화학분석기사(구) 필기 기출문제복원 (2019-09-21)

화학분석기사(구) 2019-09-21 필기 기출문제 해설

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화학분석기사(구)
(2019-09-21 기출문제)

목록

1과목: 일반화학

1. 주어진 온도에서 N2O4(g) ⇄ 2NO2(g)의 계가 평형상태에 있다. 이때 계의 압력을 증가시킬 때 반응의 변화로 옳은 것은?

  1. 정반응과 역반응의 속도가 함께 빨라져서 변함없다.
  2. 평형이 깨어지므로 반응이 멈춘다.
  3. 정반응으로 진행된다.
  4. 역반응으로 진행된다.
(정답률: 90%)
  • 르샤틀리에의 원리에 따라 계의 압력이 증가하면, 시스템은 압력을 낮추기 위해 기체 분자 수가 감소하는 방향으로 평형을 이동시킵니다. $\text{N}_{2}\text{O}_{4}(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{NO}_{2}(\text{g})$ 반응에서 정반응은 분자 수가 $1 \rightarrow 2$로 증가하고, 역반응은 $2 \rightarrow 1$로 감소하므로 역반응으로 진행됩니다.
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2. 2.5g의 살리실산가 3.1g의 아세트산 무수물을 반응시켰더니, 3.0g의 아스피린을 얻을 수있었다. 아스피린의 이론적 수득량은 약 몇 g 인가? (단, 살리실산의 분자량 : 138.12g/mol, 아세트산무수물의 분자량 : 102.09g/mol, 아스피린의 분자량 : 180.16g/mol 이고, 살리실산과 아세트산무수물은 1:1로 반응하고 반응에서 역반응은 일어나지 않았다고 가정한다.)

  1. 2.6
  2. 2.8
  3. 3.0
  4. 3.2
(정답률: 70%)
  • 반응물 중 몰수가 더 적은 한계반응물을 찾아 이론적 수득량을 계산합니다. 살리실산의 몰수가 아세트산 무수물보다 적으므로 살리실산이 한계반응물이 됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{이론적 수득량} = \frac{\text{한계반응물 질량}}{\text{분자량}} \times \text{생성물 분자량}$
    ② [숫자 대입] $\text{이론적 수득량} = \frac{2.5}{138.12} \times 180.16$
    ③ [최종 결과] $\text{이론적 수득량} = 3.26$
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3. 수소 연료전지에서 전기를 생산할 때의 반응식이 다음과 같을 때 10g의 H2와 160g의 O2가 반응하여 생성된 물은 몇 g 인가?

  1. 90
  2. 100
  3. 110
  4. 120
(정답률: 86%)
  • 화학 반응식의 계수비는 반응하고 생성되는 물질의 몰수비와 같습니다. 수소 연료전지 반응식 $$2\text{H}_{2}(g) + \text{O}_{2}(g) \rightarrow 2\text{H}_{2}\text{O}(g)$$ 에서 $\text{H}_{2}$와 $\text{H}_{2}\text{O}$의 계수비는 $2:2$, 즉 $1:1$입니다.
    주어진 $\text{H}_{2}$ $10\text{g}$과 $\text{O}_{2}$ $160\text{g}$ 중 한계 반응물을 찾아 생성되는 물의 질량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Mass} = \text{mol} \times \text{Molar Mass}$
    ② [숫자 대입] $\text{Mass} = \frac{10}{2} \times 18$
    ③ [최종 결과] $\text{Mass} = 90$
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4. 다음 단위체 중 첨가 중합체를 만드는 것은?

  1. C2H6
  2. C2H4
  3. HOCH2CH2OH
  4. HOCH2CH3
(정답률: 84%)
  • 첨가 중합체는 단량체 내에 이중 결합이나 삼중 결합이 존재해야 결합이 끊어지며 중합될 수 있습니다. $C_{2}H_{4}$ (에틸렌)는 탄소 간 이중 결합을 가지고 있어 첨가 중합이 가능합니다.
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5. 납 원자 2.55×1023개의 질량은 약 몇 g인가? (단,납의 원자량은 207.2이다.)

  1. 48.8
  2. 87.8
  3. 488.2
  4. 878.8
(정답률: 85%)
  • 원자의 개수를 몰수로 변환한 뒤, 원자량을 곱하여 실제 질량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{N}{N_A} \times M$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{2.55 \times 10^{23}}{6.02 \times 10^{23}} \times 207.2$
    ③ [최종 결과] $m = 87.8$ g
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6. 다원자 이온에 대한 명명 중 옳지 않은 것은?

  1. CH3COO- : 아세트산이온
  2. NO3- : 질산이온
  3. SO32- : 황산이온
  4. HCO3- : 탄산수소이온
(정답률: 79%)
  • 다원자 이온의 명명법에 따라 $\text{SO}_3^{2-}$는 아황산이온으로 명명해야 합니다.

    오답 노트
    황산이온: $\text{SO}_4^{2-}$
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7. 카르보닐(corbonyl)기를 가지고 있지 않은 것은?

  1. 알데히드
  2. 아미드
  3. 에스테르
  4. 페놀
(정답률: 69%)
  • 카르보닐기는 탄소와 산소가 이중결합을 이룬 $$C=O$$ 구조를 말하며, 알데히드, 아미드, 에스테르 등은 이 구조를 포함하고 있습니다. 반면 페놀은 벤젠 고리에 하이드록시기($$-OH$$)가 결합된 구조로 카르보닐기를 가지고 있지 않습니다.
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8. 부탄이 공기 중에서 완전 연소하는 화학반응식은 다음과 같다. ( ) 안에 들어갈 계수들 중 a의 값은 얼마인가?

  1. 10
  2. 11
  3. 12
  4. 13
(정답률: 89%)
  • 화학 반응식의 계수는 반응 전후의 원자 수가 동일하게 보존되어야 한다는 질량 보존의 법칙을 이용하여 결정합니다.
    반응식: $2C_{4}H_{10} + (a)O_{2} \rightarrow (b)CO_{2} + (c)H_{2}O$
    ① [기본 공식] 탄소(C)와 수소(H)의 개수를 맞춰 $b$와 $c$를 먼저 구한 뒤, 산소(O)의 총합으로 $a$를 산출합니다.
    ② [숫자 대입] $2 \times 4 = b \rightarrow b=8$, $2 \times 10 = 2c \rightarrow c=10$ , $$2a = (8 \times 2) + 10$$
    ③ [최종 결과] $a = 13$
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9. 일반적인 화학적 성질에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 열역학적 개념 중 엔트로피는 특정 물질을 이루고 있는 입자의 무질서한 운동을 나타내는 특성이다.
  2. Albert Einstein 이 발견한 현상으로, 빛을 금속 표면에 쪼였을 때 전자가 방출되는 현상을 광전효과라 한다.
  3. 기체 상태의 원자에 전자 하나를 더하는 데 필요한 에너지를 이온화 에너지라 한다.
  4. 같은 주기에서 원자의 반지름은 원자번호가 증가할수록 감소한다.
(정답률: 84%)
  • 이온화 에너지는 기체 상태의 원자에서 전자 하나를 떼어내는 데 필요한 에너지를 의미합니다.

    오답 노트
    전자 하나를 더하는 데 필요한 에너지: 전자 친화도
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10. H2C2O4에서 C의 산화수는?

  1. +1
  2. +2
  3. +3
  4. +4
(정답률: 88%)
  • 화합물 전체의 산화수 합은 $0$이라는 원리를 이용합니다. 수소($H$)의 산화수는 $+1$, 산소($O$)의 산화수는 $-2$로 설정하여 탄소($C$)의 산화수를 구합니다.
    ① [기본 공식] $2(1) + 2x + 4(-2) = 0$
    ② [숫자 대입] $2 + 2x - 8 = 0$
    ③ [최종 결과] $x = +3$
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11. 용액의 농도에 대한 설명이 잘못된 것은?

  1. 노르말농도는 용액 1L에 포함된 용질의 그램 당량수로 정의한다.
  2. 몰분율은 그 성분의 몰수를 모든 성분의 전체 몰수로 나눈 것으로 정의한다.
  3. 몰농도는 용액 1L에 포함된 용질의 양을 몰수로 정의한다.
  4. 몰랄농도는 용액 1kg에 포함된 용질의 양을 몰수로 정의한다.
(정답률: 80%)
  • 몰랄농도는 용액의 전체 질량이 아니라, 순수한 용매 $1\text{kg}$에 녹아 있는 용질의 몰수로 정의하는 농도 단위입니다.

    오답 노트
    몰랄농도는 용액 1kg에 포함된 용질의 양을 몰수로 정의한다: 용액이 아니라 용매 기준임
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12. 산성비의 발생과 가장 관계가 없는 반응은?

  1. Ca2+(aq)+ CO32-(aq) → CaCO3(s)
  2. S(s) + O2(g) →SO2(g)
  3. N2(g) + O2(g) → 2NO(g)
  4. SO3(g) + H2O(L) → H2SO4(aq)
(정답률: 88%)
  • 산성비는 황 산화물($SO_{x}$)이나 질소 산화물($NO_{x}$)이 물과 반응하여 강산을 형성하며 발생합니다. $\text{Ca}^{2+}(\text{aq}) + \text{CO}_{3}^{2-}(\text{aq}) \rightarrow \text{CaCO}_{3}(\text{s})$ 반응은 탄산칼슘 침전 생성 반응으로, 산성비의 발생 원인이 아니라 오히려 산성비에 의해 석회암 구조물이 부식되는 현상과 관련이 있습니다.
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13. 다음 산의 명명법으로 옳은 것은?

  1. 염소산
  2. 아염소산
  3. 과염소산
  4. 하이포아염소산
(정답률: 80%)
  • 염소산 계열의 명명법은 산소 원자의 수에 따라 결정됩니다. $\text{HClO}_{3}$를 기준으로 산소가 더 많으면 '과-', 적으면 '아-' 또는 '하이포아-'를 붙입니다.
    $\text{HClO}_{4}$: 과염소산
    $\text{HClO}_{3}$: 염소산
    $\text{HClO}_{2}$: 아염소산
    $\text{HClO}$: 하이포아염소산
    따라서 $\text{HClO}$는 하이포아염소산입니다.
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14. 어떤 과일 주스의 pH가 4.7이다. 용액의 OH- 이온 농도는 몇 mol/L 인가?

  1. 104.7
  2. 10-4.7
  3. 109.3
  4. 10-9.3
(정답률: 80%)
  • pH와 pOH의 합은 $25^{\circ}C$에서 항상 $14$이며, pOH를 통해 $OH^{-}$이온 농도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$pOH = 14 - pH$$
    ② [숫자 대입]
    $$pOH = 14 - 4.7 = 9.3$$
    ③ [최종 결과]
    $$[OH^{-}] = 10^{-9.3}$$
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15. 특정 온도에서 기체 혼합물의 평형농도는 H2 0.13M, I2 0.70M, HI2.1M이다. 같은 온도에서 500.00mL 빈 용기에 0.20 mol의 HI를 주입하여 평형에 도달하였다면 평형 혼합물 속의 HI의 농도는 몇 M 인가?

  1. 0.045
  2. 0.090
  3. 0.31
  4. 0.52
(정답률: 34%)
  • 평형 상수($K$)를 이용하여 초기 농도에서 평형 상태로 변화하는 농도를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$K = \frac{[HI]^{2}}{[H_{2}][I_{2}]}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{2.1^{2}}{0.13 \times 0.70} = \frac{(0.4 - 2x)^{2}}{x^{2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$[HI] = 0.4 - 2 \times 0.045 = 0.31$$
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16. 돌턴(Dalton)의 원자설에서 설명한 내용이 아닌 것은?

  1. 물질은 더 이상 나눌 수 없는 원자로 이루어져 있다.
  2. 원자가전수의 수는 화학결합에서 중요한 역할을 한다.
  3. 같은 원소의 원자들은 질량이 동일하다.
  4. 서로 다른 원소의 원자들이 간단한 정수비로 결합하여 화합물을 만든다.
(정답률: 71%)
  • 돌턴의 원자설은 물질이 더 이상 나눌 수 없는 원자로 구성되어 있고, 같은 원소의 원자는 질량이 같으며, 서로 다른 원자들이 간단한 정수비로 결합한다는 내용을 담고 있습니다.

    오답 노트
    원자가전수의 수는 화학결합에서 중요한 역할을 한다: 루이스(Lewis)의 이론에 해당합니다.
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17. 다음 화학종 가운데 증류수에서 용해도가 가장 큰 화학종은 무엇인가? (단, 각 화학종의 용해도곱상수는 괄호 안의 값으로 가정한다.)

  1. AgCl (10-10)
  2. AgI (10-16)
  3. Ni(OH)2 (6×10-16)
  4. Fe(OH)3 (2×10-39)
(정답률: 77%)
  • 용해도곱 상수($K_{sp}$)가 클수록 해당 화학종의 용해도는 커집니다. 제시된 화학종 중 $AgCl$의 $K_{sp}$ 값이 $10^{-10}$으로 가장 크므로 용해도가 가장 큽니다.
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18. 0.1M H2SO4 수용액 10mL에 0.05M NaOH 수용액 10ml를 혼합하였다. 혼합 용액의 pH는? (단, 황산은 100% 이온화되며 혼합 용액의 부피는 20ml 이다.)

  1. 0.875
  2. 1.125
  3. 1.25
  4. 1.375
(정답률: 56%)
  • 강산인 $H_{2}SO_{4}$와 강염기인 $NaOH$의 중화 반응 후 남은 수소 이온의 농도를 계산하여 pH를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$pH = -\log [H^{+}]$$
    ② [숫자 대입]
    $$[H^{+}] = \frac{(0.1 \times 10 \times 2) - (0.05 \times 10)}{20} = 0.075$$
    $$pH = -\log 0.075$$
    ③ [최종 결과]
    $$pH = 1.125$$
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19. 1.20g의 유황(S)을 15.00g의 나프탈렌에 녹였더니 그 용액의 녹는점이 77.88℃이었다. 이 유황의 분자량(g/mol)은? (단, 나프탈렌의 녹는점은 80.00℃이고, 나프탈렌의 녹는점 강하상수(Kf)는 –6.80℃/m 이다.)

  1. 82
  2. 118
  3. 258
  4. 560
(정답률: 58%)
  • 어느 용액의 어는점(또는 녹는점) 내림 공식과 몰랄농도의 정의를 이용하여 용질의 분자량을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\Delta T = K_f \times \frac{w \times 1000}{M \times W}$
    ② [숫자 대입] $77.88 - 80.00 = -6.80 \times \frac{1.20 \times 1000}{M \times 15.00}$
    ③ [최종 결과] $M = 257.1$
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20. 주기율표에 대한 설명 중 옳지않은 것은?

  1. 주기율표란 원자번호가 증가하는 순서로 원소들을 배열하여 화학적 유사성을 한눈에 볼 수 있도록 만든 표이다.
  2. 주기율표를 이용하면 화학정보를 체계적으로 분류, 해석, 예측할 수 있다.
  3. 원소를 족(group)과 주기(period)에 따라 배열하고 있다.
  4. 전이금속원소는 10개로 나뉘어져 있으며, 원자번호 51~71번을 악티늄족이라 부른다.
(정답률: 90%)
  • 주기율표의 원소 분류에서 원자번호 57~71번은 란탄족에 해당하며, 악티늄족은 원자번호 89~103번을 의미합니다.
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2과목: 분석화학

21. EDTA 적정에서 역적정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 역적정에서는 일정한 소량의 EDTA를 분석용액에 가한다.
  2. EDTA를 제2의 금속 이온 표준용액으로 적정한다.
  3. 역적정법은 분석물질이 EDTA를 가하기 전에 침전물을 형성하거나, 적정 조건에서 EDTA와 너무 천천히 반응하거나, 혹은 지시약을 막는 경우에 사용한다.
  4. 역적정에서 사용되는 제2의 금속 이온은 분석물질의 금속 이온을 EDTA 착물로부터 치환시켜서는 안 된다.
(정답률: 58%)
  • 역적정은 분석물질에 표준용액을 과량 가하여 충분히 반응시킨 후, 반응하고 남은 과잉량을 다른 표준액으로 적정하는 방법입니다. 따라서 일정한 소량의 EDTA를 가한다는 설명은 틀린 것입니다.
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22. 0.05M Na2SO4 용액의 이온세기는?

  1. 0.05M
  2. 0.10M
  3. 0.15M
  4. 0.20M
(정답률: 73%)
  • 이온세기는 용액 속에 존재하는 모든 이온의 농도와 전하수의 제곱을 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \frac{1}{2} \sum c_i z_i^2$
    ② [숫자 대입] $\mu = \frac{1}{2} (2 \times 0.05 \times 1^2 + 1 \times 0.05 \times 2^2)$
    ③ [최종 결과] $\mu = 0.15$
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23. 침전과정에서 결정성장에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 침전물의 입자크기를 증가시키기 위하여 침전물이 생성되는 동안에 상대 과포화도를 최소화하여야 한다.
  2. 핵심 생성(nucleation)이 지배적이라면 침전물은 매우 작은 입자로 구성된다.
  3. 입자 성장(particle growth)이 지배적이면 침전물은 큰 입자들로 구성한다.
  4. 핵심 생성(nucleation) 속도는 상대 과포화도가 감소함에 따라 직선적으로 증가한다.
(정답률: 69%)
  • 핵 생성(nucleation) 속도는 상대 과포화도에 대해 지수함수적으로 매우 민감하게 증가합니다. 반면, 입자 성장(particle growth) 속도는 상대 과포화도에 따라 직선적으로 완만하게 증가하는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    입자 크기 증가: 상대 과포화도를 낮추면 핵 생성보다 입자 성장이 우세해져 입자가 커집니다.
    핵 생성 지배: 많은 수의 작은 핵이 생성되어 전체적으로 입자 크기가 매우 작아집니다.
    입자 성장 지배: 생성된 핵 위에 물질이 덧붙어 큰 입자를 형성합니다.
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24. 그림과 같이 다이싸이올알케인의 전도도는 사슬의 길이가 길어질수록 기하급수적으로 감소하는데 그 이유는 무엇인가?

  1. 저항이 증가하기 때문에
  2. 저항이 감소하기 때문에
  3. 전압이 증가하기 때문에
  4. 전압이 감소하기 때문에
(정답률: 83%)
  • 전도도는 물질의 전기 저항에 반비례합니다. 에서 보듯 다이싸이올알케인의 탄소 사슬 길이가 길어질수록 전자가 이동해야 할 경로가 길어져 전기 저항이 증가하게 되며, 이로 인해 전도도는 기하급수적으로 감소합니다.
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25. Pb2+는 I-와 반응하여 PbI2 침전을 만들기도 하지만 PbI+,PbI2(aq),PbI3-, PbI42-의 착물을 형성하기도 한다. Pb2+와 I-의 착물 형성상수는 각각 β1 = 1.0×102, β2 = 1.4×103, β3 = 8.3×103, β4 = 3.0×104이고 Ksp(PbI2) = 7.9×10-9일 때, 0.1M의 Pb2+ 수용액에 I-를 1.0×10-4M에서 5M 정도 될 때까지 천천히 첨가할 경우에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 침전물의 양은 증가하다가 감소한다.
  2. 수용액 중 Pb2+의 농도는 계속 감소한다.
  3. 수용액 중 PbI3-의 농도는 계속 증가한다.
  4. 수용액 중에 녹아 있는 전체 Pb2+ 농도는 일정하다.
(정답률: 55%)
  • Pb$^{2+}$이온이 I$^{-}$와 반응하면 처음에는 PbI$_2$ 침전이 형성되지만, I$^{-}$ 농도가 계속 증가하면 가용성 착물인 PbI$^+$, PbI$_2$(aq), PbI$_3^-$, PbI$_4^{2-}$ 등이 순차적으로 형성됩니다. 이 과정에서 침전되었던 PbI$_2$가 다시 착물로 변하며 녹아 나오기 때문에, 수용액 속에 녹아 있는 전체 Pb 성분의 농도는 I$^{-}$ 첨가량에 따라 계속 변화하게 됩니다.
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26. S4O62- 이온에서 황(S)의 산화수는 얼마인가?

  1. 2
  2. 2.5
  3. 3
  4. 3.5
(정답률: 83%)
  • 화합물 전체의 산화수의 합은 이온의 전하량과 같다는 원리를 이용합니다. 산소(O)의 산화수는 -2로 고정되어 있습니다.
    ① [기본 공식] $4 \times S + 6 \times (-2) = -2$
    ② [숫자 대입] $4S - 12 = -2$
    ③ [최종 결과] $S = 2.5$
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27. Mg2+이온과 EDTA와의 착물 MgY2-를 포함하는 수용액에 대한 다음 설명 중 틀린 것은? (단, Y4-는 수소이온을 모두 잃어버린 EDTA의 한 형태이다.)

  1. Mg2+와 EDTA의 반응은 킬레이트 효과로 설명할 수 있다.
  2. 용액의 pH를 높일수록 해리된 Mg2+이온의 농도는 감소한다.
  3. 해리된 Mg2+이온의 농도와 Y4-의 농도는 서로 같다.
  4. EDTA는 산-염기 화합물이다.
(정답률: 69%)
  • Mg$^{2+}$와 EDTA는 1:1 착물을 형성하므로, 착물 $MgY^{2-}$가 해리되어 생성되는 $Mg^{2+}$이온의 농도와 $Y^{4-}$이온의 농도는 화학 양론적으로 동일해야 합니다. 하지만 실제 수용액에서는 $Y^{4-}$가 수소 이온과 결합하여 $HY^{3-}$, $H_2Y^{2-}$ 등으로 존재하므로, 자유로운 $Y^{4-}$의 농도는 $Mg^{2+}$의 농도보다 훨씬 낮게 유지됩니다.

    오답 노트
    킬레이트 효과: 다좌 배위자가 금속 이온과 결합하여 매우 안정한 고리 구조를 형성하는 현상입니다.
    pH 영향: pH가 높아지면 EDTA의 해리도가 증가하여 $Y^{4-}$ 농도가 늘어나고, 이에 따라 $Mg^{2+}$는 더 많이 착물로 결합하여 농도가 감소합니다.
    산-염기 화합물: EDTA는 다가 산으로 작용하는 산-염기 화합물입니다.
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28. 다음 식 HOCl ⇌ H+ + OCl-은 K1 = 3.0×10-8, HOCl + OBr- ⇌ HOBr + OCl-은 K2 = 15로부터 반응 HOBr ⇌ H+ + OBr-에 대한 K값은?

  1. 2.0×10-9
  2. 4.0×10-9
  3. 2.0×10-8
  4. 4.0×10-8
(정답률: 65%)
  • 여러 화학 반응의 평형 상수는 반응식을 더했을 때 각 반응의 평형 상수를 곱하는 성질을 이용합니다.
    구하고자 하는 반응 $\text{HOBr} \rightleftharpoons \text{H}^{+} + \text{OBr}^{-}$는 첫 번째 반응식에 두 번째 반응식의 역반응을 더하여 얻을 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $K = \frac{K_{1}}{K_{2}}$
    ② [숫자 대입] $K = \frac{3.0 \times 10^{-8}}{15}$
    ③ [최종 결과] $K = 2.0 \times 10^{-9}$
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29. 난용성 염 포화용액 성분의 My+와 Ax-를 포함하는 용액에서 두 이온의 농도 곱을 용해도곱(solubility product; Ksp)이라고 한다. 이 값은 온도가 일정하면 항상 일정한 값을 갖는다. 이 때 [My+]x와 [Ax-]y의 곱이 Ksp보다 클 때 용액에서 나타나는 현상은?

  1. 농도곱이 Ksp와 같아질 때까지 침전한다.
  2. 농도곱이 Ksp와 같아질 때까지 용해된다.
  3. Ksp와 무관하게 항상 용해되어 침전하지 않는다.
  4. 반응 종료 후 용액의 상태는 포화이므로 침전하지 않는다.
(정답률: 77%)
  • 이온 농도의 곱(농도곱)이 용해도곱 상수($K_{sp}$)보다 크면, 용액은 과포화 상태가 되어 평형을 이루기 위해 역반응이 진행됩니다.
    따라서 농도곱이 $K_{sp}$와 같아질 때까지 용질이 침전되어 평형 상태에 도달하게 됩니다.
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30. 다음의 전기화학전지를 선 표시법으로 옳게 표시한 것은?

(정답률: 83%)
  • 전기화학전지의 선 표시법은 '산화전극 | 전해질 || 전해질 | 환원전극' 순으로 표기합니다.
    제시된 이미지 에서 산화전극은 $\text{Zn}$, 환원전극은 $\text{Cu}$이며, 각각 $\text{ZnCl}_{2}(aq)$와 $\text{CuSO}_{4}(aq)$ 용액에 담겨 있습니다. 이를 규칙에 맞게 표기한 가 정답입니다.
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31. HgS는 산성과 알칼리성 H2S 용액 모두에서 침전되고, ZnS는 알칼리성 H2S 용액에서만 침전된다. 이로부터 알 수 있는 HgS와 ZnS의 용해도곱 상수의 크기는?

  1. HgS가 더 작다.
  2. ZnS가 더 작다.
  3. 같다.
  4. 알 수 없다.
(정답률: 64%)
  • 용해도곱 상수($K_{sp}$)는 값이 작을수록 용해도가 낮아 침전이 더 잘 일어나는 성질이 있습니다.
    HgS는 산성과 알칼리성 조건 모두에서 침전되는 반면, ZnS는 알칼리성에서만 침전되므로 HgS가 훨씬 더 쉽게 침전됨을 알 수 있습니다. 따라서 HgS의 용해도곱 상수가 더 작습니다.
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32. pKa = 7.00인 산 HA가 있을 때 pH 6.00에서 의 값은?

  1. 1
  2. 0.1
  3. 0.01
  4. 0.001
(정답률: 81%)
  • 헨더슨-하셀바흐 식을 이용하여 주어진 $pK_{a}$와 $pH$ 조건에서 짝염기와 산의 농도비를 구하는 문제입니다.
    $$pH = pK_{a} + \log \frac{[A^{-}]}{[HA]}$$
    ① $6.00 = 7.00 + \log \frac{[A^{-}]}{[HA]}$
    ② $-1 = \log \frac{[A^{-}]}{[HA]}$
    ③ $\frac{[A^{-}]}{[HA]} = 10^{-1} = 0.1$
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33. 완충용액에 적용되는 Henderson-Hasselbalch equation(헨더슨-하셀바흐식)은?

  1. pH = -pKa + log([A-]/[HA])
  2. pH = pKa + log([A-]/[HA])
  3. pH = pKa - log([A-]/[HA])
  4. pH = -pKa - log([A-]/[HA])
(정답률: 81%)
  • 약산과 그 짝염기로 이루어진 완충용액의 pH를 계산하는 헨더슨-하셀바흐 식의 유도 과정입니다.
    $$\text{산 해리 상수 } K_{a} = \frac{[H^{+}][A^{-}]}{[HA]}$$
    위 식을 $[H^{+}]$에 대해 정리하고 양변에 $-\log$를 취하면 다음과 같습니다.
    $$pH = pK_{a} + \log \frac{[A^{-}]}{[HA]}$$
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34. 이온선택성 전극(ion selective electrode)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 복합전극(compound electrode)에서는 은-염화은 전극을 기준전극으로 사용할 수 있다.
  2. 복합전극 용액 중에 함유된 CO2, NH3 등의 기체의 농도를 측정하는데 사용될 수 있다.
  3. 고체상(solid state) 이온선택성 전극에서 전극내부의 충전용액은 분석하고자 하는 이온이 함유되어 있다.
  4. 고체상 이온선택성 전극의 이온 감지부분(membrane crystal)은 분석하고자 하는 이온만을 함유한 순수한 고체결정을 사용해야 한다.
(정답률: 59%)
  • 고체상 이온선택성 전극의 감지 막은 분석하고자 하는 이온을 함유한 불용성 무기염 결정(예: $LaF_{3}$)을 사용하며, 반드시 분석 이온만으로 구성된 순수한 고체결정일 필요는 없습니다.

    오답 노트
    복합전극: 은-염화은 전극을 기준전극으로 사용 가능함
    기체 측정: $CO_{2}$, $NH_{3}$ 등의 농도 측정에 활용 가능함
    충전용액: 내부 용액에 분석 대상 이온이 함유되어 있어야 함
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35. 농도가 19.5%로 표시되어 있는 술의 에탄올 농도는? (단, 농도는 부피비로 나타내었다고 가정하고, 물의 밀도는 1.00g/mL 이고, 에탄올의 밀도는 0.789g/mL 이며, 에탄올의 분자량은 46.0g/mol 라고 가정한다.)

  1. 3.34M
  2. 4.10M
  3. 4.24M
  4. 7.08M
(정답률: 64%)
  • 술의 부피 백분율 농도를 이용하여 에탄올의 몰 농도(M)를 구하는 문제입니다.
    $$\text{몰 농도} = \frac{\text{에탄올 부피} \times \text{밀도}}{\text{용액 부피} \times \text{분자량}}$$
    ① $M = \frac{195\text{ mL} \times 0.789\text{ g/mL}}{1000\text{ mL} \times 46.0\text{ g/mol}}$
    ② $M = \frac{153.855\text{ g}}{46000\text{ g/mol}}$
    ③ $M = 3.34$
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36. 염(salt) 용액에서 활동도(activity)의 설명으로 옳은 것은?

  1. 이온의 활동도는 활동도계수의 제곱에 반비례한다.
  2. 이온의 활동도는 활동도계수에 비례한다.
  3. 이온의 활동도는 활동도계수에 반비례한다.
  4. 이온의 활동도는 활동도계수의 제곱에 비례한다.
(정답률: 72%)
  • 이온의 활동도는 실제 용액 내에서 이온이 나타내는 유효 농도를 의미하며, 이는 활동도계수와 농도의 곱으로 정의됩니다.
    따라서 이온의 활동도는 활동도계수에 비례합니다.
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37. 이산화염소의 산화반응에 대한 화학 반응식에서 ( ) 안에 적합한 화학반응 계수를 차례대로 옳게 나타낸 것은?

  1. 1, 1, 1, 1
  2. 1, 2, 1, 1
  3. 2, 2, 2, 1
  4. 1, 2, 1, 2
(정답률: 81%)
  • 화학 반응식의 원자 수와 전하량 보존 법칙을 이용하여 계수를 맞춥니다.
    반응식: $( )ClO_{2} + ( )OH^{-} \rightarrow ClO_{3}^{-} + ( )H_{2}O + ( )e^{-}$
    염소($Cl$) 원자 수와 전하량을 맞추기 위해 $ClO_{2}$와 $ClO_{3}^{-}$의 계수를 $1$로 설정하면, 산소($O$)와 수소($H$)의 균형을 위해 $OH^{-}$는 $2$, $H_{2}O$는 $1$이 되며, 최종 전하량을 맞추기 위해 전자($e^{-}$)의 계수는 $1$이 됩니다.
    따라서 계수는 $1, 2, 1, 1$ 순서가 됩니다.
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38. 2003년 발생하여 우리나라에 막대한 피해를 입힌 태풍 매미의 중심기압은 910hPa이었다. 이를 토르(torr) 단위로 환산하면? (단, 1 atm = 101325 Pa, 1torr = 133.322 Pa 이다.)

  1. 643
  2. 683
  3. 743
  4. 763
(정답률: 75%)
  • 헥토파스칼($hPa$) 단위를 파스칼($Pa$)로 변환한 후, $1 torr$ 당 파스칼 값을 이용하여 단위 환산을 수행합니다.
    ① [기본 공식] $P_{torr} = \frac{P_{hPa} \times 100}{133.322}$
    ② [숫자 대입] $P_{torr} = \frac{910 \times 100}{133.322}$
    ③ [최종 결과] $P_{torr} = 683$
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39. 20℃에서 빈 플라스크의 질량은 10.2634g이고, 증류수로 플라스크를 완전히 채운 후의 질량은 20.2144g 이었다. 20℃에서 물 1g의 부피가 1.0029 mL일 때, 이 플라스크의 부피를 나타내는 식은?

  1. (20.2144 – 10.2634) × 1.0029
  2. (20.2144 – 10.2634) ÷ 1.0029
  3. 1.0029 + (20.2144 – 10.2634)
  4. 1.0029 ÷ (20.2144 – 10.2634)
(정답률: 80%)
  • 플라스크에 채워진 물의 질량을 구한 뒤, 물의 단위 부피당 질량(밀도의 역수)을 곱하여 전체 부피를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = (M_{total} - M_{flask}) \times V_{unit}$
    ② [숫자 대입] $V = (20.2144 - 10.2634) \times 1.0029$
    ③ [최종 결과] $V = (20.2144 - 10.2634) \times 1.0029$
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40. 0.050 M Fe2+ 100.0mL를 0.100 M Ce4+로 산화환원 적정한다고 가정하자. = 50.0mL일 때 당량점에 도달한다면 36.0mL를 가했을 때의 전지 전압은? (단, = 0.767 V, = 0.241 V)

  1. 0.526 V
  2. 0.550 V
  3. 0.626 V
  4. 0.650 V
(정답률: 42%)
  • 가해준 $Ce^{4+}$의 양이 당량점($50.0\text{mL}$)보다 적은 $36.0\text{mL}$이므로, 당량점 이전 상태입니다. 이때의 전위는 $Fe^{3+}/Fe^{2+}$ 전극의 네른스트 식을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = E^{o}_{Fe^{3+}/Fe^{2+}} - E^{o}_{calomel} - 0.05916 \log \frac{[Fe^{2+}]}{[Fe^{3+}]}$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = 0.767 - 0.241 - 0.05916 \log \frac{0.0014}{0.0036}$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = 0.550\text{ V}$$
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3과목: 기기분석I

41. 복사선의 파장보다 대단히 작은 분자나 분자의 집합체에 의하여 탄성 산란되는 현상을 무엇이라 하는가?

  1. Stoke 산란
  2. Raman 산란
  3. Rayleigh 산란
  4. Anti-Stoke 산란
(정답률: 72%)
  • 복사선의 파장보다 작은 입자에 의해 에너지가 보존되며 산란되는 탄성 산란 현상을 Rayleigh 산란이라고 합니다.

    오답 노트
    Raman 산란: 에너지를 잃거나 얻는 비탄성 산란
    Stoke 산란: Raman 산란의 일종으로 에너지를 잃어 파장이 길어짐
    Anti-Stoke 산란: Raman 산란의 일종으로 에너지를 얻어 파장이 짧아짐
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42. 단색 X-선 빛살의 광자가 K-껍질 및 L-껍질의 내부전자를 방출시켜 방출된 전자의 운동에너지를 측정하여 시료원자의 산화 상태와 결합 상태에 대한 정보를 동시에 얻을 수 있는 전자 분광법은?

  1. Auger 전자분광법(AES)
  2. X-선 광전자분광법(XPS)
  3. 전자에너지 손실 분광법(EELS)
  4. 레이저마이크로탐침 질량분석법(LMMS)
(정답률: 73%)
  • X-선 광전자분광법(XPS)은 단색 X-선을 시료에 조사하여 K-껍질이나 L-껍질의 내부 전자를 방출시키고, 이때 방출된 광전자의 운동에너지를 측정하여 원소의 종류, 산화 상태 및 화학적 결합 상태를 분석하는 기법입니다.
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43. CH3CH2CH2OCH3 분자는 핵자기공명(NMR) 스펙트럼에서 몇 가지의 다른 화학적 환경을 가지는 수소가 존재하는가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 73%)
  • 분자 내 수소 원자들이 처한 화학적 환경(주변 원자 구성)이 서로 다르면 NMR 스펙트럼에서 서로 다른 신호로 나타납니다.
    $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OCH}_3$ 구조에서 4개의 탄소에 결합된 수소 그룹들은 각각 결합된 원자 구성이 모두 다르므로 총 4가지의 화학적 환경을 가집니다.
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44. 일반적으로 신호-대-잡음비가 얼마 이하일 때 신호를 사람의 눈으로 관찰이 불가능해지는가?

  1. 1
  2. 3
  3. 5
  4. 10
(정답률: 63%)
  • 신호-대-잡음비(S/N ratio)가 약 2~3보다 작아지면 잡음의 영향이 너무 커져서 사람의 눈으로 신호를 식별하는 것이 불가능해집니다.
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45. 복사선을 흡수하면 에너지 준위 사이에서 전자 전이가 일어나게 되는데 다음 전이 중 파장이 가장 짧은 복사선을 흡수하는 전자전이는?

  1. σ → σ*
  2. π → π*
  3. n → σ*
  4. n → π*
(정답률: 59%)
  • 에너지 준위 차이가 클수록 흡수하는 복사선의 에너지가 높으며, 에너지는 파장에 반비례하므로 에너지 차이가 가장 큰 전이가 파장이 가장 짧습니다.
    전자 전이 에너지 크기는 $\sigma \rightarrow \sigma^*$가 가장 크므로 가장 짧은 파장의 복사선을 흡수합니다.
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46. UV/VIS을 이용하여 미지의 샘플을 10mm 용기(cell)를 이용하여 흡광도를 측정했을 때, 흡광도가 0.1이면 같은 샘플을 50mm 용기(cell)로 측정했다면 흡광도 값은?

  1. 0.2
  2. 0.5
  3. 1.0
  4. 1.5
(정답률: 80%)
  • Beer-Lambert 법칙에 따라 흡광도는 빛이 통과하는 셀의 길이에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $A = \epsilon b c$ (흡광도 = 몰흡광계수 × 셀 길이 × 농도)
    ② [숫자 대입] $A = 0.1 \times \frac{50}{10}$
    ③ [최종 결과] $A = 0.5$
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47. NMR 기기를 이루는 중요한 4가지 구성에 해당하지 않는 것은?

  1. 균일하고 센 자기장을 갖는 자석
  2. 대단히 작은 범위에 자기장을 연속적으로 변화할 수 있는 장치
  3. 라디오파(RF) 발신기
  4. 전파 송신기
(정답률: 64%)
  • NMR 기기의 핵심 구성 요소는 강력한 자석, 라디오파(RF) 발신기, 라디오파 검출기, 그리고 시료관 및 자기코일입니다. 전파 송신기는 NMR의 필수 구성 요소에 해당하지 않습니다.
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48. 분자의 들뜬 상태(excited state)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 적외선이 분자의 진동을 유발한 상태
  2. X-선이 분자를 이온화시킨 상태
  3. 분자가 마이크로파의 복사선을 흡수한 상태
  4. 분자가 광자를 방출하여 주변의 에너지 준위가 높아진 상태
(정답률: 62%)
  • 분자가 광자를 방출하면 에너지를 잃게 되어 더 낮은 에너지 준위인 바닥 상태로 전이하게 됩니다. 따라서 광자 방출로 인해 에너지 준위가 높아진다는 설명은 틀렸습니다.
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49. 나트륨(Na) 기체의 전형적인 원자 흡수스펙트럼을 옳게 나타낸 것은?

  1. 선(line) 스펙트럼
  2. 띠(bond) 스펙트럼
  3. 선과 띠의 혼합 스펙트럼
  4. 연속(continuous) 스펙트럼
(정답률: 79%)
  • 기체 상태의 원자는 에너지 준위가 불연속적이기 때문에 특정 파장의 빛만 흡수하거나 방출하는 선(line) 스펙트럼을 나타냅니다.

    오답 노트
    띠(bond) 스펙트럼: 분자나 고체 상태에서 나타나는 특성입니다.
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50. 유도결합플라스마(ICP) 원자방출 분광법이 원자흡수분광법과 비교하여 가지는 장점에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 동시에 여러 가지 원소들을 분석할 수 있다.
  2. 낮은 온도에서 분석을 수행하므로 원소간의 방해가 적다.
  3. 일반적으로 더 낮은 농도까지 측정할 수 있다.
  4. 잘 분해되지 않는 산화물들의 분석이 가능하다.
(정답률: 70%)
  • ICP 원자방출 분광법은 원자흡수분광법보다 훨씬 높은 온도에서 분석을 수행하기 때문에, 열적으로 안정한 산화물들을 쉽게 분해할 수 있고 원소 간의 화학적 방해가 적다는 장점이 있습니다.

    오답 노트
    낮은 온도에서 분석을 수행하므로 원소간의 방해가 적다: ICP는 고온의 플라스마를 이용하므로 틀린 설명입니다.
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51. 이산화탄소 분자는 모두 몇 개의 기준 진동방식을 가지는가?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 71%)
  • 분자의 진동 방식 수는 분자의 구조(선형/비선형)에 따라 결정됩니다. 이산화탄소($CO_{2}$)는 선형 분자이므로 다음 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $3N-5$ (선형 분자)
    ② [숫자 대입] $3 \times 3 - 5$
    ③ [최종 결과] $4$
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52. 원자화 온도가 가장 높은 원자분광법의 원자화 장치는?

  1. 전열증발화(ETV)
  2. 마이크로-유도 아르곤 플라스마(MIP)
  3. 불꽃(Flame)
  4. 유도쌍 아르곤 플라스마(ICP)
(정답률: 68%)
  • 유도쌍 아르곤 플라스마(ICP)는 플라스마의 매우 높은 온도를 이용하여 시료를 원자화하므로, 제시된 장치들 중 원자화 온도가 가장 높습니다.
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53. 유도결합플라스마(ICP)를 이용하여 금속을 분석할 경우 이온화 효과에 의한 방해가 발생되지 않는 주된 이유는?

  1. 시료성분의 이온화 영향
  2. 아르곤의 이온화 영향
  3. 시료성분의 산화물 생성 억제효과
  4. 분석원자의 수명 단축효과
(정답률: 68%)
  • ICP 분석 시 사용되는 아르곤 가스가 대부분의 전자를 공급하고 완충 역할을 수행하여, 시료 성분이 과도하게 이온화되는 것을 방지함으로써 이온화 방해를 억제합니다.
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54. 푸리에(Fourier) 변환을 이용하는 분광법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 기기들이 복사선의 세기를 감소시키는 광학부분장치와 슬릿을 거의 가지고 있지 않기 때문에 검출기에 도달하는 복사선의 세기는 분산기기에서 오는 것보다 더 크게 되므로 신호-대-잡음비가 더 커진다.
  2. 높은 분해능과 파장 재현성으로 인해 매우 많은 좁은 선들의 겹침으로 해서 개개의 스펙트럼의 특성을 결정하기 어려운 복잡한 스펙트럼을 분석할 수 있게 한다.
  3. 광원에서 나오는 모든 성분 파장들이 검출기에 동시에 도달하기 때문에 전체 스펙트럼을 짧은 시간 내에 얻을 수 있다.
  4. 푸리에 변환에 사용되는 간섭계는 미광(stray light)의 영항을 받으므로 시간에 따른 미광의 영향을 최소화하기 위하여 빠른 감응검출기를 사용한다.
(정답률: 60%)
  • 푸리에 변환에 사용되는 간섭계는 구조적 특성상 미광(stray light)의 영향을 받지 않습니다.
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55. X-선 분광법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 방사성 광원은 X-선 분광법의 광원으로 사용될 수 있다.
  2. X-선 광원은 연속 스펙트럼과 선스펙트럼을 발생시킨다.
  3. X-선의 선스펙트럼은 내부 껍질 원자 궤도함수와 관련된 전자 전이로부터 얻어진다.
  4. X-선의 선스텍트럼은 최외각 원자 궤도함수와 관련된 전자 전이로부터 얻어진다.
(정답률: 67%)
  • X-선 분광법의 선스펙트럼은 최외각 전자가 아니라, X-선 광자의 흡수로 인해 최내각 전자가 제거되면서 발생하는 전자 전이로부터 얻어집니다.
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56. Monochromator 의 slit width를 증가시켰을 때 발생하는 현상으로 가장 옳은 것은?

  1. resolution 이 감소한다.
  2. peak width가 좁아진다.
  3. 빛의 세기가 감소한다.
  4. grating 효율도가 증가한다.
(정답률: 67%)
  • 단색화 장치(Monochromator)에서 슬릿의 너비(slit width)와 해상도(resolution)는 서로 반비례 관계에 있습니다. 따라서 슬릿 너비를 증가시키면 해상도는 감소하게 됩니다.
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57. X-선 분석에서 Bragg식은 다음 중 어떤 현상에 대해 나타낸 식인가?

  1. 회절
  2. 편광
  3. 투과
  4. 복사
(정답률: 83%)
  • Bragg 식은 X-선이 결정 격자면에서 반사될 때 발생하는 간섭 현상인 회절(Diffraction) 조건을 설명하는 식입니다.
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58. 원자분광법에서 액체 시료를 도입하는 장치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 기압식 분무기 : 용액 시료를 준비하여 분무기로 원자화 장치 안으로 불어 넣는다.
  2. 초음파 분무기 : 20 kHz ~ 수 MHz로 진동하는 소자를 이용한다. 이 소자의 표면에 액체 시료를 주입하면 균일한 에어로졸을 형성시킨 후 이를 원자화 장치안으로 이동시킨다.
  3. 전열 증기화 장치 : 전기방전이 시료표면에서 상호작용하여 증기화된 입자시료 집합체를 만든 다음 비활성기체의 흐름에 의해 원자화장치로 운반된다.
  4. 수소화물 생성법 : 휘발성 수소화물을 생성시켜 이용하는 방법으로 NaBH4 수용액을 이용한다. 휘발성이 높아진 시료는 바로 도입이 가능하다.
(정답률: 49%)
  • 전열 증기화 장치는 전기방전이 아니라, 시료를 가열하여 온도를 높임으로써 증기화시키는 방식입니다. 이렇게 증기화된 시료를 아르곤과 같은 비활성 기체의 흐름을 통해 원자화 장치로 운반합니다.
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59. 아래 표에서 ( ) 안에 알맞은 것은?

  1. 원자
  2. 분자
  3. 복사선
  4. 전자
(정답률: 75%)
  • 분광학(Spectroscopy)은 즉, 복사선(전자기파)과 물질 사이의 상호작용을 연구하여 물질의 성분이나 구조를 분석하는 학문입니다.
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60. N개의 원자로 이루어진 분자가 적외선(IR)흡수분광법에서 나타내는 진동방식(vibratinal mode)은 선형분자의 경우 3N-5인데, 비선형분자의 경우 3N-6이다. 이렇게 차이가 나는 주된 이유는?

  1. 선형분자의 경우 자신의 축을 중심으로 회전하는 운동에서 위치 변화가 없기 때문에
  2. 선형분자의 경우 양끝에서 당기는 운동에 관해서 쌍극자의 변화가 없기 때문에
  3. 선형분자의 경우 원자들이 동일한 방향으로 병진 운동하기 때문에
  4. 선형분자의 경우 에너지 준위 사이의 차이가 작기 때문에
(정답률: 58%)
  • 분자의 진동 모드 수는 전체 자유도 $3N$에서 병진 운동 $3$와 회전 운동을 뺀 값입니다. 선형분자는 분자 축을 중심으로 회전할 때 원자들의 위치 변화가 없으므로, 회전 자유도가 비선형분자($3$)보다 적은 $2$가 됩니다. 이 때문에 선형분자의 진동 모드는 $3N-3-2 = 3N-5$가 되고, 비선형분자는 $3N-3-3 = 3N-6$이 됩니다.
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4과목: 기기분석II

61. 전위차법에서 이온선택성 막의 성질로 인해 어떤 양이온이나 음이온에 대한 막전극들의 감도와 선택성을 나타낸다. 이 성질에 해당하지 않는 것은?

  1. 최소 용해도
  2. 전기전도도
  3. 산화·환원 반응
  4. 분석물에 대한 선택적 반응성
(정답률: 53%)
  • 이온선택성 막은 특정 이온만을 선택적으로 통과시켜 전위차를 측정하는 원리입니다. 따라서 막 자체가 산화·환원 반응에 참여하게 되면 분석 대상 이온에 의한 전위 변화를 정확히 측정할 수 없으므로 산화·환원 반응성은 배제되어야 합니다.

    오답 노트
    최소 용해도: 막이 녹아내리는 것을 방지해야 함
    전기전도도: 이온 이동을 위해 필수적임
    분석물에 대한 선택적 반응성: 이온선택성 막의 핵심 목적임
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62. 불꽃이온화검출기(FID)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 버너를 가지고 있다.
  2. 사용 가스는 질소와 공기이다.
  3. 불꽃을 통해 전기를 운반할 수 있는 전자와 이온을 만든다.
  4. 유기화합물은 이온성 중간체가 된다.
(정답률: 71%)
  • 불꽃이온화검출기(FID)는 유기화합물을 연소시켜 이온을 생성함으로써 검출하는 장치입니다. 이때 연소를 위해 사용되는 가스는 질소가 아니라 수소와 공기입니다.
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63. 상온에서 다음 전극계의 전극전위는 약 얼마인가? (단, 각 이온의 농도는 Cr3+ = 2.00×10-4M, Cr2+ = 1.00×10-3M, Pb2+ = 6.50×10-2M 이다.)

  1. -0.255V
  2. -0.288V
  3. 0.255V
  4. 0.288V
(정답률: 43%)
  • 네른스트 식을 이용하여 전극계의 전위차를 계산합니다. 전체 반응식은 $2Cr^{3+} + Pb + 2e^{-} \rightarrow 2Cr^{2+} + Pb^{2+}$이며, 표준 전위차는 $E^{0}_{cell} = E^{0}_{cathode} - E^{0}_{anode}$로 구합니다.
    ① [기본 공식] $E = E^{0}_{cell} - \frac{0.05916}{2} \log \frac{[Cr^{2+}]^{2}}{[Cr^{3+}]^{2}[Pb^{2+}]}$
    ② [숫자 대입] $E = 0.282 - \frac{0.05916}{2} \log \frac{(1.00 \times 10^{-3})^{2}}{(2.00 \times 10^{-4})^{2}(6.50 \times 10^{-2})}$
    ③ [최종 결과] $E = 0.288$
    따라서 전극전위는 $0.288\text{V}$ 입니다.
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64. 크로마토그래피에서 봉우리 넓힘에 기여하는 요인에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 충전입자의 크기는 다중 통로 넓힘에 영향을 준다.
  2. 이동상에서의 확산계수가 증가할수록 봉우리 넓힘이 증가한다.
  3. 세로확산은 이동상의 속도에 비례한다.
  4. 충전입자의 크기는 질량이동계수에 영향을 미친다.
(정답률: 75%)
  • 크로마토그래피의 봉우리 넓힘(Peak Broadening) 요인 중 세로확산은 이동상의 속도가 빠를수록 확산될 시간이 줄어들어 넓힘이 감소합니다. 따라서 세로확산은 이동상의 속도에 반비례하는 관계를 가집니다.
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65. 기체 크로마토그래피 분리법에 사용되는 운반기체로 부적당한 것은?

  1. He
  2. N2
  3. Ar
  4. Cl2
(정답률: 73%)
  • 운반기체는 시료와 반응하지 않는 화학적으로 불활성인 기체를 사용해야 합니다. $\text{Cl}_2$는 반응성이 매우 강한 할로겐 원소이므로 운반기체로 부적당합니다.
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66. 액체 크로마토그래피에서 보기에서 설명하는 검출기는?

  1. 전기전도도 검출기
  2. 형광 검출기
  3. 굴절률 검출기
  4. UV 검출기
(정답률: 50%)
  • 이동상의 이온 전하가 낮아야 하며, 온도 조절이 정밀하게 필요하고, 이동상 자체의 흡수가 거의 없는 조건에서 사용되는 검출기는 전기전도도 검출기입니다.
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67. 미셀 동전기 모세관 크로마토그래피에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. HPLC 보다 관효율이 높다.
  2. 키랄 화합물을 분리하는데 유용하다.
  3. 겔 전기 이동으로 분리할 수 없는 작은 분자를 분리하는데 유용하다.
  4. 고압 펌프를 사용하여 전하를 띠지 않는 화학종을 분리할 수 있다.
(정답률: 47%)
  • 미셀 동전기 모세관 크로마토그래피는 계면활성제를 임계미셸농도 이상으로 가하여 표면에 음전하를 띤 미셸을 형성시켜 분리하는 방법입니다. 따라서 고압 펌프를 사용하는 HPLC와는 원리가 다르며, 전하를 띠지 않는 화학종은 미셀과의 상호작용을 통해 전하를 띠게 하여 분리하는 것이지 단순히 고압 펌프로 분리하는 것이 아닙니다.
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68. 0.010M Cd2+ 용액에 담겨진 카드뮴 전극의 반쪽전지의 전위를 계산하면? (단, 온도는 25℃이고 Cd2+/Cd 의 표준환원 전위는 –0.403V 이다.)

  1. -0.402V
  2. -0.462V
  3. -0.503V
  4. -0.563V
(정답률: 67%)
  • 네른스트 식을 이용하여 농도에 따른 전극 전위를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E = E^{0} + \frac{0.0592}{n} \log [M^{n+}]$
    ② [숫자 대입] $E = -0.403 + \frac{0.0592}{2} \log 0.010$
    ③ [최종 결과] $E = -0.462$ V
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69. 분광질량분광법의 이온화 방법 중 사용하기 편리하고 이온전류를 발생시키므로 매우 예민한 방법이지만 열적으로 불안정하고 분자량이 큰 바이오 물질들의 이온화원에는 부적당한 방법은?

  1. Electron Impact(EI)
  2. Electro Spray Ionization(ESI)
  3. Fast Atom Bombardment(FAB)
  4. Matrix-Assisted Laser Desorption Ioization(MALDI)
(정답률: 62%)
  • Electron Impact(EI)는 이온전류 발생 효율이 좋아 예민한 분석이 가능하지만, 강한 에너지를 사용하여 열적으로 불안정한 물질이나 분자량이 큰 바이오 물질은 분해되기 쉬워 부적당합니다.
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70. 자기장부채꼴 질량분석기의 구성이 아닌 것은?

  1. 슬릿
  2. 펌프
  3. 거울
  4. 필라멘트
(정답률: 57%)
  • 자기장부채꼴 질량분석기는 시료를 이온화하는 필라멘트, 이온 빔을 정렬하는 슬릿, 진공 상태를 유지하는 펌프 등으로 구성되며, 거울(Mirror)은 주로 이온 반사 시간 비행 질량분석기(Reflectron TOF-MS) 등에서 사용되는 구성 요소입니다.
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71. 작용기를 가지는 화합물은 하나 이상의 전압전류를 생성시킬 수 있다. 이런 활성 작용기에 해당하지 않는 것은?

  1. 카르보닐기
  2. 대부분의 유기 할로젠기
  3. 암모니아 화합물
  4. 탄소-탄소 이중결합
(정답률: 53%)
  • 전압전류파를 생성시키는 활성 작용기에는 카르보닐기, 유기 할로젠기, 탄소-탄소 이중결합, 카복실산, 과산화물, 에폭시, 하이드로퀴논, 메르캅탄, 나이트로기 등이 포함되나, 암모니아 화합물은 이에 해당하지 않습니다.
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72. GC의 열린관 컬럼 중 유연성이 우수하고 화학적으로 비활성이며, 분리 효율이 아주 우수한 컬럼은?

  1. 벽도포 열린관 컬럼(WCOT)
  2. 용융실리카 벽도포 열린관 컬럼(FSWT)
  3. 지지체도포 열린관 컬럼(SCOT)
  4. megabore 컬럼
(정답률: 73%)
  • 용융실리카 벽도포 열린관 컬럼(FSWT)은 용융 실리카를 사용하여 화학적 비활성이 매우 높고, 유연성이 우수하며, 매우 얇은 정지상 막을 형성할 수 있어 분리 효율이 극대화된 컬럼입니다.
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73. HPLC에서 분배 크로마토그래피에 응용에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 역상 충진(reversed-phase packings) 칼럼을 사용하고 극성이 큰 이동상으로 용리하면 극성이 작은 용질이 먼저 용리되어 나온다.
  2. 정상 결합상 충전물(normal-phase bonded packings)에서 실옥산(siloxane) 구조에 있는 R은 비극성 작용기가 일반적이다.
  3. 이온쌍 크로마토그래피에서는 정지상에 큰 유기 상대이온을 포함하는 유기 염을 결합시켜 분리 용질과의 이온쌍 형성에 기초하여 분리한다.
  4. 거울상을 가지는 키랄 화합물(ciral compounds)의 분리를 위해 키랄 크로마토그래피가 응용되는데 키랄 이동상 첨가제나 키랄 정지상을 사용하여 분리한다.
(정답률: 56%)
  • 키랄 화합물은 거울상 이성질체 관계에 있어 일반적인 방법으로는 분리가 어렵기 때문에, 키랄 이동상 첨가제나 키랄 정지상을 사용하여 분리하는 키랄 크로마토그래피를 응용합니다.

    오답 노트
    역상 충진: 극성이 큰 용질이 먼저 용리됨
    정상 결합상: 실옥산 구조의 R은 극성 작용기가 일반적임
    이온쌍 크로마토그래피: 정지상이 아닌 이동상에 유기 상대이온을 포함하는 유기염을 첨가함
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74. 전기화학전지에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 산화전극과 환원전극이 외부에서 금속전도체로 연결된다.
  2. 두 개의 전해질 용액은 이온을 한쪽에서 다른 쪽으로 이동할 수 있게 간접적으로 접촉된다.
  3. 두 개의 전극 각각에서 전자이동 반응이 일어난다.
  4. 용액 사이의 간접적 접촉을 통하여 산화반응에 의해 주어지는 전자가 환원반응이 일어나는 용액으로 이동한다.
(정답률: 47%)
  • 전기화학전지에서 전자는 전해질 용액을 통해 이동하는 것이 아니라, 외부의 금속 도선을 통해 산화전극에서 환원전극으로 이동합니다.

    오답 노트
    용액 사이의 간접적 접촉을 통하여 산화반응에 의해 주어지는 전자가 환원반응이 일어나는 용액으로 이동한다: 전자는 용액이 아닌 외부 도선을 통해 이동함
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75. 질량분석법은 여러 가지 성분의 시료를 기체상태로 이온화한 다음 자기장 혹은 전기장을 통해 각 이온을 질량/전하의 비에 따라 분리하여 질량스펙트럼을 얻는 방법이다. 질량분석기의 기기장치 중 진공으로 유지되어야 하는 부분이 아닌 것은?

  1. 도입계
  2. 이온원
  3. 검출기
  4. 신호처리기
(정답률: 72%)
  • 질량분석기에서 이온의 이동 경로가 되는 도입계, 이온원, 질량 분석기, 검출기는 이온이 공기 분자와 충돌하여 경로가 방해받지 않도록 고진공 상태를 유지해야 합니다.

    오답 노트
    신호처리기: 검출된 전기적 신호를 처리하는 출력 장치이므로 진공 상태일 필요가 없음
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76. 중합체를 분석하는 시차주사 열량법(DSC)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 시료와 기준물질 간의 온도 차이를 측정한다.
  2. 결정화 온도(Tc)는 발열 봉우리로 나타난다.
  3. 유리전이 온도(Tg) 전후에은 열흐름(heat flow)의 변화가 생긴다.
  4. 결정화 온도(Tc)는 유리전이 온도(Tg)와 녹는점 온도(Tm)사이에 위치한다.
(정답률: 63%)
  • 시차주사 열량법(DSC)은 시료와 기준물질의 온도를 동일하게 유지시키기 위해 공급되는 에너지(열흐름)의 차이를 측정하는 분석법입니다.

    오답 노트
    시료와 기준물질 간의 온도 차이를 측정한다: 온도 차이가 아니라 온도를 일정하게 유지하기 위한 열량 차이를 측정함
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77. 질량 분석법에서는 질량-대-전하의 비에 의하여 원자 또는 분자 이온을 분리하는데 고진공 속에서 가속된 이온들을 직류 전압과 RF 전압을 일정속도로 함께 증가시켜주면서 통로를 통과하도록 하여 분리하며 특히 주사시간이 짧은 장점이 있는 질량 분석기는?

  1. 이중 초점 분석기(double focusing spectrometer)
  2. 사중극자 질량분석기(quadrupole mass spectrometer)
  3. 비행시간 분석기(time-of-flight spectrometer)
  4. 이온-포착분석기(ion-trap spectrometer)
(정답률: 62%)
  • 사중극자 질량분석기(quadrupole mass spectrometer)는 4개의 평행한 막대 전극에 직류(DC) 전압과 무선주파수(RF) 전압을 동시에 걸어 특정 질량 대 전하비($m/z$)를 가진 이온만 통과시키는 장치로, 주사 속도가 매우 빠르다는 특징이 있습니다.
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78. 액체막(liquid membrane) 칼슘 이온선택성 전극을 이용하여 용액의 Ca2+ 농도를 결정하고자 한다. 미지시료 25.0mL 에 칼슘이온 선택성 전극을 담가 전위를 측정하였더니 전위가 497.0mV 이었다. 미지시료에0.0500M 농도의 CaCl2 용액 2.00mL를 첨가하여 전위를 측정하였더니 전위가 512.0mV 이었다. 이온선택성전극이 Nernst 식을 따른다면 미지용액에서의 칼슘이온의 농도는?

  1. 0.00162M
  2. 0.00428M
  3. 0.0187M
  4. 1.124M
(정답률: 31%)
  • 표준 첨가법을 이용하여 미지 시료의 농도를 구하는 문제입니다. Nernst 식에 따라 전위차는 이온 농도의 로그 값에 비례하며, $Ca^{2+}$이온의 전하수 $z$는 2입니다.
    ① [기본 공식] $\Delta E = \frac{0.0592}{z} \log \frac{C_{f}}{C_{i}}$
    ② [숫자 대입] $512.0 - 497.0 = \frac{0.0592}{2} \log \frac{\frac{C_{i} \times 25.0 + 0.0500 \times 2.00}{25.0 + 2.00}}{C_{i}}$
    ③ [최종 결과] $C_{i} = 0.00162 \text{ M}$
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79. 열무게법(TG)에서 전기로르 질소와 아르곤으로 환경기류를 만드는 주된 이유는?

  1. 시료의 환원 억제
  2. 시료의 산화 억제
  3. 시료의 확산 억제
  4. 시료의 산란 억제
(정답률: 80%)
  • 열무게법(TG) 측정 시 질소나 아르곤과 같은 불활성 기체를 사용하는 이유는 고온에서 시료가 산소와 반응하여 산화되는 것을 방지하기 위함입니다.
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80. 액체 크로마토그래피에서 극성이 서로 다른 혼합물을 가장 효과적으로 분리하는 방법으로서 기체크로마토그래피에서 온도프로그래밍을 이용하여 얻은 효과와 유사한 효과가 있는 것은?

  1. 기울기 용리법
  2. 등용매 용리법
  3. 온도 기울기법
  4. 압력 기울기법
(정답률: 81%)
  • 기울기 용리법은 용매의 조성(극성)을 점진적으로 변화시켜 분리 효율을 높이는 방법으로, 이는 기체 크로마토그래피에서 온도를 서서히 높여 성분을 분리하는 온도 프로그래밍과 유사한 원리입니다.
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