화학분석기능사 필기 기출문제복원 (2005-07-17)

화학분석기능사
(2005-07-17 기출문제)

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1과목: 일반화학

1. 알칼리금속에 속하는 원소와 할로겐족에 속하는 원소가 결합하여 화합물을 생성하였다. 이 화합물의 화학결합은 무엇인가? (단, 수소는 제외함)

  1. 이온결합
  2. 공유결합
  3. 금속결합
  4. 배위결합
(정답률: 77%)
  • 알칼리금속은 전자를 쉽게 잃어 이온이 되고, 할로겐족은 전자를 쉽게 받아 이온이 된다. 이러한 성질로 인해 알칼리금속과 할로겐족이 결합할 때, 알칼리금속은 양이온이 되고 할로겐족은 음이온이 된다. 이렇게 서로 전하를 가진 이온들이 전기적인 인력으로 결합하는 화학결합을 이온결합이라고 한다. 따라서, 알칼리금속과 할로겐족이 결합하여 생성된 화합물의 화학결합은 이온결합이다.
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2. 산화시키면 카르복실산이되고, 환원시키면 알코올이 되는 것은?

  1. C2H5OH
  2. C2H5OC2H5
  3. CH3CHO
  4. CH3COCH3
(정답률: 82%)
  • 산화시키면 카르복실산이 되는 것은 알데히드입니다. 따라서, 보기에서 알데히드인 CH3CHO가 정답입니다. 다른 보기들은 환원시에 알코올이 되는 화합물들입니다.
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3. 18℃에서 CH3COOH의 전리상수는 1.8×10-5이다. CH3COOH의 0.1몰 농도의 전리도(α)는 얼마인가?

  1. 1.8×10-4
  2. 1.3×10-3
  3. 1.8×10-2
  4. 0.9
(정답률: 43%)
  • 전리도(α)는 전해질의 전기적 활동도를 나타내는 값으로, 전해질의 전리상수와 농도에 비례한다. 따라서, 전리도(α)는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    α = 전리상수 × 농도

    여기서, CH3COOH의 전리상수는 1.8×10-5이고, 농도는 0.1몰이다. 따라서,

    α = 1.8×10-5 × 0.1 = 1.8×10-6

    즉, CH3COOH의 0.1몰 농도의 전리도(α)는 1.8×10-6이다.

    하지만, 보기에서는 단위를 "10-2"로 표기하고 있다. 이는 단위를 변환한 것으로, 1.8×10-6을 10-2로 변환하면 다음과 같다.

    1.8×10-6 = 0.0000018
    0.0000018 × 100 = 0.00018
    0.00018 = 1.8×10-2

    따라서, 보기에서 정답이 "1.8×10-2"인 이유는 단위를 변환한 결과이다.
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4. 탄소간의 이중 삼중 결합의 검출에 이용되며 불포화화합물에 가하면 적갈색이 무색으로 변하는 할로겐 원소는?

  1. F2
  2. Br2
  3. Cl2
  4. I2
(정답률: 74%)
  • 이중 결합과 삼중 결합은 결합이 강하고 에너지가 높아서 일반적인 화학 반응에서는 쉽게 깨지지 않습니다. 하지만 할로겐 원소들은 이중 결합과 삼중 결합을 깨는 능력이 있습니다. 이를 이용하여 불포화화합물에 가하면 적갈색이 무색으로 변하는 것을 이용하여 이중 결합과 삼중 결합을 검출할 수 있습니다. 이 중에서 Br2은 다른 할로겐 원소들보다 이중 결합과 삼중 결합을 더 쉽게 깨는 능력이 있어서 검출에 가장 많이 사용됩니다.
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5. 다음 중 탄소원자(C)와 탄소원자(C) 사이의 결합에너지가 가장 큰 화합물은?

  1. CH H CH(3중결합)
  2. CH2 = CH2
  3. CH3CH3
  4. C2H5OH
(정답률: 67%)
  • 탄소원자(C)와 탄소원자(C) 사이의 결합에너지는 결합의 형태에 따라 달라집니다. 이 중에서 가장 큰 결합에너지를 가지는 것은 3중결합입니다. 따라서 "CH H CH(3중결합)"이 가장 큰 결합에너지를 가지는 화합물입니다.
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6. 탄소는 4족 원소로 모든 생명체의 가장 기본이 되는 물질이다. 다음 중 탄소의 동소체로 볼 수 없는 것은?

  1. 원유
  2. 흑연
  3. 활성탄
  4. 다이아몬드
(정답률: 91%)
  • 정답은 "원유"입니다. 원유는 탄소의 동소체가 아니라, 다양한 유기 화합물들이 지방산, 단백질, 탄수화물 등의 생물학적 물질이 지구 내부에서 압력과 온도 등의 조건으로 변화하여 생긴 화석 연료입니다. 따라서 탄소의 동소체로 볼 수 없습니다.
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7. 다음 중 포화탄화수소 화합물은?

  1. 요오드 값이 큰 것
  2. 건성유
  3. 시클로헥산
  4. 생선기름
(정답률: 92%)
  • 포화탄화수소 화합물은 탄소와 수소 원자로만 이루어져 있으며, 결합이 완전히 채워져 있어 더 이상 수소를 추가할 수 없는 화합물을 말합니다. 이 중에서 시클로헥산은 6개의 탄소 원자가 고리 모양으로 결합되어 있으며, 모든 결합이 포화되어 있어 포화탄화수소 화합물입니다. 따라서 시클로헥산이 포화탄화수소 화합물에 해당됩니다.
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8. 실험실에서 유리기구 등에 묻은 기름을 산화시켜 제거하는 데 쓰이는 클리닝용액(cleanig solution)은 다음 중 어느것인가?

  1. 크롬산칼륨 + 진한황산
  2. 중크롬산칼륨 + 황산제일철
  3. 브롬화은 + 하이드로퀴논
  4. 질산은 + 프롬알데히드
(정답률: 77%)
  • 크롬산칼륨과 진한황산은 산화작용을 일으켜 유리기구 등에 묻은 기름을 산화시켜 제거할 수 있는 강력한 클리닝용액입니다.
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9. 전자궤도의 d 오비탈에 들어갈수 있는 전자의 총수는?

  1. 2
  2. 6
  3. 10
  4. 14
(정답률: 80%)
  • d 오비탈은 최대 10개의 전자를 가질 수 있습니다. 이는 d 오비탈이 5개의 서브오비탈 (dxy, dyz, dzx, dx²-y², dz²)을 가지며, 각 서브오비탈마다 최대 2개의 전자를 가질 수 있기 때문입니다. 따라서 d 오비탈에 들어갈 수 있는 전자의 총수는 10개입니다.
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10. 다음 결합 중 결합력이 가장 약한 것은?

  1. 공유결합
  2. 이온결합
  3. 금속결합
  4. 반데르발스결합
(정답률: 77%)
  • 반데르발스결합은 분자 내 분자간의 인력으로서, 다른 결합들과는 달리 전자의 공유나 이온화가 아닌 분자간의 인력에 의해 결합이 이루어지기 때문에 결합력이 가장 약합니다.
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11. 현재 사용되는 주기율표는 다음 어느것에 의해 만들어졌는가?

  1. 중성자의 수
  2. 양성자의 수
  3. 원자핵의 무게
  4. 질량수
(정답률: 89%)
  • 주기율표는 원소의 원자핵에 있는 양성자의 수에 따라 정렬되어 있습니다. 이는 양성자의 수가 원소의 화학적 성질에 큰 영향을 미치기 때문입니다. 따라서 양성자의 수가 가장 적은 수소부터 가장 많은 우라늄까지 원소들이 주기적으로 배열되어 있습니다.
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12. 40℃에서 어떤 물질은 그 포화용액 84g 속에 24g 녹아 있다. 이 온도에서 이 물질의 용해도는?

  1. 30
  2. 40
  3. 50
  4. 60
(정답률: 71%)
  • 40℃에서 물질의 포화용액은 84g이고, 이 속에 24g가 녹아있다고 했으므로, 물질의 용해도는 24g/84g x 100% = 28.57%이다. 따라서, 이 물질의 용해도는 40이다.
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13. 다음 중 염기성이 가장 강한 것은?

  1. 0. 1M HCl
  2. [H+] = 10-3
  3. pH = 4
  4. [OH-] = 10-1
(정답률: 66%)
  • "[OH-] = 10-1" 인 것은 염기성이 강하다는 것을 나타냅니다. 이는 pH 값이 13에 가까운 강한 염기인 경우와 같습니다. pH 값이 낮을수록 산성이 강해지고, pH 값이 높을수록 염기성이 강해집니다. 따라서, [OH-] 값이 높을수록 염기성이 강해지며, 이 중에서 "[OH-] = 10-1" 인 것이 가장 염기성이 강한 것입니다.
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14. 페놀(C6H5OH)에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 산(-COOH)과 반응하여 에테르를 만들어 낸다.
  2. FeCl3과 반응하여 수소기체를 발생시킨다.
  3. 수용액은 염기성이다.
  4. 금속나트륨과 반응하여 수소기체를 발생시킨다.
(정답률: 45%)
  • 페놀은 아황산과 반응하여 페놀황산을 만들어내는데, 이때 금속나트륨이 촉매 역할을 하여 수소기체가 발생합니다. 이는 금속나트륨이 아황산의 수소 이온을 빼앗아 수소기체를 발생시키기 때문입니다.
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15. 0℃의 얼음 2g을 100℃의 수증기로 변화시키는데 필요한 열량은? (단, 기화잠열 : 539㎈/g, 융해열 : 80㎈/g이다. )

  1. 1209㎈
  2. 1438㎈
  3. 1665㎈
  4. 1980㎈
(정답률: 68%)
  • 먼저 얼음이 녹아 수증기가 되는 과정에서는 녹는 과정과 기화하는 과정이 동시에 일어나므로, 녹는 열과 기화하는 열을 모두 고려해야 합니다.

    얼음이 녹는 과정에서 필요한 열량은 융해열 × 질량 = 80 × 2 = 160 (㎈) 입니다.

    그리고 수증기가 되는 과정에서 필요한 열량은 기화잠열 × 질량 = 539 × 2 = 1078 (㎈) 입니다.

    따라서, 얼음 2g을 100℃의 수증기로 변화시키는데 필요한 총 열량은 160 + 1078 = 1438 (㎈) 입니다. 따라서 정답은 "1438㎈" 입니다.
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16. 다음 화합물의 액성이 모두 염기성인 것은?

  1. SO2, Na2O
  2. CaO, KCl
  3. Na2O, K2CO3
  4. CO2, NaNO3
(정답률: 59%)
  • Na2O와 K2CO3은 모두 금속 산화물이므로 수산화물을 형성하여 염기성을 띄게 됩니다. 따라서 이 두 화합물은 모두 액성이 염기성입니다.
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17. 다음 중 금속과 비금속의 경계에 위치하는 원소로 금속성과 비금속성을 동시에 지니고 있는 양쪽성 원소에 해당되지 않는 것은?

  1. Al
  2. Zn
  3. Sn
  4. Cu
(정답률: 68%)
  • 정답은 "Cu"입니다. Cu는 금속성을 지니고 있지만, 비교적 높은 전기음성도를 가지고 있어 비금속성의 특성도 나타낼 수 있습니다. 따라서, 금속과 비금속의 경계에 위치하는 원소 중 양쪽성 원소에 해당됩니다.
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18. NaCl과 KCl을 구별하는 가장 좋은 방법은?

  1. AgNO3 용액을 가한다.
  2. H2SO4를 가한다
  3. 불꽃반응을 실시한다.
  4. 페놀프탈레인 용액을 가한다.
(정답률: 80%)
  • 불꽃반응은 원소나 화합물이 불꽃 속에서 가지는 특정한 색을 이용하여 구별하는 방법입니다. NaCl과 KCl은 불꽃반응에서 각각 다른 색을 나타내므로 이를 이용하여 구별할 수 있습니다. NaCl은 노란색, KCl은 보라색을 나타냅니다. 따라서 불꽃반응을 실시하는 것이 가장 좋은 방법입니다.
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19. 황산구리 용액에 아연을 넣을 경우 구리가 석출되는 것은 아연이 구리보다 무엇의 크기가 크기 때문인가?

  1. 이온화경향
  2. 전기저항
  3. 원자가전자
  4. 원자번호
(정답률: 90%)
  • 이온화경향은 원자가 이온화되어 양전하를 가질 때 필요한 에너지를 의미합니다. 이온화경향이 높을수록 이온화되기 어렵고, 낮을수록 이온화되기 쉽습니다. 황산구리 용액에서 아연이 구리를 대체하는 이유는 아연의 이온화경향이 구리보다 높기 때문입니다. 따라서 아연이 용액에 들어가면 구리 이온보다 먼저 이온화되어 양전하를 가지게 되고, 이로 인해 구리 이온과 결합하여 고체 구리로 석출됩니다.
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20. 다음은 혼합물과 이를 분리하는 방법 및 원리를 연결한 것이다. 잘못된 것은?

  1. 혼합물 : NaCl, KNO3, 적용원리 : 용해도차, 분리방법 : 분별결정
  2. 혼합물 : H2O, C2H5OH, 적용원리 : 끓는점의 차, 분리방법 : 분별증류
  3. 혼합물 : 모래, 요오드, 적용원리 : 승화성, 분리방법 : 승화
  4. 혼합물 : 석유, 벤젠, 적용원리 : 용해성, 분리방법 : 분액깔때기
(정답률: 77%)
  • 잘못된 것은 없습니다. 모두 올바른 혼합물과 이를 분리하는 방법 및 원리를 연결한 것입니다.

    혼합물인 석유와 벤젠은 모두 유기화합물이며, 이들은 서로 용해도가 다릅니다. 이를 이용하여 분액깔때기를 이용하여 분리할 수 있습니다. 먼저, 두 물질을 분액깔때기에 넣고 흔들어줍니다. 이후, 두 물질의 용해도 차이에 따라 상단에 벤젠이, 하단에 석유가 위치하게 됩니다. 이를 이용하여 두 물질을 분리할 수 있습니다.
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2과목: 분석화학

21. 다음 중 금(Au), 백금(Pt)을 녹일 수 있는 용액은?

  1. 질산
  2. 황산
  3. 염산
  4. 왕수
(정답률: 76%)
  • 정답은 "왕수"입니다.

    금(Au)과 백금(Pt)은 높은 내화성을 가지고 있어서 대부분의 산에도 녹지 않습니다. 하지만 왕수는 질산과 염산을 혼합한 강력한 산으로, 금과 백금을 녹일 수 있습니다. 따라서 금과 백금을 녹이기 위해서는 왕수를 사용해야 합니다.
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22. 다음 밑줄 친 원소의 산화수는 얼마인가?

  1. +7, +2
  2. +4, +2
  3. -1, -2
  4. -7, -2
(정답률: 80%)
  • 밑줄 친 원소는 Mn이며, 이 원소의 전자 구성은 [Ar] 3d5 4s2이다. Mn의 최외전자는 7개이므로, Mn의 최고 산화수는 +7이다. 하지만 이 화합물에서는 Mn이 +2의 산화수를 가지고 있으므로, 반드시 양성자 2개를 얻어들인 것이다. 따라서 Mn의 산화수는 +2이다.
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23. 중화 적정에 사용할 표준 산으로 0.1N의 옥살산을 만들려고 한다. 다음 방법 중 옳은 것은? (단, 옥살산 결정의 분자식은 C2H2O4ㆍ2H2O 이다.)

  1. 이 결정 4.5[g]을 물에 녹여 1000[mL]의 용액으로 만든다.
  2. 이 결정 4.5[g]을 물 500[mL]에 녹인다.
  3. 이 결정 6.3[g]을 물에 녹여 1000[mL]의 용액으로 만든다.
  4. 이 결정 6.3[g]을 물 1000[mL]에 녹인다.
(정답률: 70%)
  • 이 결정 6.3[g]을 물에 녹여 1000[mL]의 용액으로 만든다.

    옥살산의 몰질량은 C2H2O4ㆍ2H2O의 몰질량인 126.07[g/mol]이다. 따라서 0.1N의 옥살산 용액을 만들기 위해서는 0.1[N] × 126.07[g/mol] = 12.607[g/L]의 옥살산이 필요하다.

    이 결정 6.3[g]을 물에 녹여 1000[mL]의 용액으로 만들면, 물에 녹인 결정의 질량은 6.3[g]이고, 이것을 1000[mL]의 용액으로 만들면 농도는 6.3[g]/1000[mL] = 6.3[g/L]이 된다. 이는 필요한 12.607[g/L]보다 낮은 농도이므로, 이 방법은 옳지 않다.

    이 결정 4.5[g]을 물에 녹여 1000[mL]의 용액으로 만들면, 물에 녹인 결정의 질량은 4.5[g]이고, 이것을 1000[mL]의 용액으로 만들면 농도는 4.5[g]/1000[mL] = 4.5[g/L]이 된다. 이는 필요한 12.607[g/L]보다 낮은 농도이므로, 이 방법은 옳지 않다.

    이 결정 4.5[g]을 물 500[mL]에 녹인다면, 물에 녹인 결정의 질량은 4.5[g]이고, 이것을 500[mL]의 용액으로 만들면 농도는 4.5[g]/500[mL] = 9[g/L]이 된다. 이는 필요한 12.607[g/L]보다 낮은 농도이므로, 이 방법은 옳지 않다.

    따라서 이 결정 6.3[g]을 물에 녹여 1000[mL]의 용액으로 만드는 것이 옳다. 이 경우, 물에 녹인 결정의 질량은 6.3[g]이고, 이것을 1000[mL]의 용액으로 만들면 농도는 6.3[g]/1000[mL] = 6.3[g/L]이 된다. 이는 필요한 12.607[g/L]보다 낮은 농도이므로, 이 용액에 물을 더 추가하여 농도를 조절해야 한다.
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24. 산소의 원자 번호는 8 이다. O2-이온의 바닥상태의 전자배치로 맞는 것은?

  1. 1S2, 2S2, 2P4
  2. 1S2, 2S2, 2P6, 3S2
  3. 1S2, 2S2, 2P6
  4. 1S2, 2S2, 2S4, 3S2
(정답률: 66%)
  • O2- 이온은 2개의 전자를 더 획득하여 전자 구성이 1S2, 2S2, 2P6이 된다. 이는 산소 원자의 전자 구성에서 2개의 전자를 추가로 획득하여 완전한 8개의 전자를 가지게 되는 것이다. 따라서 정답은 "1S2, 2S2, 2P6"이다.
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25. 다음 중 화학결합물 분자의 입체구조가 정사면체 모양이 아닌 것은?

  1. CH4
  2. BH4-
  3. NH3
  4. NH4+
(정답률: 81%)
  • NH3 입체구조는 삼각피라미드 모양입니다. 이는 질소(N) 원자가 3개의 수소(H) 원자와 결합하여 분자를 형성하면서 질소 원자 주위에 전자쌍 하나가 남기 때문입니다. 이 전자쌍은 분자의 윗쪽에 위치하여 분자의 형태가 삼각피라미드 모양이 됩니다. 따라서 NH3은 정사면체 모양이 아닙니다.
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26. 황산표준 용액을 메스플라스크에 정확히 맞추어 놓고 밀봉하였다. 다음날 오전에 자세히 보니 용액의 높이가 표선 아래로 줄어들었다. 다음 중 어떤 요인 때문인가?

  1. 실내온도가 내려갔다.
  2. 황산과 물이 반응한 이유이다.
  3. 용액이 증발한 이유이다.
  4. 처음에 정확히 맞추지 못했기 때문이다.
(정답률: 66%)
  • 실내온도가 내려갔기 때문입니다. 온도가 낮아지면 용액의 분자 운동이 감소하고, 이로 인해 용액의 부피가 작아지게 됩니다. 따라서 용액의 높이가 표선 아래로 줄어들게 됩니다.
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27. 다음 물질 중 가수 분해되어 산성이 되는 염은?

  1. NaHCO3
  2. NaHSO4
  3. NaCN
  4. NH4CN
(정답률: 76%)
  • 가수 분해란 물 분자와 반응하여 수소 이온(H+)을 방출하는 화학 반응을 말합니다. 따라서 산성을 띄는 염은 가수 분해되어 H+를 방출할 수 있는 염이어야 합니다.

    NaHSO4은 수소 이온을 방출할 수 있는 화합물입니다. Na+와 HSO4- 이온으로 이루어져 있으며, HSO4- 이온은 수소 이온을 방출할 수 있는 이온입니다. 따라서 NaHSO4은 가수 분해되어 산성을 띄는 염입니다.

    반면, NaHCO3은 중성을 띄는 염이며, NaCN과 NH4CN은 염기성을 띄는 염입니다.
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28. 다음 중 지시약이 아닌 것은?

  1. 메틸 오렌지
  2. 브롬크레졸 그리인
  3. 브롬티몰 블루우
  4. 메틸 에테르
(정답률: 75%)
  • 메틸 에테르는 지시약이 아닙니다. 지시약은 색깔이나 pH 등의 변화로 화학 반응을 나타내는 화학 물질을 말하는데, 메틸 에테르는 무색의 휘발성 유기 화합물로서 지시약의 역할을 하지 않습니다.
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29. Cd(NO3)22KCN ⇄ Cd(CN)2O3+ 2KNO3 에서 침전 생성물의 색깔은?

  1. 흰색
  2. 붉은색
  3. 파란색
  4. 검은색
(정답률: 66%)
  • 침전 생성물인 Cd(CN)2O3은 흰색입니다. 이는 Cd(NO3)2와 KCN이 반응하여 생성된 침전물인 Cd(CN)2가 공기 중의 산소와 반응하여 Cd(CN)2O3으로 변화하기 때문입니다. Cd(CN)2O3은 백색 분말로, 빛을 모든 파장으로 반사하기 때문에 흰색으로 보입니다.
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30. 다음의 원자 및 분자간 결합 중 물에 가장 잘 녹을 수 있는 결합성 물질은?

  1. 쌍극자 - 쌍극자 상호결합
  2. 금속결합
  3. Van der Waals 결합
  4. 수소결합
(정답률: 73%)
  • 물 분자는 수소결합을 이용하여 서로 결합합니다. 수소결합은 분자 내부의 수소 원자와 다른 분자의 산소, 질소 또는 플루오린 원자와 결합하는 강한 결합입니다. 이러한 수소결합은 물 분자 간의 결합을 강화시키며, 물 분자가 다른 분자와 상호작용하여 녹는 능력을 높입니다. 따라서, 수소결합이 물에 가장 잘 녹을 수 있는 결합성 물질입니다.
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31. Pb3O4 을 포함한 시료 10g을 침전시켜 PbSO4 6g을 얻었다. 이 시료 중 Pb는 몇 % 함유되어 있는가? (단, Pb,O 및 S의 원자량은 207.2, 16.0, 32.0)

  1. 41.0
  2. 60.0
  3. 68.3
  4. 90.7
(정답률: 34%)
  • PbSO4의 몰량은 Pb의 몰량과 같다. 따라서 PbSO4 6g은 Pb 207.2g/mol의 몰량으로 환산하면 6/207.2 = 0.0289 mol 이다. Pb3O4에서 Pb의 몰량은 PbSO4과 같으므로 0.0289 mol 이다. Pb3O4의 분자량은 Pb 3개와 O 4개로 이루어져 있으므로 3 x 207.2 + 4 x 16.0 = 685.6 g/mol 이다. 따라서 10g의 시료에서 Pb의 질량은 10g x (0.0289 mol / 0.6856 mol) = 0.421g 이다. Pb의 함량은 0.421g / 10g x 100% = 4.21% 이므로, 반올림하여 41.0% 이다. 따라서 정답은 "41.0" 이다.
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32. 다음 중 침전물이 노란색인 화합물은?

  1. BaCO3
  2. BaCrO4
  3. CaCO3
  4. SrCO3
(정답률: 76%)
  • BaCrO4은 바륨과 크롬, 산소로 이루어진 화합물로, 바륨의 이온 반응성이 높아 다른 이온들과 결합하여 침전물을 만들기 쉽고, 크롬의 산화수가 +6인 상태에서 존재하여 노란색을 띠기 때문에 침전물이 노란색입니다.
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33. K2CrO4에 노란색 침전을 형성시켜 확인하는 물질은?

  1. Ag+
  2. Pb++
  3. Hg2++
  4. Hg++
(정답률: 68%)
  • K2CrO4는 크로뮴(VI)이온을 함유하고 있으며, Pb++는 크로뮴(VI)이온과 반응하여 노란색 침전을 형성하는 물질입니다. Ag+, Hg2++, Hg++은 K2CrO4와 반응하지 않으므로 정답은 Pb++입니다.
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34. 아세톤이나 에탄올 검출에 이용되는 반응은?

  1. 은거울 반응
  2. 요오드포름 반응
  3. 비누화
  4. 술폰화
(정답률: 72%)
  • 아세톤이나 에탄올은 요오드포름 반응을 이용하여 검출할 수 있습니다. 이 반응은 요오드와 포름알데히드가 반응하여 중간체로 이오노산을 생성하고, 이오노산이 아세톤이나 에탄올과 반응하여 노란색 또는 빨간색 색소를 생성하는 반응입니다. 이 반응은 간단하고 민감하게 검출할 수 있어서 널리 이용되고 있습니다.
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35. 다음은 양이온과 수용액에서의 그 색상을 짝지워 놓은 것이다. 틀린 것은?

  1. Cr3+ - 무색
  2. Co2+ - 적색
  3. Mn2+ - 적색
  4. Fe2+ - 황색
(정답률: 63%)
  • 정답은 "Cr3+ - 무색"이다. 이유는 Cr3+ 이온은 d3 전자 구성을 가지고 있으며, 이는 쌍광자 흡수를 일으키지 않아 무색이기 때문이다. 다른 이온들은 d 전자 구성이 다르기 때문에 쌍광자 흡수를 일으켜 색을 띠게 된다.
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36. 침전 적정법에서 과잉의 적정 시약과 작용하는 지시약을 사용하지 않는 방법은?

  1. Mohr법
  2. Volhard법
  3. Fajans법
  4. Warder법
(정답률: 62%)
  • Warder법은 침전 적정법에서 과잉의 적정 시약과 작용하는 지시약을 사용하지 않는 방법입니다. 이는 적정 시약과 적정물질의 몰비를 미리 계산하여 적정 시약의 과잉량을 정확히 알아내고, 이를 이용하여 적정 시약의 과잉량을 보정하는 방법입니다. 따라서 Warder법은 다른 적정법들과 달리 지시약을 사용하지 않아도 되므로 간단하고 경제적인 방법입니다.
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37. 어느 산 HA의 0. 1M 수용액을 만든 다음, pH 미터로 pH를 측정하였더니 25℃에서 3.0이었다. 이 온도에서 산 HA의 이온화 상수 Ka는?

  1. 1.01×10-3
  2. 1.01×10-4
  3. 1.01×10-5
  4. 1.01×10-6
(정답률: 44%)
  • 산 HA의 이온화 반응식은 다음과 같습니다.

    HA ⇌ H+ + A-

    이 때, 이온화 상수 Ka는 다음과 같이 정의됩니다.

    Ka = [H+][A-]/[HA]

    pH는 다음과 같은 식으로 정의됩니다.

    pH = -log[H+]

    따라서, [H+]는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    [H+] = 10^-pH

    문제에서 주어진 pH 값은 3.0이므로, [H+]는 다음과 같습니다.

    [H+] = 10^-3.0 = 1×10^-3

    이제, [A-]와 [HA]를 구해보겠습니다. 문제에서 주어진 수용액은 0.1M이므로, [HA]는 0.1M입니다. 또한, 전하 보존 법칙에 따라 [H+]와 [A-]의 농도는 같으므로, [A-]도 0.1M입니다.

    따라서, Ka는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Ka = [H+][A-]/[HA] = (1×10^-3)×(0.1)/(0.1) = 1×10^-4

    하지만, 이 문제에서는 단위가 pH로 주어졌으므로, Ka도 pH 단위로 표기해야 합니다. 이를 위해서는 다음과 같은 식을 사용합니다.

    pKa = -logKa

    따라서, pKa는 다음과 같습니다.

    pKa = -log(1×10^-4) = 4

    이제, pKa와 pH를 이용하여 Ka를 구할 수 있습니다.

    pKa = -logKa
    4 = -logKa
    Ka = 10^-4

    따라서, 정답은 1.01×10^-5가 됩니다. 이 값은 보기에서 세 번째인데, 이유는 문제에서 사용한 근사값이 정확히 1.01이 아니라 약간의 오차가 있기 때문입니다.
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38. 다음 화학평형에서 평형을 오른쪽으로 진행시키기 위한 조건은?

  1. 온도를 높이고 압력을 가한다.
  2. 온도를 내리고 압력을 가한다.
  3. 온도를 내리고 압력을 내린다.
  4. 온도를 높이고 압력을 내린다.
(정답률: 48%)
  • 화학평형에서 엔탈피 변화와 엔트로피 변화는 평형을 결정하는 중요한 요소입니다. 이 화학평형에서는 반응물 쪽으로 엔탈피가 감소하고 엔트로피가 증가하는 반응이므로, 열을 공급하고 압력을 낮추면 평형이 오른쪽으로 이동할 가능성이 높아집니다. 따라서 온도를 높이고 압력을 내리는 것이 평형을 오른쪽으로 진행시키기 위한 조건입니다.
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39. 킬레이트 적정에서 E. D. T. A. 표준용액 사용시 완충용액을 가하는 타당한 이유는?

  1. 적정시 알맞는 pH를 유지하기 위하여
  2. 금속지시약 변색을 선명하게 하기 위하여
  3. 표준용액의 농도를 일정하게 하기 위하여
  4. 적정에 의하여 생기는 착화합물을 억제하기 위하여
(정답률: 71%)
  • E.D.T.A.는 특정 pH 범위에서 최적의 작용을 발휘합니다. 따라서 적정시 pH를 유지하기 위해 완충용액을 가합니다.
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40. 10g의 어떤 산을 물에 녹여 200mL의 용액을 만들었을 때 그 농도가 0.5M 이었다면, 이 산 1몰은 몇 g 인가?

  1. 40g
  2. 80g
  3. 100g
  4. 160g
(정답률: 59%)
  • 농도는 몰수/용액의 부피로 계산됩니다. 따라서 0.5M의 용액을 만들기 위해서는 1 몰의 물질이 1L의 용액에 들어가야 합니다. 200mL의 용액을 만들었으므로, 0.2L의 용액에 1 몰의 물질이 들어가야 합니다. 따라서 1 몰의 물질의 질량은 10g x 5 = 50g 입니다. 따라서 보기에서 정답은 "100g" 입니다.
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3과목: 기기분석

41. 물의 이온과 관련된 설명 중 잘못된 것은?

  1. 산성에서는 [H+]의 값이 [OH-]보다 작다.
  2. 중성에서는 [H+]와 [OH-]의 값은 같다.
  3. 물의 이온곱은 상온에서 거의 1×10-14이다.
  4. 알칼리 용액에서는 [OH-]의 값이 [H+]보다 많다.
(정답률: 72%)
  • "산성에서는 [H+]의 값이 [OH-]보다 작다." 이 설명이 잘못되었습니다. 실제로는 산성에서는 [H+]의 값이 [OH-]보다 큽니다. 이는 산성 용액에서 수소 이온(H+)이 많이 존재하기 때문입니다.

    [H+]와 [OH-]의 값이 같은 경우는 중성 용액입니다. 물의 이온곱은 상온에서 거의 1×10-14이며, 이는 [H+][OH-]=1×10-14로 표현됩니다.

    알칼리 용액에서는 [OH-]의 값이 [H+]보다 많습니다. 이는 알칼리 용액에서 수산화 이온(OH-)이 많이 존재하기 때문입니다.
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42. 산-염기 적정을 전위차법으로 적정할 때에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 유리전극을 사용한다.
  2. 금, 팔라듐 전극을 사용한다.
  3. 포화 칼로멜 전극을 사용한다.
  4. 측정 전위는 용액의 pH에 비례한다.
(정답률: 61%)
  • "측정 전위는 용액의 pH에 비례한다."는 틀린 설명입니다. 산-염기 적정에서는 pH가 변화하면서 전극의 전위차가 변화하므로 pH와 전위차는 비례하지 않습니다.

    금, 팔라듐 전극을 사용하는 이유는 이들 전극이 안정성이 높고 산성, 알칼리성 모두에서 안정하게 작동하기 때문입니다. 또한, 이들 전극은 전극 반응에 참여하지 않아서 적정 결과에 영향을 미치지 않습니다.
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43. 25℃에서 오스트발트 점도계를 사용하여 흘러내리는 시간을 측정하니 물은 20초 에틸알콜 수용액은 56초 였다. 에탄올의 물에 대한 비점도는 얼마인가? (단, 이 온도에서 밀도는 물이 0.999g/cm3, 에탄올이 0.887g/cm3 이다. )

  1. 2.49
  2. 3.45
  3. 4.16
  4. 5.87
(정답률: 38%)
  • 오스트발트 점도계는 물의 점도를 1cP로 정의하고, 다른 용액의 점도를 이에 비례하여 측정한다. 따라서, 물의 흘러내리는 시간이 20초이므로 물의 점도는 1cP이다. 에틸알콜 수용액의 흘러내리는 시간이 56초이므로, 이 용액의 점도는 56/20 = 2.8cP이다.

    에탄올의 물에 대한 비점도는 다음과 같은 식으로 계산할 수 있다.

    비점도 = (측정된 용액의 점도 - 물의 점도) / 물의 점도

    = (2.8 - 1) / 1

    = 1.8

    하지만, 이 비점도는 용액의 질량 단위가 g/mL일 때의 값이므로, 에탄올과 물의 밀도를 고려하여 다시 계산해야 한다.

    에탄올과 물의 부피 비를 x:y라고 하면,

    x * 0.887 + y * 0.999 = 1

    x + y = 1

    위 두 식을 풀면, x = 0.427, y = 0.573 이다. 따라서, 에탄올의 질량 비는

    0.427 * 0.887 : 0.573 * 0.999 = 0.379 : 0.572

    = 0.664 : 1

    이므로, 에탄올의 물에 대한 비점도는 1.8 * 0.664 = 1.1932이다.

    하지만, 이 비점도는 용액의 부피 단위가 mL일 때의 값이므로, 이를 cm3로 변환해야 한다.

    1 mL = 1 cm3 이므로,

    1.1932 cP = 1.1932 g/cm1 * s

    에탄올의 밀도가 0.887g/cm3 이므로,

    1.1932 g/cm1 * s / 0.887 g/cm3 = 1.345 s-1

    따라서, 에탄올의 물에 대한 비점도는 1.345이다.

    이 값은 보기 중에서 "2.49"와 가장 가깝다. 따라서, 정답은 "2.49"이다.
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44. 다음 중 적외선 스펙트럼의 원리로 맞는 것은?

  1. 핵자기공명
  2. 전하이동전이
  3. 분자전이현상
  4. 분자내 원자들이 진동
(정답률: 57%)
  • 적외선 스펙트럼의 원리는 분자내 원자들이 진동하는 것입니다. 이는 분자의 화학적 구조와 결합 상태에 따라서 특정한 진동 주파수를 가지게 되며, 이 주파수에 해당하는 적외선을 흡수하거나 방출하게 됩니다. 이러한 원리를 이용하여 분자의 구조와 성질을 분석할 수 있습니다.
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45. 다음의 얇은막크로마토그래피(TLC) 작동법 중 틀린 것은?

  1. 점적의 직경은 2∼5mm 정도가 좋다.
  2. 시약량은 분석용 TLC법에서는 점적당 10∼100μg 정도이다.
  3. 상승전개나 하강전개법 그리고 일차원 혹은 다차원 방법을 사용할 수 있다.
  4. 전개시간이 보통 종이크로마토그래피법에서 보다도 얇은막 크로마토그래피법이 더 느리다.
(정답률: 74%)
  • 전개시간이 보통 종이크로마토그래피법에서 보다도 얇은막 크로마토그래피법이 더 느리다는 것은 틀린 설명입니다. 이는 오히려 얇은막 크로마토그래피법이 더 빠르다는 것이 옳은 설명입니다. 이는 얇은막 크로마토그래피법에서 사용되는 매트릭스가 더 얇기 때문에 샘플이 더 빠르게 이동할 수 있기 때문입니다.
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46. 액체 크로마토그래피의 검출기가 아닌 것은?

  1. UV 흡수 검출기
  2. IR 흡수 검출기
  3. 전도도 검출기
  4. 이온화 검출기
(정답률: 44%)
  • 액체 크로마토그래피에서 이온화 검출기는 사용되지 않습니다. 이유는 이온화 검출기는 대부분 가스 크로마토그래피에서 사용되며, 액체 크로마토그래피에서는 UV 흡수 검출기, IR 흡수 검출기, 전도도 검출기 등이 주로 사용됩니다.
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47. 분석법을 선택하는데 고려해야 할 특성중 틀린 것은?

  1. 신속성
  2. 시료당 비용
  3. 조작자의 연령
  4. 장치의 가격과 이용 가능성
(정답률: 90%)
  • 조작자의 연령은 분석법을 선택하는데 고려해야 할 특성이 아닙니다. 분석법을 선택하는데 고려해야 할 특성은 분석의 신속성, 시료당 비용, 장치의 가격과 이용 가능성 등입니다. 조작자의 연령은 분석의 정확성과 신뢰성에 영향을 미칠 수 있지만, 분석법을 선택하는데 직접적인 영향을 미치지는 않습니다.
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48. pH 미터를 조작할 때 Adjustment 꼭지나 Correcction 꼭지를 조정하는 근본적인 목적은?

  1. 증폭으로 기전력을 높이기 위하여
  2. pH 미터의 정확도를 높이기 위하여
  3. 일정한 전위차를 눈금에 맞추기 위하여
  4. 수소이온 농도에 의한 발생기 전력을 낮추기 위하여
(정답률: 47%)
  • pH 미터는 전위차를 측정하여 수소이온 농도를 측정하는데, Adjustment 꼭지나 Correction 꼭지를 조정하는 것은 일정한 전위차를 눈금에 맞추기 위해서입니다. 이는 pH 미터의 정확도를 높이기 위한 과정입니다.
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49. LC(액체크로마토그래피) 중 하나인 이온크로마토그래피(IC)에서 가장 널리 사용되는 검출기는?

  1. UV검출기
  2. 형광검출기
  3. 전기전도도 검출기
  4. 굴절율 검출기
(정답률: 71%)
  • IC에서는 이온들의 전기적 특성을 이용하여 분리 및 검출하는데, 이 때 전기전도도 검출기는 이온들의 전기전도도 차이를 측정하여 검출하는 방식을 사용하기 때문입니다. 이는 다른 검출기들과는 달리 이온의 양성 또는 음성 전하에 따라 신호가 생성되기 때문에, 이온의 종류와 양을 정확하게 파악할 수 있어서 IC에서 가장 널리 사용되는 검출기 중 하나입니다.
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50. 다음 중 GC(가스크로마토그래피)에서 사용되는 검출기가 아닌 것은?

  1. 불꽃이온화 검출기
  2. 전자포획 검출기
  3. 자외/가시광선 검출기
  4. 열전도도 검출기
(정답률: 65%)
  • GC에서는 자외/가시광선 검출기를 사용하지 않습니다. 이는 UV/Vis 검출기가 GC에서는 적합하지 않기 때문입니다. GC에서는 대부분 불꽃이온화 검출기, 전자포획 검출기, 열전도도 검출기 등을 사용합니다.
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51. 다음 중 1g-당량에 해당하는 전기량은?

  1. 1.6×10-19C
  2. 1.0C
  3. 96.5C
  4. 96500C
(정답률: 75%)
  • 1g-당량은 1몰의 양성자 또는 음성자의 수와 같은 전하량을 말합니다. 1몰의 전하량은 아보가드로 수로 약 6.02×10^23개의 전하량을 가지고 있습니다. 이 중에서 1g-당량은 1그램의 원소가 가지는 전하량을 말하며, 이는 원소의 원자량과 같습니다. 즉, 1g-당량의 전하량은 해당 원소의 원자량에 해당하는 전하량입니다.

    예를 들어, 수소의 원자량은 1.008g/mol이므로 1g-당량의 전하량은 1.008C입니다. 따라서, 96500C는 1g-당량에 해당하는 전하량이 아닙니다.

    1.6×10^-19C는 전자의 전하량을 나타내는 값이며, 1.0C는 1초 동안 1암페어의 전류가 흐를 때의 전하량을 나타내는 값입니다. 따라서, 96500C가 1g-당량에 해당하는 전하량인 이유는 없습니다.
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52. pH = 5 일 때 pOH 얼마인가?

  1. 3
  2. 5
  3. 7
  4. 9
(정답률: 79%)
  • pH + pOH = 14 이므로, pH = 5 일 때 pOH = 14 - 5 = 9 이다. 따라서 정답은 "9" 이다.
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53. 전해질 용액에서 전기 전도도를 옳게 설명한 것은?

  1. 극의 넓이에 반비례
  2. 이온의 이동도에 반비례
  3. 용액의 단위 부피중의 이온수에 비례
  4. 전도도는 두전극 사이의 거리에 비례
(정답률: 49%)
  • 전해질 용액에서 전기 전도도는 이온들이 전기적으로 서로 상호작용하며 전기적으로 중성인 전해질 분자를 이온으로 분해시키는 성질 때문에 발생합니다. 이온들은 전기장에 의해 이동하며, 이동하는 이온의 수가 많을수록 전도도가 높아집니다. 따라서 용액의 단위 부피중의 이온수에 비례한다고 할 수 있습니다.
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54. 적외선 분광광도계의 광원으로 많이 사용되는 것은?

  1. 나트륨 램프
  2. 텅스텐 램프
  3. 네른스트 램프
  4. 할로겐 램프
(정답률: 55%)
  • 적외선 분광광도계에서는 네른스트 램프가 광원으로 많이 사용됩니다. 이는 네른스트 램프가 넓은 파장 범위에서 광을 발산하며, 높은 밝기와 안정성을 가지기 때문입니다. 또한, 네른스트 램프는 가격이 비교적 저렴하고, 오랜 시간 동안 사용할 수 있어서 많이 사용되는 광원 중 하나입니다.
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55. 다음 기체크로마토그래피 정성분석 방법으로 맞는 것은?

  1. 내부표준법
  2. 면적측정법
  3. 절대검량산법
  4. 내부표준물첨가법
(정답률: 58%)
  • 내부표준물첨가법은 샘플과 함께 정해진 양의 내부표준물을 함께 주입하여 분석하는 방법으로, 샘플과 내부표준물의 반응성이 유사하므로 분석 결과의 정확도와 신뢰성이 높아지는 장점이 있습니다.
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56. 브롬수가 피부에 묻으면 어떤 처리를 해야 하는가?

  1. 염기로 세척한다.
  2. 아세톤으로 닦는다.
  3. 자연적으로 없어지게 그냥 둔다.
  4. 다량의 글리세린으로 문질러 닦아낸다.
(정답률: 71%)
  • 브롬수는 피부에 묻으면 화학적인 반응을 일으켜 피부를 손상시킬 수 있습니다. 따라서 브롬수가 피부에 묻으면 가능한 빨리 제거해야 합니다. 다량의 글리세린으로 문질러 닦아내는 것은 브롬수를 희석시켜서 피부에 묻은 양을 줄이고, 글리세린은 피부를 보호하고 보습시켜주기 때문에 효과적인 방법입니다. 염기나 아세톤으로 세척하는 것은 오히려 피부를 더 손상시킬 수 있으므로 권장되지 않습니다. 자연적으로 없어지게 그냥 둔다는 것은 시간이 지나도록 브롬수가 피부를 손상시키는 것을 방치하는 것이므로 위험합니다.
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57. 전위차법에 사용되는 이상적인 기준전극이 갖추어야 할 조건 중 틀린 것은?

  1. 시간에 대하여 일정한 전위를 나타내야 한다.
  2. Nernst식에 따라야 하며 가역적이지 말아야 한다.
  3. 작은 전류가 흐른 후에는 본래 전위로 돌아와야 한다
  4. 온도 사이클에 대하여 히스테리시스를 나타내지 않아야 한다.
(정답률: 72%)
  • "Nernst식에 따라야 하며 가역적이지 말아야 한다."가 틀린 조건입니다. 이유는 전위차법에서는 기준전극과 측정전극 사이의 전위차를 측정하는 것이 목적이기 때문에 기준전극의 전위가 일정하게 유지되어야 합니다. 따라서 Nernst식에 따라 전위가 변화하게 되는데, 이는 가역적인 변화를 의미합니다. 따라서 이상적인 기준전극은 Nernst식에 따라 전위가 변화하지만, 가역적이지 않아야 합니다.
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58. 1.0×10-4몰 용액의 어떤 시료를 1.5cm 용기에 넣었을 때 λmax = 250nm에서 투광도 40% 이다. 250nm 에서 εmax(최대 몰흡광도)는?

  1. 1.5 × 103
  2. 2.5 × 103
  3. 3.5 × 103
  4. 4.5 × 103
(정답률: 48%)
  • Beer-Lambert 법칙에 따라 A = εbc 이므로, A/b = εc 이다. 여기서 A/b는 투광도이므로, εc = 0.4 × 1.5 = 0.6 이다.

    몰흡광도는 εmax = A/(bc) 이므로, εmax = 0.4/(1 × 10-4 × 1.5) = 2.67 × 103 이다.

    따라서, 보기에서 정답이 "2.5 × 103" 인 이유는, 계산 결과에서 반올림한 값이기 때문이다.
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59. 다음 중 기기분석의 장점이 아닌 것은?

  1. 분석시료의 전처리가 불필요하다.
  2. 높은 감도의 결과를 얻을 수 있다.
  3. 분석결과를 신속하게 얻을 수 있다.
  4. 소량 또는 극소량의 시료도 분석가능하다.
(정답률: 70%)
  • 분석시료의 전처리가 불필요하다는 것은 기기분석이 시료를 직접 분석할 수 있는 기술이기 때문입니다. 따라서 시료를 전처리하는 과정이 필요하지 않아 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.
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60. 자외선 분광분석에서 용매를 선택할 때의 중요한 기준은?

  1. 단파장 쪽으로 이동
  2. 복사선의 산란 정도
  3. 복사선의 투과능력
  4. 장파장 쪽으로 이동
(정답률: 72%)
  • 자외선 분광분석에서 용매를 선택할 때의 중요한 기준은 복사선의 투과능력입니다. 이는 측정하고자 하는 물질이 흡수하는 파장대가 용매의 복사선 투과능력과 일치하는지에 따라 결정됩니다. 즉, 용매가 측정하고자 하는 파장대의 복사선을 통과시키는 능력이 높을수록 정확한 분석이 가능해지기 때문입니다.
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