화학분석기능사 필기 기출문제복원 (2004-07-18)

화학분석기능사
(2004-07-18 기출문제)

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1과목: 일반화학

1. 0℃, 1기압에서 1m3의 아세틸렌을 얻으려면 순도 85%의 탄화칼슘 몇 ㎏이 필요한가? (단, 탄화칼슘 분자량은 64이다.)

  1. 1.4㎏
  2. 3.36㎏
  3. 5.29㎏
  4. 11.2㎏
(정답률: 63%)
  • 아세틸렌은 C2H2로 구성되어 있으므로, 1m3의 아세틸렌을 얻기 위해서는 2m3의 C2H2가 필요하다.

    탄화칼슘과 물이 반응하여 아세틸렌을 생성하는 반응식은 다음과 같다.

    CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2

    몰 비를 이용하여 계산하면, 2mol의 C2H2를 얻기 위해서는 1mol의 CaC2가 필요하다.

    따라서, 2m3의 C2H2를 얻기 위해서는 1mol의 CaC2가 필요하며, 이는 64g의 CaC2에 해당한다.

    순도가 85%이므로, 1m3의 아세틸렌을 얻기 위해서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1m3의 아세틸렌을 얻기 위해서는 2m3의 C2H2가 필요하므로, 2 × 26.04g = 52.08g의 순수한 C2H2가 필요하다.

    따라서, 1m3의 아세틸렌을 얻기 위해서는 52.08g / 0.85 = 61.27g의 탄화칼슘이 필요하다.

    이를 kg으로 환산하면, 61.27g / 1000g/kg = 0.06127kg이다.

    따라서, 0℃, 1기압에서 1m3의 아세틸렌을 얻으려면 순도 85%의 탄화칼슘 3.36㎏이 필요하다.
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2. 산이나 알칼리에 반응하여 수소를 발생시키는 것은?

  1. Mg
  2. Si
  3. Al
  4. Fe
(정답률: 70%)
  • 알칼리 금속인 나트륨, 칼륨 등과 반응하여 수소를 발생시키는 것을 알칼리 금속과의 반응이라고 합니다. 따라서 보기 중 알칼리 금속이 아닌 "Mg", "Si", "Fe"는 정답이 될 수 없습니다. 반면 "Al"은 알칼리 금속이 아니지만, 알칼리 금속과 비슷한 성질을 가지고 있어서 알칼리 금속과의 반응에서도 수소를 발생시키는 것입니다. 따라서 "Al"이 정답이 됩니다.
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3. 원자번호 18번인 아르곤(Ar)의 질량수가 25일 때 중성자수의 개수는?

  1. 7
  2. 8
  3. 42
  4. 43
(정답률: 89%)
  • 아르곤의 원자번호는 18이므로 전자 수는 18개입니다. 질량수는 원자 내에 있는 양성자와 중성자의 합이므로, 아르곤의 질량수가 25일 때 양성자의 수는 25 - 18 = 7개입니다. 중성자는 원자의 질량에서 양성자의 질량을 뺀 값이므로, 25 - 7 = 18개의 중성자가 있습니다. 따라서 정답은 "7"입니다.
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4. 두 원자 사이에서 극성 공유 결합한 것으로 구조가 대칭이 되므로 비극성 분자인 것은?

  1. CCl4
  2. CHCl3
  3. CH2Cl2
  4. CH3Cl
(정답률: 83%)
  • CCl4은 탄소 원자와 염소 원자 4개가 극성 공유 결합을 이루어 분자 구조가 대칭적이기 때문에 비극성 분자입니다. 다른 분자들은 분자 구조가 비대칭적이어서 극성 결합을 가지고 있습니다.
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5. 기체는 어느 경우에 물에 잘 녹는가?

  1. 압력, 온도가 모두 낮을 때
  2. 압력, 온도가 모두 높을 때
  3. 압력은 낮고, 온도가 높을 때
  4. 압력은 높고, 온도가 낮을 때
(정답률: 77%)
  • 기체는 높은 압력과 높은 온도에서 분자 운동이 활발하여 물 분자와 충돌할 확률이 낮아져 녹지 않습니다. 반면, 압력이 높고 온도가 낮을 때는 분자 운동이 둔화되어 물 분자와 충돌할 확률이 높아져 기체가 물에 잘 녹습니다.
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6. 납축전지 속에서는 전체적으로 다음 반응이 일어난다. 방전할 때 (-)극에서 일어나는 반응은?

  1. PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- → PbSO4 + 2H2O
  2. PbSO4 + 2e- → Pb + SO42-
  3. PbSO4 + 2H2O → PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-
  4. Pb + SO42- → PbSO4 + 2e-
(정답률: 52%)
  • 납축전지에서는 양극에서는 PbO2가 전자를 받아 PbSO4로 변하고, 음극에서는 Pb가 전자를 받아 PbSO4로 변합니다. 이때 전자는 외부 회로를 통해 양극에서 음극으로 이동하면서 전기 에너지를 발생시킵니다. 따라서, 방전할 때 (-)극에서 일어나는 반응은 "Pb + SO42- → PbSO4 + 2e-" 입니다.
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7. 다음 유기화합물 중 반응성이 가장 큰 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. CH4
  2. C2H6
  3. C2H4
  4. C2H2
(정답률: 40%)
  • 반응성이란 화학 반응에 참여하는 능력을 말합니다. 이 중에서도 더 많은 수소 원자를 가진 유기화합물일수록 반응성이 높아집니다. 따라서 C2H6이 가장 반응성이 큽니다.
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8. 6M HNO3 100mL을 만드는데 필요한 질산의 무게와 부피를 계산하면 다음 어떤 것인가? (단, 70% HNO3이고, 20℃일 때 밀도 1.4g/mL, 분자량은 63 임)

  1. 54g, 38.3mL
  2. 70g, 50mL
  3. 37.8g, 50mL
  4. 50g, 37.8mL
(정답률: 49%)
  • 질산(HNO3)의 몰질량은 63g/mol 이므로, 6mol의 질산을 만들기 위해서는 6 x 63 = 378g의 질산이 필요하다.

    하지만, 우리가 가지고 있는 것은 70%의 HNO3이므로, 378g의 질산을 만들기 위해서는 378g / 0.7 = 540g의 70% HNO3이 필요하다.

    또한, 100mL의 용액을 만들어야 하므로, 용액의 밀도가 1.4g/mL이므로 540g / 1.4g/mL = 385.7mL의 용액이 필요하다.

    하지만, 이 용액은 70% HNO3이므로, 질산의 몰농도는 70% x 6mol / 63g/mol = 0.6667mol/L 이다.

    따라서, 6mol의 질산을 만들기 위해서는 0.6667mol/L x 부피(L) = 6mol 이므로, 부피(L) = 6mol / 0.6667mol/L = 9L 이다.

    하지만, 우리가 만들어야 하는 용액의 부피는 100mL 이므로, 9L = 9000mL 이고, 9000mL 중에서 100mL을 취하면 된다.

    따라서, 필요한 질산의 무게는 540g이고, 필요한 용액의 부피는 38.3mL이다. 따라서 정답은 "54g, 38.3mL" 이다.
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9. 탄산음료수의 병마개를 개방하면 왜 거품(기포)이 솟아오르는가?

  1. 수증기가 생기기 때문이다.
  2. 이산화탄소가 분해하기 때문이다.
  3. 온도가 올라가게 되어 용해도가 증가하기 때문이다.
  4. 액체 위의 압력이 줄어들어 용해도가 줄기 때문이다.
(정답률: 85%)
  • 탄산음료수 병 안에는 이산화탄소가 용해되어 있습니다. 병마개를 개방하면 액체 위의 압력이 줄어들게 되어 이산화탄소의 용해도가 줄어들어 기포가 생기게 됩니다. 따라서 정답은 "액체 위의 압력이 줄어들어 용해도가 줄기 때문이다." 입니다.
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10. 다음은 산성의 강약을 표시한 것이다. 잘못 표시된 것은?

  1. H3AsO3 ＜ H3AsO4
  2. HNO2 ＜ HNO3
  3. HMnO4 ＜ H2MnO4
  4. HClO ＜ HClO4
(정답률: 75%)
  • 정답은 "HMnO4 ＜ H2MnO4"이다. 이는 잘못 표시된 것이다. 일반적으로 산의 강도는 산의 결합력과 산화력에 의해 결정된다. 산화력이 강할수록 산은 강하다고 볼 수 있다. 따라서 Mn의 산화수가 높은 H2MnO4이 HMnO4보다 강한 산이다. 따라서 정답은 "HMnO4 ＜ H2MnO4"이다.
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11. 다음 반응식중에서 첨가 반응에 해당되는 것은?

  1. 3C2H2 → C6H6
  2. C2H4 + Br2 → C2H4Br2
  3. C2H5OH → C2H4 + H2O
  4. CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
(정답률: 87%)
  • 정답: C2H4 + Br2 → C2H4Br2 (첨가 반응)

    설명: 첨가 반응은 두 개 이상의 분자가 결합하여 더 큰 분자를 만드는 반응입니다. C2H4와 Br2가 결합하여 C2H4Br2를 만드는 것이므로 첨가 반응에 해당됩니다. 다른 보기들은 각각 환류 반응, 분해 반응, 치환 반응에 해당됩니다.
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12. 다음 A, B는 어떤 중성 원자의 전자 배치의 두가지 경우를 표시한 것이다. 이중 잘못 설명한 것은?

  1. 전자 1개를 분리시키는데 A원자가 B원자보다 많은 에너지가 필요하다.
  2. B의 상태는 A의 상태보다 원자로서 높은 에너지 상태에 있다.
  3. B가 A로 변할때는 빛이 방출된다.
  4. A와 B는 서로 다른 원소이다.
(정답률: 76%)
  • 정답은 "A와 B는 서로 다른 원소이다." 이다. 이유는 A와 B의 전자 배치가 다르기 때문이다. A는 2개의 전자를 가진 상태에서 1개의 전자를 분리시키면 안정적인 상태가 되지만, B는 8개의 전자를 가진 상태에서 1개의 전자를 분리시키면 안정적인 상태가 되기 때문에 A보다 더 많은 에너지가 필요하다. 또한 B의 상태는 A의 상태보다 원자로서 높은 에너지 상태에 있기 때문에 B가 A로 변할 때는 빛이 방출되지 않는다. 따라서 A와 B는 서로 다른 원소이다.
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13. 녹말을 염산과 더불어 가수분해 할 때 마지막으로 생성되는 물질은?

  1. C12H22O11
  2. C6H10O6
  3. (C6H10O5)n
  4. C6H12O6
(정답률: 75%)
  • 녹말은 가수분해 과정에서 당분으로 분해되며, 당분은 다시 포도당으로 분해됩니다. 포도당의 화학식은 C6H12O6이므로, 마지막으로 생성되는 물질은 C6H12O6입니다. 따라서 정답은 "C6H12O6"입니다.
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14. 다음 물질 중 분산력 (반데르발스힘)이 가장 큰 물질은?

  1. CH4
  2. SiH4
  3. CF4
  4. CCl4
(정답률: 72%)
  • 분산력은 분자 간의 상호작용력 중 하나로, 분자의 극성과 분자량 등에 영향을 받습니다. 이 중 분자량이 크고 극성이 작은 물질일수록 분산력이 강해집니다. 따라서, 주어진 보기에서 분자량이 가장 크고 극성이 작은 물질은 CCl4입니다. 따라서 CCl4가 분산력이 가장 큰 물질입니다.
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15. 농도를 모르는 HCl(염산) 50mL를 완전히 중화하는데 0.2M NaOH(수산화나트륨)100mL가 필요했다면 이 염산의 몰농도(M)는 얼마인가?

  1. 0.1M
  2. 0.2M
  3. 0.3M
  4. 0.4M
(정답률: 53%)
  • NaOH와 HCl는 1:1 몰비로 반응하므로, NaOH의 몰수와 HCl의 몰수는 같습니다. 따라서, NaOH의 몰수는 0.2M이고, NaOH의 부피는 100mL이므로 몰수를 부피로 나누어줌으로써 NaOH의 몰농도를 계산할 수 있습니다.

    NaOH의 몰농도 = 0.2 mol / 0.1 L = 2 M

    HCl의 몰농도는 NaOH의 몰농도와 같으므로, HCl의 몰농도는 2 M 또는 0.2M 중 하나입니다. 그러나, HCl의 부피는 50mL이므로, HCl의 몰수를 계산하기 위해서는 부피를 리터로 변환해야 합니다.

    HCl의 몰수 = NaOH의 몰수 x NaOH의 부피 / HCl의 부피
    = 2 mol/L x 0.1 L / 0.05 L
    = 4 M

    따라서, HCl의 몰농도는 4 M이며, 보기에서 정답은 "0.4M"이 아닌 "4M"입니다.
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16. 다음 중 상온(25℃)에서 물 또는 습기와 접촉하여 발화하는 금속은?

  1. Na
  2. Si
  3. Cu
  4. Be
(정답률: 79%)
  • Na는 물과 매우 반응성이 높은 금속으로, 물과 접촉하면 발화할 수 있습니다. 이는 Na가 물과 반응하여 수소와 염소를 생성하고, 이 과정에서 발생하는 열로 인해 발화가 일어나기 때문입니다. 따라서 Na가 상온에서 물 또는 습기와 접촉하여 발화하는 금속입니다.
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17. 다음 중 같은 양의 물과 함께 넣어 흔들면 섞이지 않고 상층액으로 분리되는 것은?

  1. 에탄올
  2. 에테르
  3. 포름산
  4. 아세트산
(정답률: 68%)
  • 에테르는 극성이 낮아서 물과 섞이지 않고 상층액으로 분리됩니다. 이에 반해 에탄올, 포름산, 아세트산은 모두 극성이 높아서 물과 잘 섞입니다. 따라서 같은 양의 물과 함께 넣어 흔들면 에테르만 상층액으로 분리되는 것입니다.
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18. 물, 벤젠, 석유의 3가지 용매가 있다. 이 중 서로 혼합 되는 것으로만 짝지워진 것은?

  1. 물, 벤젠
  2. 물, 석유
  3. 벤젠, 석유
  4. 물, 벤젠, 석유
(정답률: 88%)
  • 물은 극성 용매이고, 벤젠과 석유는 비극성 용매입니다. 극성 용매와 비극성 용매는 서로 혼합되지 않으므로, 물과 벤젠, 물과 석유는 짝지어질 수 없습니다. 하지만 벤젠과 석유는 모두 비극성 용매이므로 서로 혼합될 수 있습니다. 따라서 정답은 "벤젠, 석유"입니다.
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19. 다음 중 극성분자는 어느 것인가?

  1. H2
  2. O2
  3. H2O
  4. CH4
(정답률: 70%)
  • 극성분자란 분자 내부에 양성과 음성의 전하가 분리되어 있는 분자를 말합니다. 이 중에서 H2O는 극성분자입니다. 이유는 수소와 산소의 전기음성도 차이가 크기 때문에 결합된 분자 내부에 양성과 음성의 전하가 분리되어 있습니다. 즉, 수소 쪽은 양성, 산소 쪽은 음성으로 전하가 분리되어 있습니다.
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20. 공업적으로 에틸렌을 진한 황산과 반응시키면 에틸황산(C2H5OSO3H)이 생긴다 이것을 가수 분해하면 생성되는 물질은?

  1. 메탄올
  2. 페놀
  3. 에탄올
  4. 초산
(정답률: 78%)
  • 에틸황산은 가수 분해를 통해 에틸알코올(C2H5OH)과 황산(H2SO4)로 분해됩니다. 따라서 정답은 "에탄올"입니다.
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2과목: 분석화학

21. 양성자 6개, 중성자가 7개 들어 있는 원자의 원자번호는 얼마인가?

  1. 6
  2. 7
  3. 10
  4. 13
(정답률: 79%)
  • 원자의 원자번호는 양성자의 수와 같으므로, 양성자가 6개인 원자의 원자번호는 6입니다. 중성자의 수는 원자의 성질에는 영향을 미치지 않습니다. 따라서 중성자의 수가 7개인 원자의 원자번호는 13이 됩니다.
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22. 화학반응시 촉매 역할을 옳게 설명한 것은?

  1. 정반응의 속도는 증가시키나 역반응의 속도는 감소시킨다.
  2. 활성화에너지를 증가시켜 반응속도를 빠르게 한다.
  3. 정반응의 속도는 감소시키나 역반응의 속도는 증가시킨다.
  4. 활성화에너지를 감소시켜 반응속도를 빠르게 한다.
(정답률: 56%)
  • 정반응과 역반응은 역의 관계에 있으므로, 촉매는 정반응과 역반응 모두에 영향을 미칩니다. 촉매는 활성화 에너지를 낮추어 반응속도를 빠르게 하지만, 정반응과 역반응 모두에 영향을 미치므로 역반응의 속도도 감소시킵니다. 따라서 "정반응의 속도는 증가시키나 역반응의 속도는 감소시킨다."가 옳은 설명입니다.
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23. 다음 중 수소결합에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원자와 원자사이의 결합이다.
  2. 전기음성도가 큰 F, O, N의 수소화합물에 나타난다.
  3. 수소결합을 하는 물질은 수소결합을 하지 않는 물건에 비해 녹는점과 끓는점이 높다.
  4. 대표적인 수소결합 물질로는 HF, H2O, NH3등이 있다.
(정답률: 67%)
  • 정답은 "원자와 원자사이의 결합이다." 이다. 수소결합은 분자 내에서 수소 원자와 전기음성도가 큰 다른 원자의 비결합 전자쌍 사이의 전기적인 인력에 의해 형성되는 결합이다. 따라서 수소결합은 원자와 원자사이의 결합이 아니라 분자 내에서 형성되는 결합이다.
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24. 할로겐원소의 성질 중 원자번호가 증가할수록 작아지는 것은?

  1. 금속성
  2. 반지름
  3. 이온화에너지
  4. 녹는점
(정답률: 85%)
  • 할로겐원소의 원자번호가 증가할수록, 원자의 전자 궤도에 있는 전자의 수가 증가하고, 전자와 핵 사이의 전자-핵 상호작용이 강해지기 때문에 이온화에너지가 증가합니다. 이온화에너지란, 원자에서 하나의 전자를 제거하기 위해 필요한 최소 에너지를 말합니다. 따라서, 할로겐원소의 원자번호가 증가할수록 이온화에너지가 증가하게 되어 작아지는 것입니다.
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25. 보기중에서 Na와 반응하여 H2를 생성시키고, 은거울반응을 하는 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. CH3COOH
  2. CH3CH3
  3. HCHO
  4. HCOOH
(정답률: 29%)
  • Na와 반응하여 H2를 생성시키는 것은 HCOOH과 HCHO입니다. 하지만 은거울반응을 하는 것은 HCOOH뿐입니다. HCOOH은 은이온(Ag+)과 반응하여 은의 표면에 은이온이 축적되어 은거울을 생성합니다.
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26. AgCl의 용해도가 0.0016g/L 일 때 AgCl의 용해도 곱은 얼마인가? (단, Ag의 원자량은 108, Cl의 원자량은 35.5임)

  1. 1.12 × 10-5
  2. 1.12 × 10-3
  3. 1.2 × 10-5
  4. 1.2 × 10-10
(정답률: 57%)
  • AgCl의 분자량은 Ag의 원자량과 Cl의 원자량을 합한 값인 143.5g/mol이다. 따라서 0.0016g/L의 용해도는 몰 당 0.0016g/143.5g = 1.12 × 10-5 mol/L이다.

    AgCl의 용해도 곱은 Ag+와 Cl- 이온의 곱으로 나타낼 수 있다. AgCl(s) ↔ Ag+(aq) + Cl-(aq)

    AgCl의 용해도 곱(Ksp)은 Ag+와 Cl- 이온의 농도를 곱한 값으로 나타낼 수 있다.

    Ksp = [Ag+][Cl-]

    AgCl이 용해될 때 Ag+와 Cl- 이온의 농도는 같으므로, [Ag+] = [Cl-] = x 라고 할 수 있다.

    따라서, Ksp = x2 이다.

    Ksp = 1.12 × 10-5 × 1.12 × 10-5 = 1.2 × 10-10

    따라서, 정답은 "1.2 × 10-10" 이다.
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27. 중성에서 KMnO4 1g 당량은 몇 g 인가? (단, KMnO4 = 158.03)

  1. 88.92
  2. 75.03
  3. 69.15
  4. 52.68
(정답률: 57%)
  • KMnO4의 몰질량은 158.03 g/mol 이므로 1 g의 KMnO4는 1/158.03 몰, 즉 0.00632 몰이 됩니다. 이때, KMnO4는 산화제로서 다른 물질을 산화시키는 데 사용되므로, 이를 산화시키는 물질의 몰질량과 비교하여 당량을 계산합니다.

    KMnO4가 산화시키는 물질에 따라서 다른 당량이 적용됩니다. 예를 들어, FeSO4를 산화시키는 경우에는 1 몰의 KMnO4가 5 몰의 FeSO4를 산화시키므로, KMnO4의 당량은 5배가 됩니다.

    하지만 이 문제에서는 어떤 물질을 산화시키는지가 주어지지 않았으므로, 일반적으로 사용되는 당량인 1 몰의 KMnO4가 산화시키는 물질의 몰질량을 구하면 됩니다.

    따라서, 1 g의 KMnO4는 0.00632 몰이 되고, 이를 1 몰의 KMnO4가 산화시키는 물질의 몰질량으로 나누면 해당 물질의 KMnO4 1g 당량이 됩니다.

    예를 들어, 만약 산화시키는 물질이 0.12 g이라면, KMnO4 1g 당량은 0.00632 몰 / 0.12 g = 52.68 g 이 됩니다. 따라서, 정답은 "52.68"입니다.
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28. KMnO4 표준용액으로 적정할 때 HCl 산성으로 하지 않는 이유는?

  1. MnO2가 생성 함으로
  2. Cl2가 발생함으로
  3. 높은 온도로 가열해야 함으로
  4. 종말점 판정이 어렵다
(정답률: 74%)
  • KMnO4는 산성 용액에서 MnO2로 환원됩니다. HCl 산성으로 적정을 진행하면 Cl2가 발생하여 적정 용액의 색이 변화하게 됩니다. 이로 인해 종말점 판정이 어려워지고, 정확한 적정 결과를 얻을 수 없게 됩니다. 따라서 HCl 산성으로 적정을 하지 않습니다.
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29. 다음 이온곱과 용해도곱 상수(Ksp)의 관계중에서 침전을 생성시킬수 있는 관계는 어느 것인가?

  1. 이온곱 ＞ Ksp
  2. 이온곱 = Ksp
  3. 이온곱 ＜ Ksp
  4. 이온곱 = Ksp × 해리상수
(정답률: 84%)
  • 이온곱은 용액 속에 있는 이온의 농도를 곱한 값이고, Ksp는 해당 화합물의 용해도에 대한 곱셈 상수입니다. 이온곱이 Ksp보다 크다는 것은 용액 속에 있는 이온의 농도가 해당 화합물이 용해될 수 있는 한계를 초과했다는 것을 의미합니다. 이 경우, 용액은 포화 상태가 아니므로 침전이 생성됩니다. 따라서, 이온곱 ＞ Ksp인 관계가 침전 생성을 유발할 수 있는 관계입니다.
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30. 다음 수산화물 중 공기중에서 방치하면 불안정하여 검은 갈색으로 변화되는 것은?

  1. Cu(OH)2
  2. Pb(OH)2
  3. Fe(OH)3
  4. Cd(OH)2
(정답률: 60%)
  • Cu(OH)2은 공기중에서 산화되어 CuO로 변화하며, 이 과정에서 검은 갈색 색소가 생성되기 때문입니다. 다른 수산화물들은 공기중에서도 안정하게 존재할 수 있습니다.
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31. 유기정성의 위험에 대한 주의사항 중 가장 올바른 것은?

  1. 인화성 액체는 보통 1L∼2L 정도 채취하여 실습에 임한다.
  2. 인화성 물질은 1회 적정시 3g정도 채취하여 실습한다
  3. 염소나 브롬 등 독가스를 마셨을 때는 에틸알코올을 마신다.
  4. 디아조염이나 니트로 화합물은 경제적으로 이득이 있게 다량 채취하여 실습한다.
(정답률: 85%)
  • 인화성 물질은 작은 양만 채취하여 실습하는 것이 안전하다. 이는 인화성 물질이 불에 타면 매우 위험하기 때문이다. 따라서 1회 적정시 3g정도 채취하여 실습하는 것이 올바른 주의사항이다.
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32. 염화물 침전을 세척할 때 세척액으로 가장 적당한 것은?

  1. 묽은 NH4OH
  2. 묽은 HCl
  3. 묽은 KCN
  4. 더운 물
(정답률: 76%)
  • 염화물 침전을 세척할 때는 산성 또는 염기성 세척액을 사용해야 합니다. 이 중에서도 염화물 침전은 대부분 산성 세척액으로 세척합니다. 따라서 묽은 HCl이 가장 적당한 세척액입니다. HCl은 강한 산으로서 염화물을 용해시키는 데 효과적이며, 묽은 상태로 사용하면 물에 녹아 쉽게 사용할 수 있습니다.
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33. 제5족 양이온의 분리검출에 쓰이는 분족시약은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. (NH4)2CO3 + NH4Cl
  2. (NH4)2CO + NH4OH
  3. ZnCO3 + NH4Cl
  4. ZnCO3 + NH4OH
(정답률: 54%)
  • 제5족 양이온 중 가장 흔하게 사용되는 이온은 Ba2+입니다. Ba2+는 (NH4)2CO3와 반응하여 BaCO3를 생성합니다. 이때 NH4OH를 함께 사용하면 Ba(OH)2가 생성되어 더욱 분리검출이 용이해집니다. 따라서 정답은 "(NH4)2CO3 + NH4OH"입니다.
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34. 과망간산칼륨이온(MnO4-)은 진한 보라색을 가지는 대표적 산화제이며, 센 산성용액(pH ≤ 1)에서는 환원제와 반응하여 무색의 Mn2+으로 환원된다. 1몰(mol)의 과망간산이온이 반응하였을 때, 몇 당량에 해당하는 산화가 일어나게 되는가?

  1. 1
  2. 3
  3. 5
  4. 7
(정답률: 67%)
  • 과망간산칼륨이온은 5단위로 전자를 받아들이며 산화가 일어납니다. 따라서 1 몰의 과망간산이온이 반응하면 5 당량에 해당하는 산화가 일어나게 됩니다. 따라서 정답은 "5"입니다.
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35. 바닷물 중의 염소이온을 정량할 때에는 은법적정을 이용한다. 이 때 적정반응은 다음 중 어느 것인가?

  1. Na++ Cl- → NaCl
  2. Na++ NO3- → NaNO3
  3. Ag++ Cl- → AgCl
  4. Ag++ NO3- → AgNO3
(정답률: 67%)
  • 정답은 "Ag++ Cl- → AgCl"이다.

    은법적정은 염소이온(Cl-)과 은이온(Ag+)이 반응하여 침전물인 은염화물(AgCl)을 생성하는 적정이다. 이 반응은 염소이온의 양을 정량할 수 있도록 설계되어 있다. Ag+이 은염화물로 침전될 때, Cl-이 필요하다. 따라서 Cl-이 적정 용액에 존재해야 한다. 이 반응은 Ag+이 Cl-와 결합하여 AgCl 침전물을 생성하는 것이다.
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36. EDTA 적정법에서 역적정을 이용하는 경우가 아닌 것은?

  1. 시료 중 금속이온이 지시약과 반응하는 경우.
  2. 사용 할 적당한 지시약이 없는 금속이온을 분석할 경우.
  3. 시료 중 금속이온이 EDTA를 가하기 전에 침전물을 형성하는 경우.
  4. 시료 중 금속이온이 적정조건에서 EDTA와 너무 천천히 반응하는 경우.
(정답률: 53%)
  • EDTA 적정법에서 역적정은 시료 중 금속이온이 지시약과 반응하지 않는 경우에 사용됩니다. 따라서 "사용 할 적당한 지시약이 없는 금속이온을 분석할 경우"가 정답입니다. 역적정은 지시약 대신 시료를 표준 용액에 첨가하여 시료 중 금속이온의 양을 측정하는 방법입니다. 하지만 이 방법은 지시약과 반응하지 않는 금속이온에 대해서만 사용할 수 있으며, 지시약과 반응하는 경우에는 정확한 측정이 어렵습니다. 따라서 사용할 적당한 지시약이 없는 경우에만 역적정을 사용할 수 있습니다.
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37. 다음 중 산화-환원 지시약이 아닌 것은?

  1. 디페닐아민
  2. 디클로로메탄
  3. 페노사프라닌
  4. 메틸렌 블루
(정답률: 58%)
  • 디클로로메탄은 산화-환원 반응과는 관련이 없는 화합물입니다. 따라서 산화-환원 지시약이 아닙니다.
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38. 다음은 한 반응의 평형상수 값들이다. 반응 물질이 생성물로 가장 많이 변한 것은 어느 것인가?

  1. 0
  2. 1.0
  3. 10-2
  4. 10
(정답률: 65%)
  • 정답은 "10"입니다. 평형상수 값이 클수록 생성물로 변하는 경향이 크기 때문입니다. "10"은 다른 보기들에 비해 평형상수 값이 크므로, 생성물로 가장 많이 변할 가능성이 높습니다.
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39. 20% NaOH 용액 10g을 중화하는데 0.5N HCl 몇 mL가 필요한가?

  1. 50mL
  2. 100mL
  3. 150mL
  4. 200mL
(정답률: 66%)
  • 20% NaOH 용액 10g은 2g의 NaOH를 포함하고 있습니다. NaOH의 몰질량은 40g/mol이므로, 2g의 NaOH는 0.05 몰에 해당합니다. 따라서 중화 반응에서 필요한 HCl의 몰수는 0.05몰입니다.

    0.5N의 HCl 용액은 1L당 0.5 몰의 HCl을 포함하고 있습니다. 따라서 0.05 몰의 HCl을 얻기 위해서는 0.1L 또는 100mL의 0.5N HCl 용액이 필요합니다. 따라서 정답은 "100mL"입니다.
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40. 아세트산의 이온이 물분자와 반응하여 다음과 같이 진행되는데, 이 반응을 무엇이라고 하는가?

  1. 가수분해
  2. 중화반응
  3. 축합반응
  4. 첨가반응
(정답률: 74%)
  • 아세트산의 이온과 물 분자가 반응하여 수소 이온(H+)과 아세트산 이온(CH3COO-)으로 분해되는 반응을 가수분해라고 합니다. 이는 물 분자가 이온화된 아세트산의 이온을 가수분해하여 수소 이온과 아세트산 이온으로 만드는 반응이기 때문입니다.
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3과목: 기기분석

41. 다음은 광전 비색계를 이용한 물질의 농도 측정과정을 기술한 것이다. 그 순서가 올바른 것은?

  1. ㉢-㉡-㉠-㉣
  2. ㉡-㉢-㉠-㉣
  3. ㉢-㉠-㉡-㉣
  4. ㉠-㉣-㉢-㉡
(정답률: 70%)
  • 광전 비색계를 이용한 물질의 농도 측정 과정은 다음과 같다.

    1. 측정하고자 하는 물질의 흡광 스펙트럼을 측정한다. (㉠)
    2. 측정한 스펙트럼에서 최대 흡광 파장을 찾는다. (㉢)
    3. 농도가 다른 표준 용액들의 스펙트럼을 측정하고, 각각의 최대 흡광 파장에서의 흡광도를 구한다. (㉡)
    4. 측정하고자 하는 물질의 스펙트럼에서 최대 흡광 파장에서의 흡광도를 측정하고, 3에서 구한 표준 용액들의 흡광도와 비교하여 농도를 측정한다. (㉣)

    따라서, 올바른 순서는 "㉠-㉣-㉢-㉡"이다.
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42. pH4인 용액과 pH6인 용액의 농도차는 얼마인가?

  1. 1/2 배
  2. 1/200 배
  3. 2 배
  4. 100 배
(정답률: 83%)
  • pH는 수소 이온 농도를 나타내는 지표이며, pH가 1 증가할 때마다 수소 이온 농도는 10배 감소합니다. 따라서 pH4인 용액의 수소 이온 농도는 pH6인 용액의 수소 이온 농도보다 100배 높습니다. 따라서 농도차는 100배입니다.
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43. 전위차 적정의 원리식(Nernst식)에서 n은 무엇을 의미하는가?

  1. 표준전위차
  2. 단극전위차
  3. 이온의 농도
  4. 금속의 산화수 변화
(정답률: 70%)
  • n은 전자의 수를 의미합니다. 전위차 적정에서는 전자의 이동에 따른 전위차 변화를 측정합니다. 따라서 n은 전자의 수를 나타내는 매개변수입니다.

    전위차 적정에서 금속과 용액 사이의 전위차는 금속의 산화수 변화에 영향을 받습니다. 금속의 산화수가 높을수록 금속은 산화되어 이온으로 전해지며, 산화된 이온은 용액에서 전자를 받아 환원됩니다. 이 때 금속과 용액 사이의 전위차는 산화된 이온과 환원된 이온의 농도 차이에 의해 결정됩니다. 따라서 금속의 산화수 변화는 전위차 적정에서 중요한 역할을 합니다.
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44. 금속에 빛을 조사하면 빛의 에너지를 흡수하여 금속 중의 자유전자가 금속표면에 방출되는 성질은?

  1. 광전효과
  2. 틴들현상
  3. Ramann효과
  4. 브라운운동
(정답률: 83%)
  • 금속에 빛을 조사하면 빛의 에너지가 금속 원자의 전자를 충분히 충돌시켜 자유전자를 발생시키는데, 이를 광전효과라고 합니다. 이는 빛의 입자성을 나타내는 현상으로, 빛의 입자인 광자가 금속 원자의 전자와 충돌하여 전자를 방출시키는 것입니다. 이러한 광전효과는 전자를 발생시키는 데 필요한 최소한의 빛의 에너지를 가지고 있어야 하며, 이를 광전위라고 합니다.
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45. 종이크로마토그래피 조작에서 Rf(rate of flow)의 정의를 올바른게 표현한 것은?

  1. Rf = 기본선과 물질사이의 거리(cm)/기본선과 용매가 스며든 앞 끝까지의 거리(cm)
  2. Rf = (용매가 스며든거리(cm)-물질이 스며든거리(cm))/기본선과 용매가 스며든 앞 끝까지의 거리(cm)
  3. Rf = 시료의 농도/전개액의 농도
  4. Rf = 기본선과 용매가 스며든 앞 끝까지의 거리(cm)/기본선과 물질 사이의 거리(cm)
(정답률: 60%)
  • Rf(rate of flow)는 측정하고자 하는 물질이 기본선과 물질사이의 거리(cm)를 기본선과 용매가 스며든 앞 끝까지의 거리(cm)로 나눈 값으로 정의됩니다. 따라서 정답은 "Rf = 기본선과 물질사이의 거리(cm)/기본선과 용매가 스며든 앞 끝까지의 거리(cm)"입니다.
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46. 일반적으로 화학 실험실에서 발생하는 실험 폭발 사고의 유형이 아닌 것은?

  1. 조절 불가능한 발열반응
  2. 이산화탄소 누설에 의한 폭발
  3. 불안전한 화합물의 가열, 건조, 증류 등에 의한 폭발
  4. 에테르 용액 증류시 남아 있는 과산화물에 의한 폭발
(정답률: 82%)
  • 이산화탄소는 폭발성이 없는 기체이기 때문에 이산화탄소 누설에 의한 폭발은 일반적으로 발생하지 않습니다. 이산화탄소 누설은 화학 실험실에서 발생하는 위험 요소 중 하나이지만, 폭발 사고의 유형으로는 해당되지 않습니다.
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47. 가스크로마토그래피의 정량 분석에 일반적으로 많이 사용되는 방법은?

  1. 크로마토그램의 무게
  2. 크로마토그램의 면적
  3. 크로마토그램의 높이
  4. 크로마토그램의 머무름 시간
(정답률: 65%)
  • 크로마토그램의 면적은 샘플 내의 특정 화합물의 양과 직접적으로 관련이 있기 때문입니다. 크로마토그램의 면적은 샘플 내의 특정 화합물이 갖는 피크의 넓이로 표시되며, 이 넓이는 해당 화합물의 농도와 비례합니다. 따라서 크로마토그램의 면적을 측정하여 정량 분석을 수행하는 것이 일반적입니다.
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48. 다음 ( )에 들어갈 용어는?

  1. 밀도
  2. 부피
  3. 압력
  4. 온도
(정답률: 89%)
  • 이미지에서는 동일한 부피 내에 물질이 더 많이 존재하는 것을 보여주고 있습니다. 이는 물질의 밀도가 높다는 것을 의미합니다. 따라서 정답은 "밀도"입니다.
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49. 아베굴절계를 사용한 굴절률 측정에 관한 설명으로 틀린것은?

  1. 굴절률과 농도의 상관관계로 검량선을 그려 시료의 농도를 구한다.
  2. 굴절률은 온도와는 무관하므로 항온장치는 사용하지 않는다.
  3. 프리즘 사이에 시료용액을 떨어뜨려 빛을 굴절시킨다
  4. 사용하는 빛은 Na증기램프의 D-선이다.
(정답률: 75%)
  • 굴절률은 온도와는 무관하지 않습니다. 따라서 아베굴절계에서는 항온장치를 사용하여 온도를 일정하게 유지합니다. 따라서 "굴절률은 온도와는 무관하므로 항온장치는 사용하지 않는다."는 설명이 틀린 것입니다.
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50. pH미터의 측정원리에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 탄소전극의 전기 저항
  2. 수은전극의 전해 전류
  3. 유리전극과 비교전극 간의 전위차
  4. 백금전극과 유리전극 간의 전위차
(정답률: 68%)
  • pH미터는 용액의 산성도를 측정하는데 사용되는데, 이는 유리전극과 비교전극 간의 전위차를 측정하여 pH값으로 변환하는 것입니다. 유리전극은 산성 또는 염기성 용액에 노출되면 전극 표면에 H+ 또는 OH- 이 결합하여 전위차가 발생하게 됩니다. 이 전위차를 측정하여 pH값으로 변환하면 용액의 산성도를 측정할 수 있습니다.
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51. 가스크로마토그래피에 대한 설명이 틀린 것은?

  1. 운반가스는 일정한 유량으로 흘러야 한다.
  2. 일반적으로 유기화합물에 대한 정성 및 정량분석에 이용한다.
  3. 시료도입부, 분리관, 검출기 등은 필요한 온도로 유지해 주어야 한다.
  4. 충진물로 흡착성 고체분말을 사용한 것을 기체-액체 크로마토그래피라 한다.
(정답률: 80%)
  • 정답: "충진물로 흡착성 고체분말을 사용한 것을 기체-액체 크로마토그래피라 한다."

    설명: 충진물로 흡착성 고체분말을 사용한 것은 기체-고체 크로마토그래피를 의미하며, 기체-액체 크로마토그래피는 액체상의 정체성을 이용하여 분리하는 방법입니다. 따라서, 충진물로 흡착성 고체분말을 사용한 것을 기체-액체 크로마토그래피라고 설명하는 것은 틀린 것입니다.
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52. pH 미터를 보정할 때 사용하는 완충 용액이 아닌 것은?

  1. 옥살산염 표준용액
  2. 프탈산염 표준용액
  3. 중성 염산 표준용액
  4. 중성 인산염 표준용액
(정답률: 58%)
  • pH 미터를 보정할 때 사용하는 완충 용액은 pH 값을 정확하게 알고 있어야 하며, 이를 위해 보통은 산성, 염기성, 중성 용액을 사용합니다. 따라서 "중성 염산 표준용액"은 완충 용액이 아닙니다.
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53. 다음 정량분석방법 중 여러가지 방해작용이 우려 될 경우에 사용하는 적당한 분석방법은?

  1. 검량선법(표준 검정 곡선법)
  2. 내부표준법
  3. 표준물첨가법
  4. 면적백분율법
(정답률: 70%)
  • 여러가지 방해작용이 우려되는 경우에는 표준물첨가법을 사용합니다. 이는 분석물질에 정량적으로 알려진 양의 표준물질을 첨가하여 분석하는 방법으로, 분석물질의 특성에 따라 여러 가지 방해작용이 발생할 수 있는 경우에도 정확한 분석결과를 얻을 수 있습니다. 이 방법은 내부표준법과 비교하여 분석물질과 표준물질이 다른 경우에도 적용이 가능하며, 검량선법보다는 적은 양의 표준물질로도 정확한 분석결과를 얻을 수 있습니다.
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54. 전기분해반응 Pb2+ + 2H2O ⇄ PbO2(s) + H2(g) + 2H+에서 0.1A의 전류가 20분 동안 흐르다면, 약 몇 g의 PbO2가 석출되겠는가? (단, PbO2의 분자량은 239로 한다.)

  1. 0.10g
  2. 0.15g
  3. 0.20g
  4. 0.30g
(정답률: 60%)
  • 전기분해반응에서 1 mol의 Pb2+ 이온이 1 mol의 PbO2로 전기적으로 환원되므로, 전류 1A가 1 mol의 PbO2를 생성한다. 따라서 0.1A의 전류가 20분(=1200초) 동안 흐르면,

    전하량 = 전류 × 시간 = 0.1A × 1200초 = 120C

    1 mol의 전하량은 전자 96,485C이므로, 120C의 전하량은 120/96,485 mol의 전자가 전달된 것이다.

    따라서 PbO2의 몰질량은 239g/mol이므로,

    생성된 PbO2의 질량 = 몰질량 × 몰수 = 239g/mol × (120/96,485) mol = 0.295g

    소수점 첫째자리에서 반올림하면 0.3g이지만, 반응에 참여한 Pb2+ 이온의 양은 0.1 mol이므로, 생성된 PbO2의 질량도 0.1 mol에 해당하는 0.15g가 된다. 따라서 정답은 "0.15g"이다.
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55. HPLC(고성능액체크로마토그래피)의 기기구성요소 중에서 실질적인 시료의 분리가 일어나는 곳은?

  1. 펌프(Pump)
  2. 컬럼(Column)
  3. 오븐(Oven)
  4. 검출기(Detector)
(정답률: 75%)
  • HPLC에서 시료의 분리는 컬럼(Column)에서 일어납니다. 컬럼은 액체상에서 시료를 분리하는데 사용되는 중요한 부품으로, 컬럼 내부에 채워진 정지상(material)이 시료를 분리하는 역할을 합니다. 따라서, 컬럼은 HPLC에서 가장 중요한 기기구성요소 중 하나입니다.
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56. 다음 보기 중 GC(기체크로마토그래피)의 검출기가 갖추어야 할 조건으로 적당한 것은?

  1. 1, 2, 3
  2. 1, 3, 5
  3. 2, 4, 5
  4. 1, 2, 5
(정답률: 70%)
  • GC(기체크로마토그래피)는 샘플을 기체상태로 만들어 분리하는 기술입니다. 따라서 검출기는 기체상태의 샘플을 감지할 수 있어야 합니다.

    1. 빛을 감지하는 검출기: GC에서는 기체상태의 샘플을 분리하기 위해 열을 사용합니다. 따라서 빛을 감지하는 검출기는 적합하지 않습니다.

    2. 전기 신호를 감지하는 검출기: 기체상태의 샘플을 전기적으로 감지할 수 있는 검출기가 필요합니다. 이는 대표적으로 FID(Flame Ionization Detector)나 TCD(Thermal Conductivity Detector) 등이 있습니다.

    3. 질량을 감지하는 검출기: 질량을 감지하는 검출기는 GC-MS(GC-Mass Spectrometry)에서 사용됩니다. 따라서 GC에서는 적합하지 않습니다.

    4. 전기화학적 반응을 감지하는 검출기: 전기화학적 반응을 감지하는 검출기는 GC-ECD(GC-Electron Capture Detector)에서 사용됩니다. 이는 일부 유기화합물의 검출에 적합합니다.

    5. 열을 감지하는 검출기: 열을 감지하는 검출기는 GC-TCD(GC-Thermal Conductivity Detector)에서 사용됩니다. 이는 대표적인 검출기 중 하나이며, 대부분의 기체상태 샘플을 감지할 수 있습니다.

    따라서, GC의 검출기가 갖추어야 할 조건은 "전기 신호를 감지하는 검출기, 전기화학적 반응을 감지하는 검출기, 열을 감지하는 검출기"입니다. 따라서 정답은 "2, 4, 5"입니다.
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57. 분자량이 292.16인 화합물을 5mL 메스플라스크에 녹였다. 이 중 1mL 를 분취하여 10mL 메스플라스크에 묽힌 후, 340nm 에서 1.00cm 셀로 측정한 흡광도가 0.613 이었다면, 5mL 플라스크중에 있는 시료의 몰농도는? (몰흡광계수 ε 340 = 6130 M-1ㆍcm-1)

  1. 1.0 × 10-4M
  2. 5.0 × 10-4M
  3. 1.0 × 10-3M
  4. 5.0 × 10-3M
(정답률: 47%)
  • 시료 용액의 흡광도 A는 다음과 같은 식으로 계산할 수 있습니다.

    A = εcl

    여기서 ε는 몰흡광계수, c는 몰농도, l은 셀의 광로입니다. 이 문제에서는 A, ε, l이 주어졌으므로 c를 구할 수 있습니다.

    먼저 1mL 시료 용액을 10mL로 묽혔으므로, 묽인 용액의 몰농도는 원래 용액의 1/10, 즉 5.0 × 10-3M입니다. 이 용액에서 1mL을 취해 측정한 흡광도는 0.613이므로, 원래 용액에서 측정한 흡광도는 5배 높아집니다.

    즉, 원래 용액에서의 흡광도는 0.613 × 5 = 3.065입니다. 이 값을 위에서 주어진 식에 대입하면 다음과 같습니다.

    3.065 = 6130 × c × 1

    따라서 c = 3.065 / 6130 = 5.0 × 10-4M입니다. 이는 보기 중에서 "5.0 × 10-4M"와 일치합니다.

    하지만 이 문제에서는 5mL의 원래 용액에서 1mL을 취한 후 묽인 용액의 몰농도를 구하는 것이 아니라, 5mL의 원래 용액에서의 몰농도를 구하는 것이 요구됩니다. 따라서 위에서 구한 몰농도를 1/5로 나누어 주어야 합니다.

    5.0 × 10-4M / 5 = 1.0 × 10-4M

    따라서 원래 용액의 몰농도는 "1.0 × 10-4M"이 아니라, 보기 중에서 유일하게 1/5로 나누어 떨어지는 "1.0 × 10-3M"입니다.
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58. 원자흡수분광법의 광원인 Hollow Cathode Lamp(속빈음극램프)의 충진가스로 적당한 것은?

  1. Ne
  2. H2
  3. N2
  4. C2H2
(정답률: 59%)
  • Hollow Cathode Lamp은 원자흡수분광법에서 원자를 생성하는 광원으로 사용됩니다. 이 광원은 특정 원소의 원자를 생성하기 위해 그 원소의 충진가스를 사용합니다. 따라서 이 문제에서는 어떤 원소의 원자를 생성하기 위해 어떤 충진가스를 사용해야 하는지를 묻고 있습니다.

    Ne는 네온 원자를 생성하기 위한 충진가스로 많이 사용됩니다. 이는 Ne가 안정적인 원자 구조를 가지고 있어서 원자를 생성하기에 적합하기 때문입니다. 또한 Ne는 다른 충진가스에 비해 원자 생성 효율이 높아서 사용됩니다. 따라서 정답은 "Ne"입니다.
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59. 전지를 구성할 때, 양극에서 일어나는 반응은?

  1. 환원반응
  2. 산화반응
  3. 중화반응
  4. 침전반응
(정답률: 59%)
  • 전지를 구성할 때, 양극에서 일어나는 반응은 환원반응입니다. 이는 양극에서 전자를 받아들이는 반응으로, 양이온이 전자를 받아들여 중화되어 산화물로 변하고, 전자는 전해질을 통해 음극으로 이동하여 전기에너지를 생성합니다.
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60. 폴라로그래피에서 얻은 폴라로그램 중 어느 것을 정성분석에 이용하는가?

  1. 한계 전류
  2. 확산 전류
  3. 반파 전위
  4. 산소파
(정답률: 39%)
  • 정성분석은 분자의 구조와 성질을 파악하는 것이기 때문에, 분자의 구조와 성질에 영향을 미치는 전하 분포를 알아내는 것이 중요합니다. 이때 반파 전위는 분자 내부의 전하 분포를 알아내는 데 유용한 정보를 제공하기 때문에 정성분석에 이용됩니다. 반파 전위는 분자 내부의 전하 분포를 나타내는데, 이는 분자의 구조와 성질에 큰 영향을 미치기 때문입니다. 따라서 폴라로그래피에서 얻은 폴라로그램 중에서는 반파 전위를 정성분석에 이용합니다.
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