커서 우선적으로 산화되어 철의 부식을 방지합니다.
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14. 아세톤의 다른 명칭으로서 옳은 것은?

  1. dimethylketone
  2. 1-propanone
  3. propanal
  4. methylethylketone
(정답률: 84%)
  • 아세톤은 화학적으로 dimethylketone 또는 2-propanone(propan-2-one)으로 불리는 케톤 화합물입니다.

    오답 노트
    propanal: 알데하이드 화합물임
    methylethylketone: 아세톤과 다른 구조의 케톤임
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15. 산소가 20mol%, 질소가 30mol%, 수소가 50mol%로 구성된 기체 혼합물의 평균 분자량은 얼마인가?

  1. 8.3g/mol
  2. 15.8g/mol
  3. 28.5g/mol
  4. 37.6g/mol
(정답률: 64%)
  • 혼합 기체의 평균 분자량은 각 성분 기체의 분자량에 몰 분율을 곱한 값들의 합으로 계산합니다.
    ① $M_{avg} = \sum (M_i \times x_i)$
    ② $M_{avg} = (32 \times 0.20) + (28 \times 0.30) + (2 \times 0.50)$
    ③ $M_{avg} = 15.8$
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16. 헬륨의 원자량은 4.0 이다. 헬륨원자 1g속에 들어있는 원자의 개수는 몇 개인가?

  1. 1.5×1023개
  2. 6.02×1023개
  3. 2.4×1024개
  4. 4.8×1024개
(정답률: 82%)
  • 물질의 질량을 원자량으로 나누어 몰수를 구한 뒤, 아보가드로 수를 곱하여 원자 개수를 산출합니다.
    ① $N = \frac{m}{M} \times N_A$
    ② $N = \frac{1}{4.0} \times 6.02 \times 10^{23}$
    ③ $N = 1.5 \times 10^{23}$
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17. 아보가드로의 수에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 아보가드로의 수는 일반적으로 6.02×1023이다.
  2. 아보가드로의 수는 정확히 12g에 존재하는 12C 원자의 숫자로 정의한다.
  3. 12C원자 한 개의 질량은 1.99×10-24g이다.
  4. 아보가드로수는 실험실에서의 거시적질량과 개별원자와 분자들의 미시적 질량 사이의 관련성을 확립하기 위한 것이다.
(정답률: 86%)
  • 탄소-12($^{12}C$) 원자 한 개의 질량은 탄소의 원자량 $12 \text{ g}$을 아보가드로 수로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{원자 1개의 질량} = \frac{\text{원자량}}{\text{아보가드로 수}}$
    ② [숫자 대입] $\text{질량} = \frac{12}{6.02 \times 10^{23}}$
    ③ [최종 결과] $\text{질량} = 1.99 \times 10^{-23} \text{ g}$

    오답 노트
    $1.99 \times 10^{-24} \text{ g}$은 계산 결과와 지수가 다르므로 틀린 설명입니다.
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18. 다음 두 반응의 평형상수 K값은 온도가 증가하면 어떻게 되는가?

  1. (a), (b) 모두 증가
  2. (a), (b) 모두 감소
  3. (a) 증가, (b) 감소
  4. (a) 감소, (b) 증가
(정답률: 75%)
  • 르샤틀리에 원리에 따라 온도가 증가하면 흡열 반응은 정반응 쪽으로, 발열 반응은 역반응 쪽으로 이동합니다.
    반응 (a)는 $\Delta H^{\circ} = 58 \text{ kJ}$인 흡열 반응이므로 온도가 증가하면 정반응이 우세해져 평형상수 $K$가 증가합니다.
    반응 (b)는 $\Delta H^{\circ} = -198 \text{ kJ}$인 발열 반응이므로 온도가 증가하면 역반응이 우세해져 평형상수 $K$가 감소합니다.
    따라서 정답은 (a) 증가, (b) 감소입니다.
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19. 0.10M NaCI 용액 20mL에 0.20M AgNO3 용액 20mL를 첨가하였다. 이 때 생성되는 염 AgCI의 용해도(g/L)는? (단, AgCI의 Ksp=1.0 × 10-10 분자량은 143이다.)

  1. 1.21 × 10-7 g/L
  2. 2.86 × 10-7 g/L
  3. 1.00 × 10-5 g/L
  4. 1.43 × 10-3 g/L
(정답률: 38%)
  • 침전 반응 후 남은 이온 농도를 통해 용해도를 구하는 문제입니다. 먼저 혼합 후 각 이온의 초기 농도를 구하고, 용해도곱 상수 $K_{sp}$를 이용하여 평형 농도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $K_{sp} = [Ag^{+}][Cl^{-}]$
    ② [숫자 대입] $1.0 \times 10^{-10} = (0.1 - x)(0.05 - x)$
    ③ [최종 결과] $143 \times 2 \times 10^{-9} = 2.86 \times 10^{-7} \text{ g/L}$
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20. C6H14의 분자식을 가지는 화합물은 몇 가지 구조이성질체가 가능한가?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 74%)
  • 분자식 $C_{6}H_{14}$를 가지는 알케인의 구조이성질체는 주사슬의 길이에 따라 다음과 같이 총 5가지가 가능합니다.
    1. 주사슬 6개: hexane
    2. 주사슬 5개: 2-methylpentane, 3-methylpentane
    3. 주사슬 4개: 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane
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2과목: 분석화학

21. 13.58g의 tris(hydroxymethyl) aminomethane(분자량=121.14)와 5.03g의 tris hydrochloride(분자량=157.60)를 혼합한 수용액 1.00L에 1.00M염산 10.0mL을 첨사하였을 때의 pH는 약 얼마인가? (단, tris 짝산의 pKa = 8.072이다.)

  1. 7.43
  2. 7.85
  3. 8.46
  4. 9.27
(정답률: 44%)
  • 완충 용액의 pH는 헨더슨-하셀바흐 식을 사용하여 구할 수 있습니다. 첨가된 $\text{HCl}$은 염기인 tris와 반응하여 짝산인 tris hydrochloride로 변환됩니다.
    ① [기본 공식] $pH = pK_a + \log \frac{[\text{Base}]}{[\text{Acid}]}$
    ② [숫자 대입] $pH = 8.072 + \log \frac{0.112 - 0.010}{0.0319 + 0.010}$
    ③ [최종 결과] $pH = 8.46$
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22. 산-염기 적정에서 사용하는 지시약이 용액속에서 다음과 같이 해리한다고 한다. 만일 이 용액에 산을 첨가하여 용액의 액성을 산성이 되게 했다면 용액의 색깔은 어느 쪽으로 변화하는가?

  1. 적색
  2. 무색
  3. 적색과 무색이 번갈아 나타난다.
  4. 알 수 없다.
(정답률: 82%)
  • 제시된 반응식 $\text{HR}(\text{무색}) \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{R}^-(\text{적색})$에서 용액에 산을 첨가하면 $\text{H}^+$ 농도가 증가합니다.
    르 샤틀리에 원리에 의해 평형이 왼쪽(역반응 방향)으로 이동하므로, 적색의 $\text{R}^-$가 감소하고 무색의 $\text{HR}$이 증가하여 용액의 색깔은 무색으로 변화합니다.
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23. EDTA 적정에 사용되는 xylenol orange 와 같은 금속이온 지시약의 일번적인 특징의 아닌 것은?

  1. pH 에 따라 색이 다소 변한다.
  2. 산화-환원제로서 전위(potential)에 따라 색이 다르다.
  3. 지시약은 EDTA 보다 약하게 금속과 결합해야만 한다.
  4. 금속이온과 결합하면 색깔이 변해야 한다.
(정답률: 68%)
  • 금속이온 지시약은 금속 이온과 결합했을 때와 떨어졌을 때의 색이 달라야 하며, EDTA가 금속을 뺏어올 수 있도록 EDTA보다 결합력이 약해야 합니다.
    산화-환원제로서 전위에 따라 색이 변하는 것은 금속 지시약의 일반적인 특징이 아닙니다.
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24. pka가 5인 약산(HA) 1M 용액의 pH에 가장 가까운 것은?

  1. 2.3
  2. 2.5
  3. 3.0
  4. 3.3
(정답률: 66%)
  • 약산의 pH는 산 해리 상수 $K_a$와 초기 농도를 이용하여 구할 수 있으며, 약산의 경우 $[H^+] \approx [A^-]$로 가정하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $[H^+] = \sqrt{K_a \times C}$
    ② [숫자 대입] $[H^+] = \sqrt{10^{-5} \times 1}$
    ③ [최종 결과] $pH = -\log(10^{-2.5}) = 2.5$
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25. 0.1M KNO3 와 0.05M Na2SO4 된 혼합용액의 이온세기는 얼마인가?

  1. 0.2
  2. 0.25
  3. 0.3
  4. 0.35
(정답률: 79%)
  • 이온세기는 용액 속에 존재하는 모든 이온의 농도와 전하수의 제곱을 곱하여 합산한 값의 절반으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \frac{1}{2} \sum C_i z_i^2$
    ② [숫자 대입] $\mu = \frac{1}{2} \{ (0.1 \times 1^2) + (0.1 \times 1^2) + (2 \times 0.05 \times 1^2) + (0.05 \times 2^2) \}$
    ③ [최종 결과] $\mu = 0.25$
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26. 산해리 상수(acid dissociation constant)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. HA ⇄ H++A-의 평형상수에 해당한다.
  2. HA + H2O⇄ H3O++A-의 평형상수에 해당한다.
  3. 로 표현될 수 있다.
  4. 산의 농도를 묽히면 산해리 상수는 작아진다.
(정답률: 80%)
  • 산해리 상수는 평형 상수의 일종으로, 농도 변화와 관계없이 오직 온도에 의해서만 값이 변하는 상수입니다.

    오답 노트
    $\text{HA} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{A}^-$ 및 $\text{HA} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+ + \text{A}^-$: 산해리 상수의 정의에 부합하는 평형 반응식
    $\text{K}_a = \frac{[\text{H}^+][\text{A}^-]}{[\text{HA}]}$: 산해리 상수의 수식 표현 (이미지 $\text{K}_a = \frac{[\text{H}^+][\text{A}^-]}{[\text{HA}]}$ 변환)
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27. 다음 염(salt)돌 중에서 물에 녹았을 떄, 염기성 수용액을 만드는 염을 모두 나타낸 것은?

  1. CH3COONa, K3PO4
  2. CH3COONa
  3. NaBr, CH3COONa,NH4Cl
  4. NH4Cl, K3PO4, NaNO3
(정답률: 68%)
  • 염의 가수분해 원리에 따라 약산의 짝염기는 수용액에서 염기성을 띱니다. 중 $\text{CH}_3\text{COONa}$(아세트산나트륨)와 $\text{K}_3\text{PO}_4$(인산칼륨)는 각각 약산인 아세트산과 인산의 짝염기이므로 염기성 수용액을 형성합니다.

    오답 노트
    $\text{NaBr}$, $\text{NaCl}$, $\text{NaNO}_3$: 강산과 강염기의 결합으로 중성
    $\text{NH}_4\text{Cl}$: 약염기의 짝산으로 산성
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28. 미지시료 내의 특정 물질의 양을 분석하는 방법으로 적정이 사용된다. 적정의 요건으로 틀린 것은?

  1. 부반응이 없어야 한다.
  2. 반응이 진행되어 당량점부근에서 완결되어야 한다.
  3. 반응은 화학양론적이어야 한다.
  4. 적정에서의 반응은 느려도 크게 상관없다.
(정답률: 89%)
  • 정확하고 신속한 분석을 위해 적정 반응은 당량점 부근에서 매우 빠르게 완결되어야 합니다.

    오답 노트
    반응 속도: 적정 반응은 반드시 빨라야 함
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29. 분석물질이 EDTA를 가하기 전에 침점물을 형성하거나 적정조건에서 EDTA와 느리게 반응하거나, 지시약을 가로막는 분석물을 적합한 EDTA 적정법은?

  1. 직접적정
  2. 치환적정
  3. 간접적정
  4. 역적정
(정답률: 72%)
  • 분석물질이 침전을 형성하거나 반응 속도가 매우 느려 직접적인 적정이 어렵고, 지시약의 반응을 방해하는 경우, 과량의 표준 용액을 가한 후 남은 양을 역으로 적정하는 역적정법이 가장 적합합니다.
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30. 용해도곱 상수와 공통이온 효과에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 용해도곱 상수는 용해반응의 평형상수이다.
  2. 용해도곱이 클수록 잘 녹는다.
  3. 고체염이 용액 내에서 녹아 성분 이온으로 나누어지는 반응에 대한 평형 상수이다.
  4. 성분 이온들 중의 같은 이온하나가 이미 용액 중에 들어 있으면 공통이온효과로 인해 그 염은 잘 녹는다.
(정답률: 70%)
  • 공통이온 효과란 용액 속에 이미 염의 성분 이온과 같은 이온이 존재할 때, 르샤틀리에 원리에 의해 평형이 역반응 방향으로 이동하여 염의 용해도가 감소하는 현상을 말합니다.

    오답 노트
    용해도곱 상수는 용해 반응의 평형 상수이며, 이 값이 클수록 용해도가 높아 잘 녹는 성질을 가집니다.
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31. 이온 선택 전극에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 이온 선택 전극은 착물을 형성하거나 형성하지 않은 모든 상태의 이온을 측정하기 떄문에 pH값에 관계없이 일정한 측정 결과를 보인다.
  2. 금속 이온에 대한 정량적인 분석 방벙 중 이온 선택 전극 측정 결과와 유도 결합 플라즈마 결합결과는 항상 일치한다.
  3. 이온 선택 전극의 선택 계수가 높을수록 다른 이온에 의한 방해가 크다.
  4. 액체 이온선택전극은 일반적으로 친수성 막으로 구성되어 있으며 친수성 막 안에 소수성 이온 운반체가 포함되어 있다.
(정답률: 58%)
  • 이온 선택 전극의 선택 계수는 특정 이온에 대한 응답성을 나타내며, 이 값이 클수록 다른 간섭 이온에 의한 방해 영향이 커지게 됩니다. 즉, 선택 계수가 $0$에 가까울수록 방해가 적고 선택성이 높습니다.
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32. 산화ㆍ환원 적정에서 사용되는 KMnO4에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 진한 자주색을 띤 산화제이다.
  2. 매우 안정하여 일차표준물질로 사용된다.
  3. 강한 산성용액에서 무색의 Mn2+로 환원된다.
  4. 산성용액에서 자체지시약으로 작용한다.
(정답률: 80%)
  • $\text{KMnO}_4$는 미량의 이산화망가니즈를 포함하고 있어 순수한 상태를 유지하기 어렵기 때문에 일차표준물질로 사용할 수 없습니다.
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33. 많은 종류의 이온성 침전물을 사용하여 무게분석을 할 때 순수한 물 대신에 전해질 용액으로 침전물을 세척하는 주된 이유는?

  1. 표면전하를 중화시켜 침전 입자들의 표면에 반발력 때문에 생기는 풀림 현상을 방지한다.
  2. 침전 형성 시 내포된 불순물들을 효과적으로 제거한다.
  3. 불순물 화학종이 침전되는 것은 방지하는 가림제의 역할을 한다.
  4. 전해질 환경에서 입자의 삭임과정이 촉징된다.
(정답률: 64%)
  • 침전물을 순수한 물로 세척하면 전하를 띤 고체 입자들 사이의 반발력으로 인해 생성물이 분해되는 풀림 현상이 발생합니다. 이를 방지하기 위해 표면전하를 중화시킬 수 있는 전해질 용액을 사용하여 세척해야 합니다.
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34. 1atm 의 값과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 101.325KPa
  2. 1013mbar
  3. 760mmHg
  4. 14.7N/m2
(정답률: 79%)
  • 표준 대기압 $1\text{atm}$의 다양한 단위 환산 값을 확인하는 문제입니다.
    $$1\text{atm} = 101.325\text{kPa} = 1013\text{mbar} = 760\text{mmHg} = 101325\text{N/m}^2$$
    따라서 $14.7\text{N/m}^2$는 실제 값인 $101325\text{N/m}^2$와 거리가 매우 멉니다.
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35. 성분이온 중 한 가지 이상인 용액 중에 들어있는 경우 그 염의 용해도가 감소하는 현상을 공통이온 효과라고 한다. 다음 중 공통이온 효과와 가장 관련이 있는 원리 또는 법칙은?

  1. 비어(Beer)의 법칙
  2. 패러데이(Faraday) 법칙
  3. 파울리(Pauli)의 배타원리
  4. 르 샤틀리에 (Le Chatelier) 원리
(정답률: 85%)
  • 공통이온 효과는 평형 상태에 있는 계에 특정 이온을 추가했을 때, 그 농도 변화를 상쇄하는 방향으로 평형이 이동하여 용해도가 감소하는 현상입니다. 이는 화학 평형의 이동을 설명하는 르 샤틀리에 (Le Chatelier) 원리의 대표적인 사례입니다.
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36. 다음 염 중 용액의 pH를 낮추었을 떄 용해도가 증가하지 않는 것은?

  1. AgBr
  2. CaCO3
  3. BaC2O4
  4. Mg(OH)2
(정답률: 59%)
  • 용액의 pH를 낮추면(산성도가 높아지면) 약산의 짝염기를 포함한 염의 용해도가 증가합니다.
    하지만 $AgBr$의 $Br^-$는 강산($HBr$)의 짝염기로서 매우 약한 염기이기 때문에, pH 변화에 영향을 거의 받지 않아 용해도가 증가하지 않습니다.
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37. 전기화학 반응에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 환원반응이 일어나는 전극을 개소드전극(cathode electrode)이라 하며, 갈바니 전지에서는 (-) 극이 된다.
  2. 염다리(salt bridge)에서는 전류가 이온의 이동에 의해서 흐르게 된다.
  3. 반쪽전지의 전위를 나타내는 값으로 표준환원전위를 나타내는 값으로 표준환원전위를 사용하며, 표준수소전극의 전위는 0.000V 이다.
  4. 전극반응의 전압은 Nernst식으로 표시되며, 갈바니 전지에서는 표준환원전위가 큰 반쪽반응의 전극이(+) 극이 된다.
(정답률: 69%)
  • 전기화학 반응에서 환원반응이 일어나는 전극은 캐소드(cathode) 전극입니다. 갈바니 전지(화학 전지)에서 환원반응이 일어나는 캐소드 전극은 (+)극이 됩니다.
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38. 완층용액에 대한 설명 중 옳은 것으로만 모두 나열된 것은?

  1. ㉢
  2. ㉠, ㉡
  3. ㉠, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 68%)
  • 완충용액의 특성에 대한 설명입니다.
    약한 산과 그 짝염기를 혼합하여 만들 수 있으며, 완충용액의 pH는 이온세기와 온도에 영향을 받습니다. 또한, $pH = pK_a$ 일 때 완충용량이 최대가 되는 성질을 가집니다. 따라서 제시된 ㉠, ㉡, ㉢ 모두 옳은 설명입니다.
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39. 국제단위계(SI)의 기본단위가 아닌 것은?

  1. 줄(J)
  2. 킬로그램(Kg)
  3. 초(s)
  4. 몰(mol)
(정답률: 72%)
  • 국제단위계(SI)의 7가지 기본단위는 미터(m), 초(s), 킬로그램(kg), 암페어(A), 켈빈(K), 몰(mol), 칸델라(cd)입니다.
    줄(J)은 에너지의 단위로, 기본단위들이 조합되어 만들어진 유도단위이므로 기본단위에 해당하지 않습니다.
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40. 이온세기와 활동도, 활동도 계수에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 활동도 계수의 단위는 mol/L 이다.
  2. 이온의 전화가 커질수록 활동도 보정은 필요없게 된다.
  3. 일반적으로 이온세기가 증가할수록 활동도 계수는 감소한다.
  4. 활동도 계수는 이온이 갖는 전하크기에 무관하다.
(정답률: 71%)
  • 용액의 이온세기가 증가하면 이온 간의 상호작용이 강해져 활동도 계수는 일반적으로 감소하게 됩니다.

    오답 노트
    활동도 계수의 단위는 mol/L: 활동도 계수는 단위가 없는 무차원 수입니다.
    이온의 전하가 커질수록 활동도 보정은 필요없게 된다 / 활동도 계수는 이온이 갖는 전하크기에 무관하다: 전하가 클수록 활동도 계수가 1에서 크게 벗어나므로 반드시 보정이 필요합니다.
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3과목: 기기분석I

41. FTIR(Fourier Transform Infrared; FT 적외선) 분광기기를 사용하여 측정한 흡광도 스펫트럽의 신호대 잡음비(signal-to-noise)가 4이었다. 신호대 잡음비를 20으로 증가시키려면 스펙트럼을 몇 번 측정하여 평균해야 하는가?

  1. 400
  2. 80
  3. 25
  4. 20
(정답률: 77%)
  • 신호대 잡음비(S/N ratio)는 측정 횟수($n$)의 제곱근에 비례하여 증가합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{(S/N)_{new}}{(S/N)_{old}} = \sqrt{n}$
    ② [숫자 대입] $\frac{20}{4} = \sqrt{n}$
    ③ [최종 결과] $n = 25$
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42. 인광이 발생하는 조건으로 가장 옳은 것은?

  1. 들뜬 단일항 상태에서 바닥상태로 되돌아 올 때
  2. 바닥 단일항 상태에서 들뜬 바닥상태로 되돌아 올 때
  3. 바닥 삼중항 상태에서 들뜬 단일항 상태로 되돌아 올 때
  4. 들뜬 삼중항 상태에서 바닥 단일항 상태로 되돌아 올 때
(정답률: 75%)
  • 인광은 전자 스핀 상태가 다른 들뜬 삼중항 상태에서 바닥 단일항 상태로 전이될 때, 금지된 전이(Forbidden transition)로 인해 에너지가 천천히 방출되며 빛이 나는 현상입니다.
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43. X선을 발생시키는 방법이 아닌 것은?

  1. 글로우 방전등에서 이온화된 아르곤이온의 충돌에 의해서
  2. 일차 X선에 물질을 노출시켜서 방사성 동위원소의 붕괴 과정에 의해서
  3. 방사성 동위원소의 붕괴 과정에 의해서
  4. 고에너지 전자살로 금속 과녁을 충돌시켜서
(정답률: 54%)
  • X선은 고에너지 전자가 금속 과녁에 충돌하거나 방사성 동위원소의 붕괴 과정 등 전자의 에너지 전이에 의해 발생하는 전자기파입니다.

    오답 노트
    글로우 방전등에서 이온화된 아르곤이온의 충돌: X선이 아닌 형광(가시광선 영역의 빛)이 발생합니다.
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44. 원자분광법에서 고체 시료를 원자화하기위해 도입하는 방법은?

  1. 기체 분무기
  2. 글로우 방전
  3. 초음파 분무기
  4. 수소화물 생성법
(정답률: 76%)
  • 원자분광법에서 시료의 상태에 따라 도입 방법이 다르며, 전도성 고체 시료를 원자화하기 위해서는 글로우 방전법을 사용합니다.

    오답 노트
    기체 분무기, 초음파 분무기: 용액 또는 슬러지 시료용
    수소화물 생성법: 특정 원소 용액용
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45. NMR분광법에서 할로겐화 메틸(Ch3X)의 경우에 양성자의 화학적 이동 값(δ)이 가장 큰 것은?

  1. CH3Br
  2. CH3Cl
  3. CH3F
  4. CH3l
(정답률: 59%)
  • 할로겐 원소의 전기음성도가 클수록 인접한 양성자의 전자 밀도를 더 많이 끌어당겨 가려막기 효과가 감소하며, 이로 인해 화학적 이동 값($\delta$)이 증가합니다. 할로겐 원소 중 전기음성도가 가장 큰 불소($F$)를 포함한 $CH_{3}F$가 가장 큰 값을 가집니다.
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46. 다음 그래프와 같은 적외선 흡수스펙트럼을 나타낼 수 있는 화합물을 추정하였을 때 가장 적합한 것은?

(정답률: 60%)
  • 제시된 적외선 흡수스펙트럼의 피크 위치를 분석하여 작용기를 추정합니다.
    약 $3000\text{ cm}^{-1}$ 부근의 피크는 $\text{C-H}$ 신축 진동, $1700\text{ cm}^{-1}$ 부근의 강한 피크는 $\text{C=O}$ (카르보닐기) 신축 진동, $1400\text{ cm}^{-1}$ 부근은 $\text{C-H}$ 굽힘 진동 등을 나타냅니다.
    따라서 $\text{C=O}$ 결합을 포함하고 있는 화합물이 가장 적합합니다.
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47. 불꽃 및 전열법과 비교한 ICP 원자화 방법의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 하나의 들뜸 조건에서 대부분 원소들의 좋은 방출스펙트럼을 얻을 수 있다.
  2. 원소 상호간의 화학적 방해가 적다.
  3. 저렴한 장비를 사용하고 유지비가 적게 든다.
  4. 텅스텐, 우라늄, 지르코늄 같은 원소들의 낮은 농도를 측정할 수 있다.
(정답률: 82%)
  • ICP(유도결합 플라스마) 원자화 방법은 매우 높은 온도를 이용하므로 감도가 좋고 화학적 방해가 적으며, 다양한 원소를 동시에 분석할 수 있는 고효율 방법입니다.
    하지만 장비 가격이 매우 고가이며 유지비가 많이 든다는 단점이 있습니다.
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48. 파장 500nm의 가시 복사선의 광자에너지는 약 몇 kJ/mol인가? (단, h=6.63×-34Jㆍs)

  1. 226 kJ/mol
  2. 239 kJ/mol
  3. 269 kJ/mol
  4. 300 kJ/mol
(정답률: 45%)
  • 광자 1개의 에너지를 구한 뒤, 1몰(Avogadro 수)의 에너지를 계산하여 kJ 단위로 환산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = \frac{hc}{\lambda} \times N_A$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = \frac{(6.63 \times 10^{-34}) \times (2.998 \times 10^8)}{500 \times 10^{-9}} \times (6.022 \times 10^{23})$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = 239\text{ kJ/mol}$$
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49. 원자 흡수분광법에서의 방해 중 스펙트럼 방해는 화학종의 흡수띠 또는 방출선이 분석선에 가까이 있거나 겹쳐서 발생한다. 스펙트럼 방해에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 넓은 흡수띠를 갖는 연소생성물 또는 빛을 산란시키는 입자생성물이 존재할 때 발생한다.
  2. 시료 매트릭스에 의해 흡수 또는 산란될 때 발생한다.
  3. 낮은 휘발성 화합물 생성, 해리반응, 이온화와 같은 평형상태에서 발생한다.
  4. 스펙트럼 방해를 보정하는 방법에는 두선 보정법, 연속 광원 보정법, Zeeman 효과에 의한 바탕보정 등이 있다.
(정답률: 68%)
  • 낮은 휘발성 화합물 생성, 해리반응, 이온화와 같은 평형 상태에서 발생하는 방해는 스펙트럼 방해가 아니라 화학적 방해에 해당합니다.

    오답 노트
    연소생성물/입자산란, 시료 매트릭스에 의한 흡수/산란, 두선 보정/Zeeman 효과 등은 모두 스펙트럼 방해와 관련된 올바른 설명입니다.
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50. 투광도가 0.010인 용액의 흡광도는 얼마인가?

  1. 0.398
  2. 0.699
  3. 1.00
  4. 2.00
(정답률: 74%)
  • 흡광도는 투광도의 상용로그 값에 마이너스를 붙인 값으로 계산합니다.
    $$\text{A} = -\log \text{T}$$
    $$\text{A} = -\log 0.010$$
    $$\text{A} = 2.00$$
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51. ㉮직경이 5.0cm이고 초점거리가 15.0인 렌즈 A의 스피드(f-number)와 ㉯직경이 30.0cm 이고 초점거리가 15.0cm인 렌즈 B의 스피드를 계산하고, ㉰이 둘의 집광력을 비교한 것은?

  1. ㉮ F=0.3 ㉯ FB=2 ㉰ A가 B보다 6.7배 집광력이 좋다.
  2. ㉮ F=0.3 ㉯ FB=2 ㉰ B가 A보다 6.7배 집광력이 좋다.
  3. ㉮ F=3.0 ㉯ FB=0.5 ㉰ A가 B보다 36배 집광력이 좋다.
  4. ㉮ F=3.0 ㉯ FB=0.5 ㉰ B가 A보다 36배 집광력이 좋다.
(정답률: 55%)
  • 렌즈의 스피드(f-number)는 초점거리를 직경으로 나눈 값이며, 집광력은 렌즈 직경의 제곱에 비례합니다.
    ㉮ 렌즈 A의 스피드
    $$\text{F} = \frac{15.0}{5.0}$$
    $$\text{F} = 3.0$$
    ㉯ 렌즈 B의 스피드
    $$\text{F}_B = \frac{15.0}{30.0}$$
    $$\text{F}_B = 0.5$$
    ㉰ 집광력 비교 (직경의 제곱비)
    $$\text{Ratio} = \frac{30.0^2}{5.0^2}$$
    $$\text{Ratio} = \frac{900}{25}$$
    $$\text{Ratio} = 36$$
    따라서 렌즈 B가 렌즈 A보다 36배 집광력이 좋습니다.
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52. 자외선-가시선 흡수 분광법에서 사용하는 파장범위는?

  1. 0.1~100Å
  2. 10~180nm
  3. 190~800nm
  4. 0.78~300μm
(정답률: 77%)
  • 자외선-가시선 흡수 분광법(UV-Vis)은 일반적으로 자외선 영역(190~380nm)과 가시광선 영역(380~800nm)을 포함하는 190~800nm의 파장 범위를 사용합니다.
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53. 전형적인 분광기기의 구성장치가 아닌 것은?

  1. 안정적인 복사에너지 광원
  2. 시료 및 표준용액의 자동 이송장치
  3. 제한된 스펙트럼 영역을 제공하는 장치
  4. 복사에너지를 신호로 변환시키는 복사선 검출기
(정답률: 69%)
  • 분광기기의 기본 구성은 광원, 시료 용기, 단색화 장치(제한된 스펙트럼 제공), 검출기, 신호 처리 장치로 이루어집니다.

    오답 노트
    시료 및 표준용액의 자동 이송장치: 분석 효율을 높이는 부가 장치일 뿐, 분광기기 작동을 위한 필수 기본 구성 장치는 아닙니다.
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54. 자외선-가시선 흡수분광법에서 일반적으로 사용되는 광원의 종류가 아닌 것은?

  1. 증수소 및 수소 등
  2. 텅스텐 필라멘트 등
  3. 크세논 아크 등
  4. 전극없는 방전 등
(정답률: 69%)
  • 자외선-가시선 분광법에서는 중수소 및 수소 등, 텅스텐 필라멘트 등, 크세논 아크 등이 광원으로 사용됩니다.

    오답 노트
    전극없는 방전 등: 주로 원자 흡수 분광법(AAS)에서 특정 원소의 고유 파장을 얻기 위해 사용되는 광원입니다.
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55. 다음 어떤 경우에 원자가 가시광선 및 자외선 빛을 방출하는가?

  1. 전자가 낮은 에너지 준위에서 높은 에너지 준위로 뛸 때
  2. 원자가 기체에서 액체로 응축될 때
  3. 전자가 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 뛸 때
  4. 전자가 바닥상태에서 원자 궤도함수 안을 돌아다닐 때
(정답률: 77%)
  • 에너지를 흡수하여 들뜬 상태(높은 에너지 준위)가 된 전자가 다시 안정적인 바닥 상태(낮은 에너지 준위)로 떨어지면서 그 에너지 차이만큼을 빛의 형태로 방출하게 됩니다.
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56. 정량분석 시 반드시 필요한 표준몰 검정법 중 매트릭스 효과가 있을 가능성이 있는 복잡한 시료를 분석할 때 특히 유용한 방법은?

  1. 검정곡선법
  2. 표준물첨가법
  3. 작업곡선법
  4. 내부표준물법
(정답률: 76%)
  • 시료의 매트릭스가 복잡하여 분석 물질의 신호에 영향을 주는 매트릭스 효과가 예상될 때, 시료 자체에 표준 물질을 직접 첨가하여 검정곡선을 작성하는 표준물첨가법이 가장 유용합니다.
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57. l2 에탄올(CH3CH2OH)에 용해시켜 밀도가 0.8g/cm3인 용액을 제조하였다. 이 용액을 폭이 1.5cm인 셀에 넣고 Mo의 Ka 광원의 복사선을 투과시키니, 그 투과도가 25.0%였다. I, C, H, O의 각각의 질량흡수계수(cm2/g)가 차례로 39.0, 0.70, 0.00, 0.50이라 할 때 이 용액의 l2함량을 구한 결과 가장 근사치인 것은? (단, 용매에 의한 흡수도는 매우 낮으므로 무시한다.)

  1. 0.65%
  2. 1.05%
  3. 1.3%
  4. 3.6%
(정답률: 37%)
  • 투과도($T$)를 이용하여 흡광도($A$)를 구한 뒤, 비어-람베르트 법칙을 적용하여 용액 내 $I_2$의 질량 농도를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $A = -\log T = \mu \cdot \rho \cdot b$
    ② [숫자 대입] $0.602 = 39.0 \cdot C \cdot 1.5$
    ③ [최종 결과] $C = 0.0103$
    이를 백분율로 환산하면 약 $1.3\%$ 입니다.
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58. 에틸알콜의 NMR 스펙트럼에서 메틸기의 다중선 수는?

  1. 1개
  2. 2개
  3. 3개
  4. 4개
(정답률: 64%)
  • NMR의 다중선(splitting)은 인접한 탄소에 결합된 동등한 양성자의 수 $n$에 대해 $n+1$ 규칙을 따릅니다. 에틸알콜의 메틸기($-\text{CH}_3$) 옆에는 메틸렌기($-\text{CH}_2-$)의 양성자 2개가 존재합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Multiplicity} = n + 1$
    ② [숫자 대입] $\text{Multiplicity} = 2 + 1$
    ③ [최종 결과] $\text{Multiplicity} = 3$
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59. 다음 중 NMR 용매로 가장 적합한 것은?

  1. H2O
  2. CCl4
  3. HCl
  4. H2NO3
(정답률: 80%)
  • NMR 용매는 분석 대상 물질의 신호를 가리지 않기 위해 양성자($^1\text{H}$)를 포함하지 않는 용매를 사용해야 합니다. $\text{CCl}_4$는 수소를 포함하지 않아 가장 적합합니다.

    오답 노트
    $\text{H}_2\text{O}, \text{HCl}, \text{H}_2\text{NO}_3$: 모두 수소($\text{H}$)를 포함하고 있어 용매로 부적합함
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60. 원자 방출분광법의 유도쌍플라스마 광원에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 광원은 헬륨 기체가 주로 이용된다.
  2. 전형적인 광원은 3개의 동심원통형 석영관으로 되어 있는 토치구조이다.
  3. 시료 도입 방법은 일반적으로 집중 유리 분무기를 사용한다.
  4. 플라스마 속으로 고체와 액체 시료를 도입하는 방법으로 전열증기화가 있다.
(정답률: 61%)
  • 유도결합플라스마(ICP) 광원은 일반적으로 헬륨이 아닌 아르곤(Ar) 기체를 주로 사용합니다.

    오답 노트
    토치 구조: 3중 동심원통형 석영관 사용함
    시료 도입: 집중 유리 분무기 사용함
    전열증기화: 고체 및 액체 시료 도입 가능함
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4과목: 기기분석II

61. 전기분해전지에서 구리가 석출되게 하였다. 1.0A의 일정한 전류를 161분 동안 흐르게 하였다면 생성물의 양은 약 몇 g인가? (단, 구리의 원자량은 64g/mol이다.)

  1. 1.6g
  2. 3.2g
  3. 6.4g
  4. 12.8g
(정답률: 59%)
  • 패러데이의 전기분해 법칙을 이용하여 석출된 구리의 질량을 계산합니다. 구리 이온 $\text{Cu}^{2+}$이 환원되어 구리 $\text{Cu(s)}$가 되기 위해서는 전자 2개가 필요합니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{I \times t \times M}{n \times F}$
    ② [숫자 대입] $W = \frac{1.0 \times (161 \times 60) \times 64}{2 \times 96485}$
    ③ [최종 결과] $W = 3.2\text{ g}$
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62. 고성능 액체크로마토그래피에서 사용되는 컬럼에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 용리액 세기가 증가할수록 용질은 컬럼으로부터 더욱 빨리 용리된다.
  2. 액체크로마토그래피에서는 열린관 컬럼이 적당하다.
  3. 정지상 입자의 크기가 작을수록 충전컬럼의 효율은 증가한다.
  4. 컬럼의 온도를 높이면 머무름 시간이 감소되고, 분리도를 향상시킬 수 있다.
(정답률: 53%)
  • 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)는 높은 압력을 견뎌야 하므로 충전컬럼을 사용하며, 열린관 컬럼은 주로 기체크로마토그래피(GC)에서 사용됩니다.

    오답 노트
    용리액 세기가 증가할수록 빨리 용리된다: 맞음
    정지상 입자 크기가 작을수록 효율 증가: 맞음
    온도 높이면 머무름 시간 감소 및 분리도 향상: 맞음
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63. 액체크로마토그래피에서 기울기용리(gradient elution)란 어떤 방법인가?

  1. 컬럼을 기울여 분리하는 방법
  2. 단일 용매(이동상)를 사용하는 방법
  3. 2개 이상의 용매(이동상)를 다양한 혼합비로 섞어 사용하는 방법
  4. 단일 용매(이동상)의 흐름량과 흐름속도를 점차 증가시키는 방법
(정답률: 82%)
  • 기울기용리(gradient elution)는 분석 효율을 높이기 위해 2개 이상의 용매(이동상)를 사용하여 시간에 따라 혼합비를 변화시키며 용리시키는 방법입니다.

    오답 노트
    단일 용매(이동상)를 사용하는 방법: 등용매 용리(isocratic elution)에 해당함
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64. 연산 증폭기(operational amplifier) 회로를 사용하여 작업전극에 흐르는 전류(current)신호를 전압(voltage) 신호로 변환시켜 측정하고자 한다. 가장 적절한 회로는?

(정답률: 78%)
  • 전류 신호를 전압 신호로 변환하기 위해서는 전류-전압 변환 회로(Transimpedance Amplifier)가 필요합니다. 회로는 입력 전류에 비례하는 전압을 출력하는 구조로, 작업전극의 전류 측정에 가장 적합합니다.
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65. 얇은 층 크로마토그래피(TLC)에서 지연인자(Rf)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 단위가 없다.
  2. 0~1사이의 값을 갖는다.
  3. 로 나타낸다.
  4. Rf 값은 용매와 온도에 따라 같은 값을 가진다.
(정답률: 81%)
  • 지연인자($R_f$)는 시료가 이동한 거리와 용매가 이동한 거리의 비율로 정의되며, 사용되는 용매의 종류와 온도 조건에 따라 그 값이 변하는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    단위가 없다: 맞음
    0~1 사이의 값을 갖는다: 맞음
    로 나타낸다: 맞음
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66. 2-hexanone의 질량분석 토막패턴으로 검출되지 않는 화학종은?

  1. CH3-C≡O+
  2. CH3-CH=CH2+
  3. (CH2)(CH3)C=OH+
  4. CH3-CH2-CH2-CH2+
(정답률: 54%)
  • 질량분석법에서 토막패턴은 생성된 이온의 안정성에 따라 결정됩니다. $\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2^+$와 같은 일차 카보양이온은 구조적 안정성이 매우 낮기 때문에 토막패턴으로 검출되기 어렵습니다.
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67. 중합체 시료를 기준물질과 함께 가열하면서 두 물질의 온도 차이를 나타낸 다음의 시차 열분석도에 대한 설명이 옳은 것으로만 나열된 것은?

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉡, ㉢
  3. ㉠, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 72%)
  • 시차 열분석도(DSC)에서 각 지점의 열적 특성을 분석하면 다음과 같습니다.
    a는 유리전이 지점으로, 유리질 무정형 중합체가 고무처럼 말랑해지는 현상이 일어납니다.
    b는 결정화 지점으로, 분석물이 결정화되는 발열 반응을 나타냅니다.
    c는 용융 지점으로, 분석물이 녹는 흡열 반응을 나타냅니다.
    d는 산화 지점입니다.

    오답 노트
    b, d에서는 흡열반응이, c에서는 발열반응이 일어난다는 설명은 실제와 반대이므로 틀렸습니다.
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68. 조절전위 전기분해에서 각각의 기능과 역할에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전류는 대부분 작업 전극과 보조전극 사이에서 흐른다.
  2. 기준전극에는 무시할 수 있을 만큼 작은 전류가 흐른다.
  3. 기준전극의 전위는 저항전위, 농도차 분극, 과전위의 영향을 받지 않게 되어 일정한 전위가 유지된다.
  4. 일정전위기(potentiostat)는 작업, 보조, 기준전극의 전위를 일정하게 하기 위해서 사용한다.
(정답률: 49%)
  • 일정전위기(potentiostat)는 모든 전극의 전위를 일정하게 하는 것이 아니라, 기준전극에 대해 작업전극의 전위만을 일정하게 유지시켜주는 장치입니다.
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69. 시료의 분해반응 및 산화반응과 같은 물리적 변화 측정에 알맞은 열분석법은?

  1. DSC
  2. DTA
  3. TMA
  4. TGA
(정답률: 57%)
  • TGA(열중량 분석법)는 온도를 높이면서 시료의 질량 변화를 측정하는 방법으로, 분해반응, 산화반응, 기화, 승화와 같이 무게 변화가 수반되는 물리·화학적 변화를 측정하는 데 가장 적합합니다.
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70. 크로마토그래피에서 분류에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고정상 종류에 따라 액체크로마토그래피와 기체크로마토그래피로 분류한다.
  2. 초임계 유체 크로마토그래피는 분리관법으로 할 수 있다.
  3. 이온교환 크로마토그래피의 정지상은 이온교환수지이다.
  4. 액체크로마토그래피는 분리관법 또는 평면법으로 할 수 있다.
(정답률: 68%)
  • 크로마토그래피는 고정상이 아니라 이동상의 상태(액체 또는 기체)에 따라 액체크로마토그래피와 기체크로마토그래피로 분류합니다.
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71. 질량분석법을 응용한 2차 이온 질량분석법(SIMS)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고체 표면의 원자와 분자조성을 결정하는데 유용하다.
  2. 동적 SIMS는 표면 아래 깊이에 따른 조성 정보를 얻기 위하여 사용된다.
  3. 통상적으로 사용되는 SIMS를 위한 변환기는 전자증배기, 패러데이컵 또는 영상검출기이다.
  4. 양이온 측정은 가능하나 음이온 측정이 불가능한 분석법이다.
(정답률: 79%)
  • 2차 이온 질량분석법(SIMS)은 고체 표면의 원자와 분자 조성을 결정하는 데 유용하며, 양이온뿐만 아니라 음이온 모두 측정이 가능한 분석법입니다.
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72. 원자질량 분석법에서 원자 이온원(ion source)으로 주로 사용되는 것은?

  1. Nd-YAG 레이저
  2. 광 방출 다이오드
  3. 고온 아르곤 플라스마
  4. 전자 충격(electron impact)
(정답률: 55%)
  • 원자질량 분석법에서 원자를 이온화시키기 위한 이온원으로는 고온 아르곤 플라스마, 전기가열 플라스마, 라디오 주파수 전기스파크, 글로우 방전 플라스마, 집중된 레이저 빛살 등이 주로 사용됩니다.
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73. 수소는 물을 전기분해하여 생성시킬 수 있다. 물의 표준생성자유에너지는 △G0f=-237.13kJ/mol이다. 표준조건에서 물을 전기분해할 때 필요한 최소 전압은 얼마인가?

  1. 0.62V
  2. 1.23V
  3. 2.46V
  4. 3.69V
(정답률: 48%)
  • 표준 생성자유에너지와 전압의 관계식을 이용하여 전기분해에 필요한 최소 전압을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{-\Delta G}{nF}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{-(-237.13 \times 10^3)}{2 \times 96485}$
    ③ [최종 결과] $E = 1.23$ V
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74. 이온 억제컬럼을 사용하는 이온크로마토 그래피에서 음이온을 분리할 때 사용하는 이동상은 어떤 화학종을 포함하고 있는가?

  1. NaCl
  2. NaHCO3
  3. NaNO3
  4. Na2SO4
(정답률: 54%)
  • 이온 억제컬럼을 사용하는 이온크로마토그래피에서 음이온을 분리할 때는 양이온수지의 산성형을 사용하므로, 이동상으로 $\text{NaHCO}_3$ 또는 $\text{Na}_2\text{CO}_3$를 사용합니다.
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75. 순환 전압전류법(Cyclic voltammetry)에 의해 얻어진 순환 전압전류곡선의 해석에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 산화전극과 환원전극의 형태가 대칭성에 가까울수록 전기화학적으로 가역적이다.
  2. 산화봉우리 전류와 환원봉우리 전류의 비가 1에 가까우면 전기화학 반응은 가역적일 가능성이 높다.
  3. 산화 및 환원전류가 Nernst식을 만족하면 가역적이며 전기화학반응은 매우 빠르게 일어난다.
  4. 산화봉우리 전압과 환원봉우리 전압의 차는 가능한 커야 전기화학 반응이 가역적일 가능성이 높다.
(정답률: 66%)
  • 전기화학적으로 가역적인 반응일수록 산화/환원 봉우리 전류의 비가 1에 가깝고, 전압 차이가 작으며 대칭적인 형태를 띱니다. 따라서 산화봉우리 전압과 환원봉우리 전압의 차이가 커야 가역적이라는 설명은 틀린 것입니다. 가역 반응의 경우 전압 차이는 $0.0592/n$ V로 매우 작게 유지됩니다.
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76. 기준전극을 사용할 때 주의사항에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전극용액의 오염을 방지하기 위하여 기준전극 내부 용액의 수위가 시료의 수위보다 낮게 유지시켜야 한다.
  2. 수은, 칼륨, 은과 같은 이온을 정량할 때는 염다리를 사용하면 오차를 줄일 수 있다.
  3. 기준전극의 염다리는 질산칼륨이나 황산나트륨 같이 전극전위에 방해하지 않는 물질을 포함하면 좋다.
  4. 기준전극은 셀에서 IR 저항을 감소시키기 위하여 가능한 작업전극에 가까이 위치시킨다.
(정답률: 69%)
  • 기준전극 내부 용액의 수위가 시료 용액보다 낮으면 시료 용액이 기준전극 내부로 역유입되어 전극 내부 용액이 오염될 수 있습니다. 따라서 반드시 내부 용액의 수위를 시료보다 높게 유지하여 내부 용액이 시료 쪽으로 서서히 흐르도록 해야 합니다.
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77. HPLC에 이용되는 검출기 중 가장 널리 사용되는 검출기의 종류는?

  1. 형광 검출기
  2. 굴절률 검출기
  3. 자외선-가시선 흡수 검출기
  4. 증발 광산란 검출기
(정답률: 67%)
  • HPLC(고성능 액체크로마토그래피)에서는 감도가 높고 범용성이 뛰어난 자외선-가시선 흡수 검출기가 가장 널리 사용됩니다. 참고로 GC(가스크로마토그래피)에서는 FID(불꽃이온화검출기)가 주로 사용됩니다.
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78. 아래 그림은 퓨리애변환질량분석기를 이용하여 얻은 Cl3C-CH3Cl(1, 1, 1, 2-사염화에탄)의 스펙트럼이다. 각 스펙트럼의 X-축을 주파수와 질량으로 나타내었다. 여기서 131질량 피크는 35Cl3CCH2 이온 때문에, 133질량 피크는 37Cl35Cl2CCH2 이온 때문에 나타난다. 이 스펙트럼에 대한 설명 중 틀린 것은? (단 동위원소 존재비는 35Cl:37Cl=100:33, 12C:13C=100:1.1, 1H:2H=100:0.02이다.)

  1. 135amu 피크는 33Cl75Cl213C13C1H2 이온 때문에 나타난다.
  2. 117amu 피크는 35Cl3C 이온 때문에 나타난다.
  3. 119amu 피크는 37Cl35Cl2C 이온 때문에 나타난다.
  4. 121amu 피크는 37Cl235ClC 이온 때문에 나타난다.
(정답률: 64%)
  • 질량 분석 피크는 구성 원소들의 질량 합으로 결정됩니다. 135amu 피크가 나타나려면 전체 질량 합이 135가 되어야 하는데, 제시된 $\text{ }^{35}\text{Cl}_2\text{ }^{37}\text{Cl}_1\text{ }^{13}\text{C}_2\text{ }^1\text{H}_2$이온의 경우 질량 합이 $35 \times 2 + 37 \times 1 + 13 \times 2 + 1 \times 2 = 121$이 되어 135amu와 일치하지 않습니다.
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79. 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)에서 분석물질의 분리와 머무름 시간을 조절하는 가장 큰 변수는?

  1. 시료 주입량
  2. 이동상의 조성
  3. 이동상의 유량
  4. 컬럼의 온도
(정답률: 65%)
  • HPLC에서 분석물질의 머무름 시간($t_R$)은 시료와 고정상, 이동상 사이의 상호작용에 의해 결정됩니다. 이때 이동상의 조성(용매의 종류 및 비율)을 변화시키는 것이 분리 효율과 머무름 시간을 조절하는 가장 핵심적인 변수입니다.
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80. 기체크로마토그래피(GC)에서 통상적으로 사용되지 않는 검출기는?

  1. 열전도도 검출기(TCD)
  2. 불꽃이온화 검출기(FID)
  3. 전자포착 검출기(ECD)
  4. 자외선 검출기(UV detector)
(정답률: 67%)
  • 기체크로마토그래피(GC)는 휘발성 성분을 분석하므로 FID, TCD, ECD, MS 등의 검출기를 사용합니다. 자외선 검출기(UV detector)는 주로 액체크로마토그래피(HPLC)에서 사용되는 검출기입니다.
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