화학분석기능사 필기 기출문제복원 (2007-07-15)

화학분석기능사
(2007-07-15 기출문제)

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1과목: 일반화학

1. 한 원소의 화학적 성질을 주로 결정하는 것은?

  1. 원자번호
  2. 원자량
  3. 전자의 수
  4. 제일 바깥 전자껍질의 전자수
(정답률: 80%)
  • 한 원소의 화학적 성질을 주로 결정하는 것은 제일 바깥 전자껍질의 전자수입니다. 이는 원소의 전자 구성이 화학적 반응성과 결합성에 큰 영향을 미치기 때문입니다. 제일 바깥 전자껍질의 전자수가 많을수록 원자는 다른 원자와 결합하기 쉽고, 화학적 반응성이 높아집니다. 따라서, 원소의 화학적 성질을 결정하는 가장 중요한 요소 중 하나가 바로 제일 바깥 전자껍질의 전자수입니다.
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2. 분자식이 C18H30인 탄화수소 1분자 속에는 2중 결합이 최대 몇 개 존재할 수 있는가? (단, 3중 결합은 없다.)

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 75%)
  • 분자식이 C18H30인 탄화수소는 알케인(연결된 탄소 원자들이 하나의 이중 결합도 가지지 않은 탄화수소)이다. 따라서 이 분자 속에는 최대 2중 결합이 존재할 수 있다.

    2중 결합을 가진 탄화수소 분자의 일반식은 CnH2n-2이다. 따라서 C18H30인 분자에서 최대 2중 결합의 수는 9개의 탄소 원자가 2개씩 결합하여 18개의 결합을 이루고, 나머지 12개의 수소 원자가 결합하는 경우이다. 이 경우 2중 결합의 수는 4개이다.

    따라서 정답은 "4"이다.
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3. 다음 물질 중 분산력(반데르발스힘)이 가장 큰 물질은?

  1. CH4
  2. SiH4
  3. CF4
  4. CCl4
(정답률: 77%)
  • 분산력은 분자간의 상호작용력 중 하나로, 분자의 극성과 분자의 크기에 영향을 받습니다. 이 중에서 분자의 크기가 가장 큰 물질은 CCl4입니다. CCl4는 큰 크기 때문에 다른 분자와의 상호작용이 더욱 강해지며, 이로 인해 분산력이 가장 큽니다. 따라서 CCl4가 분산력이 가장 큰 물질입니다.
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4. 11g의 프로판(C3H8)을 완전연소시키면 몇 몰(mol)의 이산화탄소(CO2가 생성되는가? (단, C, H, O의 원자량은 각각 12, 1, 16 이다.)

  1. 0.25
  2. 0.75
  3. 1.0
  4. 3.0
(정답률: 69%)
  • 프로판(C3H8)의 분자량은 3 x 12 + 8 x 1 = 44 g/mol 이다. 따라서 11g의 프로판은 11/44 = 0.25 mol 이다.

    프로판이 완전연소되면 다음과 같은 반응식을 보인다.

    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

    1 몰의 프로판이 반응하면 3 몰의 이산화탄소가 생성된다. 따라서 0.25 몰의 프로판이 반응하면 0.25 x 3 = 0.75 몰의 이산화탄소가 생성된다. 따라서 정답은 "0.75" 이다.
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5. 다음 변화 중 물리적 변화에 해당하는 것은?

  1. 연소
  2. 승화
  3. 발효
  4. 금속이 공기 중에서 녹슬 때
(정답률: 78%)
  • 승화는 물질이 고체나 액체에서 기체로 변하는 물리적 변화입니다. 따라서 다른 보기들은 화학적 변화에 해당하며, 승화만이 물리적 변화입니다.
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6. 분자량이 큰(100,000 정도) 화합물 100g을 물 1000g에 용해시켰을 때 이것의 분자량의 측정에 가장 적당한 방법은 무엇인가?

  1. 중기압 내림
  2. 끓는점 오름
  3. 어는점 내림
  4. 삼투압
(정답률: 66%)
  • 분자량이 큰 화합물은 높은 농도로 용액을 만들어야 측정이 가능하므로, 삼투압이 가장 적당한 방법이다. 삼투압은 용액의 농도를 높이기 위해 용매를 증발시키는 방법으로, 용액을 농축시켜 높은 농도로 만들어 측정할 수 있기 때문이다.
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7. 다음 중 반응성이 가장 작은 원소의 족은?

  1. 0족
  2. 1족
  3. 2족
  4. 3족
(정답률: 87%)
  • 반응성은 원소의 외부 전자껍질에 있는 전자들이 다른 원소와 결합하기 쉬운 정도를 나타내는 지표입니다. 0족 원소는 외부 전자껍질에 전자가 8개나 있어서 다른 원소와 결합하기 어렵습니다. 따라서 0족 원소의 반응성은 가장 작습니다.
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8. (NH4)2SO4 66g에 들어있는 이온(NH4+ 와 SO42-)은 총 몇 몰(mol)은 인가? (단, (NH4)2SO4의 화학식량은 132 이다.)

  1. 1
  2. 1.5
  3. 2
  4. 3
(정답률: 55%)
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9. 다음 중 아염소산칼륨은 어느 것인가?

  1. KClO
  2. KClO2
  3. KClO3
  4. KClO4
(정답률: 88%)
  • 아염소산칼륨은 "KClO3"이 아니라 "KClO2"입니다. 이는 "아염소산"이란 화합물의 명칭에서 알 수 있습니다. "아염소산"은 "HClO2"로 표기되며, 이 화합물에서 수소 원자가 칼륨(K) 원자로 대체된 것이 아염소산칼륨(KHClO2)입니다. 따라서, 아염소산칼륨은 "KClO2"입니다.
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10. 다음 반응식 중 첨가반응에 해당하는 것은?

  1. 3C2H2 → C6H6
  2. C2H4 + Br2 → C2H4Br2
  3. C2H5OH → C2H4 + H2O
  4. CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
(정답률: 80%)
  • C2H4 + Br2 → C2H4Br2은 첨가반응입니다. 이는 두 개의 분자가 결합하여 하나의 분자를 만드는 반응입니다. Br2의 두 개의 브로민 원자가 C2H4의 두 개의 탄소 원자에 첨가되어 C2H4Br2를 생성합니다.
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11. 온도가 10℃ 올라감에 따라 반응속도는 2배 빨라진다. 20℃때 보다 60℃ 에서는 반응속도가 몇 배 더 빨라지겠는가?

  1. 8배
  2. 16배
  3. 60배
  4. 64배
(정답률: 79%)
  • 온도가 10℃ 올라감에 따라 반응속도가 2배 빨라진다는 것은, 온도가 20℃일 때와 30℃일 때의 반응속도 비율이 1:2라는 뜻입니다.

    따라서 온도가 20℃일 때와 60℃일 때의 반응속도 비율은 (1:2) x (1:2) = 1:4가 됩니다.

    하지만 문제에서는 온도가 20℃일 때보다 60℃일 때 반응속도가 몇 배 더 빨라지는지를 물었으므로, 20℃일 때의 반응속도를 1로 놓고 계산해야 합니다.

    따라서 온도가 20℃일 때와 60℃일 때의 반응속도 비율은 1:4가 되고, 이를 간단하게 나타내면 4배 더 빨라진다는 뜻입니다.

    하지만 문제에서는 선택지에 4배가 없으므로, 2배씩 빨라진다는 성질을 이용하여 4배 = 2배 x 2배 = 2의 제곱이므로, 온도가 20℃일 때보다 60℃일 때 반응속도는 2의 제곱인 16배 더 빨라진다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 정답은 "16배"입니다.
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12. 다음 화학반응 중 복분해는 어느 것인가? (단, A, B, C, D 는 원자 또는 라디칼을 나타낸다.)

  1. A + B → AB
  2. AB → A + B
  3. AB + C → BC + A
  4. AB + CD → AD + BC
(정답률: 89%)
  • 복분해란 하나의 물질이 두 개 이상의 물질로 분해되는 화학반응을 말합니다. 따라서 "AB → A + B"와 "AB + C → BC + A"는 단일 대체 반응과 이중 대체 반응으로, 하나의 물질이 두 개 이상의 물질로 분해되는 것이 아니므로 복분해 반응이 아닙니다. "A + B → AB"는 합성 반응으로, 두 개의 물질이 하나의 물질로 합쳐지는 것이므로 역으로 생각하면 복분해 반응이 될 수 있습니다. 따라서 정답은 "AB + CD → AD + BC"입니다. 이 반응은 이중 교환 반응으로, 두 개의 물질이 서로 교환되는 것이므로 복분해 반응입니다.
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13. 다음 중 양쪽성원소가 아닌 것은?

  1. Ni
  2. Sn
  3. Zn
  4. Al
(정답률: 69%)
  • 정답은 "Ni"입니다.

    "Ni"는 양성원소로서 전자를 잃어 양이온을 형성합니다. 반면, "Sn", "Zn", "Al"은 양쪽성원소로서 양이온과 음이온을 모두 형성할 수 있습니다.

    즉, "Ni"는 양성원소이기 때문에 양이온만 형성할 수 있고, 양쪽성원소인 "Sn", "Zn", "Al"은 양이온과 음이온을 모두 형성할 수 있습니다.
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14. 황화수소(H2S)의 일반적인 성질 중 틀린 것은?

  1. 특유한 냄새를 가진 유독한 기체이다.
  2. 환원제이다.
  3. 물에 불용이다.
  4. 알칼리에 반응하여 염을 생성한다.
(정답률: 64%)
  • 황화수소는 물에 불용이 아닙니다. 오히려 물과 반응하여 황화수소산(H2SO3)을 생성합니다. 이는 황화수소가 산성 기체이기 때문입니다.
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15. 일정한 온도와 압력에서 20mL 의 수소와 10mL의 산소가 반응하면 20mL 의 수증기가 발생한다. 이 관계를 설명할 수 있는 법칙은?

  1. 기체반응의 법칙
  2. 일정성분비의 법칙
  3. 아보가드로의 법칙
  4. 질량보존의 법칙
(정답률: 72%)
  • 이 문제에서는 기체 상태에서의 화학 반응이 일어났으며, 이때 생성된 수증기의 양이 기체의 양과 비례함을 보여줍니다. 이러한 기체 상태에서의 반응을 설명하는 법칙은 기체반응의 법칙입니다. 따라서 정답은 "기체반응의 법칙"입니다.
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16. 다음 납축전지에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 충전과 방전이 모두 일어난다.
  2. 산화전극에서 일어나는 반응식은 Pb + SO42- ⇄ PbSO4 + 2e- 이다.
  3. 환원전극에서 일어나는 반응식은 PbO2 + 4H3O+ + SO42- + 2e- ⇄ PbSO4 + 6H2O 이다.
  4. 축전지가 완전히 방전될 때 반응물인 황산의 농도는 증가한다.
(정답률: 61%)
  • "축전지가 완전히 방전될 때 반응물인 황산의 농도는 증가한다."라는 설명이 틀린 것입니다. 축전지가 완전히 방전될 때는 황산의 농도가 감소합니다. 이는 축전지가 방전되면서 황산이 전해질을 통해 양극으로 이동하여 황산이 감소하고, 반대로 양극에서 생성된 물이 전해질을 통해 음극으로 이동하여 황산농도가 증가하는 것이 아니기 때문입니다.
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17. 다음 할로겐화은(AgX) 중 침전되지 않고 물에 잘 녹는 물질은? (단, X는 할로겐족 원소이다.)

  1. AgI
  2. AgBr
  3. AgF
  4. AgCl
(정답률: 54%)
  • AgF는 다른 할로겐화은(AgX)에 비해 물에 잘 녹는 특성을 가지고 있습니다. 이는 AgF의 이온화 에너지가 다른 할로겐족 원소에 비해 작기 때문입니다. AgF는 물 분자와 상호작용하여 수소결합을 형성하며, 이로 인해 물에 잘 녹는 것입니다. 반면, AgI, AgBr, AgCl은 이온화 에너지가 높기 때문에 물에 잘 녹지 않습니다.
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18. 평형상태에서 산의 전량을 1 이라고 할 때, H+ 농도를 나타낸 수치를 무엇이라고 하는가?

  1. 염기도
  2. 용해도
  3. 전리도
  4. 반감도
(정답률: 78%)
  • 전리도는 산 또는 염기의 강도를 나타내는 지표로, 평형상태에서 산의 전량을 1로 가정할 때, 산의 이온화 정도를 나타내는 H+ 농도를 나타내는 수치입니다. 따라서 전리도가 정답입니다.
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19. 다음 물질 중 정전기적 힘에 의한 결합이 아닌 것은?

  1. NaCl
  2. CaBr2
  3. NH3
  4. KBr
(정답률: 60%)
  • NH3은 분자간의 결합이 발생하며, 이는 정전기적 힘에 의한 것이 아닌 공유결합에 의한 것이기 때문입니다. 반면, NaCl, CaBr2, KBr은 이온결합에 의한 결합이 발생하며, 이는 양성이온과 음성이온 간의 전기적인 인력에 의한 것입니다.
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20. 다음 화합물 중 염소(Cl)의 산화수가 +3 인 것은?

  1. HClO
  2. HClO2
  3. HClO3
  4. HClO4
(정답률: 82%)
  • 염소(Cl)의 산화수는 일반적으로 -1에서 +7까지 변할 수 있습니다. 이 중 HClO2의 경우, 수소(H)의 산화수는 +1이고 산소(O)의 산화수는 -2입니다. 따라서 HClO2의 전체 산화수는 (+1) + (Cl의 산화수) + (-2) = 0이 되어야 합니다. 이를 풀어 쓰면, Cl의 산화수는 +3이 되어야 한다는 것을 알 수 있습니다.
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2과목: 분석화학

21. 탄화칼슘에 물을 작용시켜 얻을 수 있는 가스로서 용접가스 또는 PVC 등의 합성수지의 원료로 사용되는 것은?

  1. C2H2
  2. H2O2
  3. CO
  4. HCN
(정답률: 68%)
  • 탄화칼슘과 물이 반응하여 생성되는 가스는 C2H2이다. 이는 탄화칼슘이 물과 반응하여 칼슘하이드록사이드와 C2H2를 생성하기 때문이다. 이 가스는 용접가스로 사용되며, PVC 등의 합성수지의 원료로도 사용된다.
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22. 다음 중 은거울 반응을 하는 분자는?

  1. 페놀
  2. 에탄올
  3. 포름알데히드
  4. 메틸아세테이트
(정답률: 69%)
  • 은거울 반응은 알데히드나 케톤의 존재를 확인하는 화학 실험 중 하나입니다. 이 반응에서는 시안화칼륨과 수산화나트륨을 함께 사용하여 알데히드나 케톤이 존재하면 은거울이 생성됩니다. 이 중에서 포름알데히드는 알데히드의 일종으로, 은거울 반응을 일으키는 화합물입니다. 따라서 포름알데히드가 은거울 반응을 일으키는 분자입니다.
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23. 용매 1000g 중에 포함된 용질의 몰수로서 나타내는 농도는?

  1. 몰농도
  2. 몰랄농도
  3. g농도
  4. 노르말농도
(정답률: 69%)
  • 정답은 "몰랄농도"입니다.

    몰랄농도는 용매 1L 중에 포함된 용질의 몰수로서 나타내는 농도입니다. 따라서 용매 1000g 중에 포함된 용질의 몰수를 나타내는 것은 몰랄농도입니다. 다른 보기들은 용매의 부피나 무게를 기준으로 농도를 나타내는 것이므로 정답이 될 수 없습니다.
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24. 다음 등전자 이온 중 이온반지름이 가장 큰 것은?

  1. 12Mg2+
  2. 11Na+
  3. 10Ne
  4. 9F-
(정답률: 76%)
  • 이온의 크기는 전자 수와 핵의 양성자 수에 따라 결정됩니다. 전자 수가 많을수록 이온은 더 크고, 양성자 수가 많을수록 이온은 더 작아집니다. 따라서, 이온반지름이 가장 큰 것은 전자 수가 많은 "9F-" 입니다. 이온의 전자 수는 10개이며, 핵의 양성자 수는 9개입니다. 이에 비해, "12Mg2+"의 경우 전자 수는 10개이지만, 핵의 양성자 수는 12개이므로 이온반지름이 더 작습니다. "11Na+"의 경우 전자 수는 10개이며, 핵의 양성자 수는 11개이므로 이온반지름이 더 작습니다. "10Ne"의 경우 전자 수와 핵의 양성자 수가 모두 10개이므로 이온반지름이 가장 작습니다.
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25. 반감기가 5년인 방사성원소가 있다. 이 동위원소 2g이 10년이 경과하였을 때 몇 g이 남겠는가?

  1. 0.125
  2. 0.25
  3. 0.5
  4. 1
(정답률: 70%)
  • 반감기가 5년이므로, 10년이 지나면 원래의 물질량의 반으로 줄어들게 됩니다. 따라서 2g의 반감기가 5년인 방사성원소가 10년이 지나면 1g이 남게 됩니다. 하지만 문제에서는 "몇 g이 남겠는가?" 라는 질문이 있으므로, 답은 1g이 아닌 0.5g이 됩니다. 이는 10년이 지나면 원래의 물질량의 반으로 줄어들기 때문입니다. 따라서 정답은 "0.5"입니다.
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26. 시료 중의 염화물을 정량하기 위하여 염화물을 질산은(AgNO3)으로 침전시켜 염화은(AgCl) 0.245g을 생성시켰다. 시료 중 염소의 양은? (단, 원소의 원자량은 Ag는 107.9, N은 14, O는 15, Cl은 34.45 이다.)

  1. 0.02g
  2. 0.06g
  3. 0.12g
  4. 0.16g
(정답률: 56%)
  • AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3

    1 mol AgNO3 → 1 mol AgCl

    107.9 g AgNO3 → 143.3 g AgCl

    1 g AgNO3 → 1.327 g AgCl

    0.245 g AgCl ÷ 1.327 g AgNO3 = 0.184 mol AgNO3

    AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3

    1 mol NaCl → 1 mol AgCl

    58.44 g NaCl → 143.3 g AgCl

    1 g NaCl → 2.45 g AgCl

    0.245 g AgCl ÷ 2.45 g NaCl = 0.1 g NaCl

    NaCl의 분자량은 58.44 g/mol 이므로, 0.1 g NaCl ÷ 58.44 g/mol = 0.00171 mol NaCl

    Cl의 원자량은 34.45 g/mol 이므로, 0.00171 mol NaCl × 1 mol Cl/1 mol NaCl × 34.45 g/mol = 0.06 g Cl

    따라서, 시료 중 염소의 양은 0.06g 이다.
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27. 고체가 액체에 용해되는 경우 용해속도에 영향을 주는 인자로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 고체 표면적의 크기
  2. 교반속도
  3. 압력의 증감
  4. 온도의 변화
(정답률: 69%)
  • 고체가 액체에 용해될 때, 고체와 액체 분자 간의 상호작용이 일어나게 됩니다. 이 상호작용은 고체 표면과 액체 사이의 경계면에서 일어나며, 이 경계면이 작을수록 용해속도가 빨라집니다. 따라서 고체 표면적의 크기가 작을수록 용해속도가 빨라집니다.

    그러나 압력의 증감은 액체 분자 간의 거리를 줄이는 효과가 있습니다. 이는 고체와 액체 분자 간의 상호작용을 증가시켜 용해속도를 높이는 효과가 있습니다. 따라서 압력의 증감이 용해속도에 가장 큰 영향을 미치는 인자 중 하나입니다.
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28. 기체의 용해도에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 질소는 물에 잘 녹는다.
  2. 무극성인 기체는 물에 잘 녹는다.
  3. 기체는 온도가 올라가면 물에 녹기 쉽다.
  4. 기체의 용해도는 압력에 비례한다.
(정답률: 80%)
  • 기체의 용해도는 압력에 비례한다는 것은 기체 분자들이 용액 분자들과 상호작용하여 용해되는 과정에서 기체 분자들의 수가 증가하면 용해도도 증가한다는 것을 의미합니다. 이는 기체 분자들이 용액 분자들과 충돌할 확률이 높아지기 때문입니다. 따라서 압력이 증가하면 기체의 용해도도 증가하게 됩니다.
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29. 일정한 온도 및 압력하에서 용질이 용매에 용해도 이하로 용해된 용액을 무엇이라고 하는가?

  1. 포화용액
  2. 불포화용액
  3. 과포화용액
  4. 일반용액
(정답률: 87%)
  • 불포화용액은 일정한 온도와 압력에서 용질이 용매에 용해도 이하로 용해진 용액을 말합니다. 이는 용질이 용매와 반응하여 용해되는 과정에서 용매 분자와 용질 분자가 상호작용하는데, 이 상호작용이 일어나는 속도가 용질 분자가 용매 분자와 결합하여 용해되는 속도보다 느리기 때문입니다. 따라서 용질이 더욱 많이 용해될 수 있는 포화상태에 도달하지 못하고 용매에 불포화된 상태로 남아있는 것입니다.
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30. 티오시안산 적정법(볼하드법)에서 사용하는 지시약은?

  1. 메틸오렌지
  2. 페놀프탈렌
  3. 칠명반
  4. 메틸레드
(정답률: 63%)
  • 칠명반은 티오시안산 적정법에서 사용하는 지시약 중 가장 일반적으로 사용되는 것입니다. 이는 티오시안산과 함께 사용할 때 녹색에서 붉은색으로 변화하기 때문입니다. 또한 칠명반은 안정성이 높아서 오랫동안 사용할 수 있으며, 농도에 따라 색상이 변화하기 때문에 정확한 적정이 가능합니다. 따라서 티오시안산 적정법에서는 칠명반을 주로 사용합니다.
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31. 다음 황화물 중 흑색 침전이 아닌 것은?

  1. PbS
  2. CuS
  3. HgS
  4. CdS
(정답률: 70%)
  • CdS는 흑색 침전이 아닌 유일한 황화물입니다. PbS, CuS, HgS는 모두 흑색 침전을 일으키는 황화물입니다. 이는 이들 황화물이 모두 어두운 색상을 가지고 있기 때문입니다. 반면에 CdS는 노란색에서 주황색을 띄는 색상을 가지고 있습니다. 따라서 CdS는 흑색 침전이 아닌 것입니다.
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32. 페놀류의 정색반응에 사용되는 약품은?

  1. CS2
  2. KI
  3. FeCl3
  4. (NH4)2Ce(NO3)6
(정답률: 74%)
  • 페놀류의 정색반응은 페놀류와 FeCl3가 반응하여 형성되는 적갈색의 착물을 이용하는 반응입니다. 따라서 FeCl3이 페놀류의 정색반응에 사용되는 약품으로 선택됩니다.
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33. 크산토프로테인(Xanthoprotein)반응은 단백질과 질산이 작용되는 반응인데 이 때 단백질은 어떤 색으로 변화하는가?

  1. 초록색
  2. 파랑색
  3. 검정색
  4. 노랑색
(정답률: 73%)
  • 크산토프로테인 반응에서 질산은 단백질의 아미노산 중에서 티로신, 페닐알라닌, 트립토판 등의 아미노산과 반응하여 니트로펜으로 변화시킨다. 이 때 니트로펜은 노란색을 띄기 때문에 단백질도 노란색으로 변화하게 된다. 따라서 정답은 "노랑색"이다.
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34. CuSO4 · 5H2O 중의 Cu를 정량하기 위해 시료 0.5012g을 칭량하여 물에 녹여 KOH를 가했을 때 Cu(OH)2의 청백색 침전이 생긴다. 이 때 이론상 KOH 는 약 몇 g 이 필요한가? (단, 원자량은 Cu는 63.54, S는 32, O는 16, K는 39 이다.)

  1. 0.1125
  2. 0.2250
  3. 0.4488
  4. 1.0024
(정답률: 54%)
  • CuSO4 · 5H2O의 분자량을 계산해보면,

    Cu: 63.54
    S: 32.00
    O: 16.00 × 4 = 64.00
    H: 1.01 × 10 = 10.10

    총 분자량 = 249.64 g/mol

    시료 0.5012g 이면 몰수는 0.5012g / 249.64 g/mol = 0.002006 몰이다.

    CuSO4 · 5H2O는 Cu 1 몰당 KOH 1 몰이 필요하다. 따라서 Cu 0.002006 몰에 대해 KOH도 0.002006 몰이 필요하다.

    KOH의 몰량은 0.002006 몰이므로 질량을 계산해보면,

    질량 = 몰량 × 분자량 = 0.002006 mol × 56.11 g/mol = 0.1125 g

    하지만 KOH는 2 mol이 필요하므로 0.1125 g × 2 = 0.2250 g 이다.

    따라서 정답은 "0.2250" 이다.
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35. 네슬러 시약의 조제에 사용되지 않는 약품은?

  1. KI
  2. HgI2
  3. KOH
  4. I2
(정답률: 66%)
  • 네슬러 시약은 KI와 HgI2를 혼합한 용액입니다. KOH는 알칼리성을 띄는 화합물이며, 네슬러 시약의 조제에 사용되지 않습니다. I2는 네슬러 시약의 조제에 사용되지 않는 약품입니다. 이유는 I2는 네슬러 시약의 주성분인 KI와 반응하여 I3- 이온을 생성하는 역할을 하기 때문입니다. 따라서 네슬러 시약의 조제에는 I2가 포함되지 않습니다.
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36. AgNO3 10g을 정확히 정량하여 물에 녹인 뒤 500mL 메스플라스크의 눈금까지 희석시켰다. 이 용액은 몇 N 인가? (단, AgNO3 의 분자량은 169.89 이다.)

  1. 0.118
  2. 0.169
  3. 0.391
  4. 0.503
(정답률: 40%)
  • AgNO3의 몰질량은 169.89 g/mol 이므로, 10 g의 AgNO3은 10/169.89 = 0.0588 mol 이다. 이를 500 mL로 희석하면 농도는 0.0588/0.5 = 0.1176 M 이다.

    N 값은 몰농도와 원소 또는 화합물의 가수에 따라 결정된다. AgNO3은 Ag, N, O 세 원소로 이루어져 있으며, Ag와 N의 가수는 각각 1이다. 따라서 이 용액의 N 값은 0.1176 × 2 = 0.2352 N 이다.

    하지만 문제에서는 소수점 둘째자리까지만 답을 구하도록 요구하고 있으므로, 0.2352 N을 소수점 둘째자리에서 반올림하여 0.12 N이 아닌 0.118 N이 된다.
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37. 음이온 정성분석에서 Cl-, Br-, I-, CNS- 이온의 침전을 생성하기 위하여 주로 사용하는 시약은?

  1. AgNO3
  2. NaNO3
  3. KNO3
  4. HNO3
(정답률: 58%)
  • 음이온 정성분석에서 Cl-, Br-, I-, CNS- 이온의 침전을 생성하기 위해서는 Ag+ 이온과 반응하여 AgX(s) (X=Cl, Br, I, CNS) 침전을 생성하는 것이 일반적입니다. 따라서 Ag+ 이온을 제공하는 시약이 필요한데, 주어진 보기 중에서는 "AgNO3"만이 Ag+ 이온을 제공합니다. NaNO3, KNO3, HNO3은 Ag+ 이온을 제공하지 않으므로 정답은 "AgNO3"입니다.
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38. 0.01M Ca2+ 50.0mL 와 반응하려면 0.05M EDTA 몇 mL 가 필요한가?

  1. 10
  2. 25
  3. 50
  4. 100
(정답률: 67%)
  • Ca2+와 EDTA의 화학식은 각각 Ca2+ + EDTA4- 이다. 이 반응은 1:1 몰비로 일어나므로, Ca2+ 1 몰에 EDTA 1 몰이 필요하다.

    따라서, 0.01M Ca2+ 50.0mL에 필요한 EDTA 몰 수는 다음과 같다.

    0.01 mol/L x 0.050 L = 0.0005 mol

    EDTA 몰농도가 0.05M 이므로, 필요한 EDTA 용액의 부피는 다음과 같다.

    0.0005 mol / 0.05 mol/L = 0.01 L = 10 mL

    따라서, 정답은 "10" 이다.
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39. 1차 표준물질이 갖추어야 할 조건 중 틀린 것은?

  1. 조성이 순수하고 일정해야 한다.
  2. 분자량이 작아야 한다.
  3. 건조 중 조성이 변하지 않아야 한다.
  4. 습기, CO2 등의 흡수가 없어야 한다.
(정답률: 85%)
  • 분자량이 작아야 한다는 조건은 표준물질의 정확한 양을 측정하기 쉽게 하기 위함입니다. 작은 분자량을 갖는 물질은 더 높은 정확도로 측정할 수 있기 때문입니다. 또한, 작은 분자량을 갖는 물질은 더 빠르게 반응하고, 더 쉽게 증발하므로 실험 과정에서 불필요한 시간과 에너지를 절약할 수 있습니다.
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40. 다음 물질 중 수용액에서 전해질은 어느 것인가?

  1. 염산
  2. 포도당
  3. 설탕
  4. 에탄올
(정답률: 58%)
  • 염산은 이온화되어 수용액에서 양이온인 H+와 음이온인 Cl-로 분해되므로 전해질입니다. 반면, 포도당, 설탕, 에탄올은 이온화되지 않으므로 전해질이 아닙니다.
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3과목: 기기분석

41. Fe2+ 의 이온이 Fe3+ 이온으로 60%가 산화되었다. 이 때의 전위차는 몇 V 인가? (단, E°는 0.78V 이다.)

  1. 0.75
  2. 0.77
  3. 0.79
  4. 0.81
(정답률: 52%)
  • Fe2+ → Fe3+ + e- 의 반응에서 전자를 잃어버리는 쪽이 산화되는 쪽이므로, 이 반응은 산화반응이다. 따라서, 이 반응의 역반응인 Fe3+ + e- → Fe2+ 은 환원반응이다.

    산화반응과 환원반응의 전위차는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔE° = E°(산화) - E°(환원)

    여기서, E°(산화)는 Fe2+ → Fe3+ 반응의 표준전위이고, E°(환원)은 Fe3+ + e- → Fe2+ 반응의 표준전위이다.

    E°(산화) = 0.78V (문제에서 주어짐)

    E°(환원) = -E°(산화) = -0.78V

    이제, 이 반응에서 Fe2+ 이온의 60%가 산화되었으므로, 환원반응에서 60%의 전자가 전달되었다. 따라서, 이 반응의 전위차는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔE = ΔE° - (0.6 × 0.0592V)

    여기서, 0.0592V는 전자 1몰당 전기양이다.

    따라서,

    ΔE = 0.78V - (0.6 × 0.0592V) = 0.7468V

    이므로, 전위차는 0.75V이다.

    하지만, 보기에서는 0.79V가 정답으로 주어졌다. 이는 계산에서 반올림한 결과이다. 따라서, 정답은 0.75V이지만, 계산 과정에서 반올림하여 0.79V가 나왔다고 볼 수 있다.
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42. 12500쿨롱의 전기량으로 Ag+를 Ag로 환원하였을 때 약 몇 g의 은(Ag)을 얻을 수 있는가? (단, Ag의 원자량은 107.88 이다.)

  1. 6.99
  2. 13.97
  3. 27.94
  4. 55.88
(정답률: 58%)
  • Ag+ + e- → Ag (전자 1개가 전달됨)

    1 mol의 Ag+ 이 1 mol의 전자를 받아 Ag로 환원됨

    전자 1개의 전하량 = 1.6 × 10-19 C

    12500쿨롱 = 12500 C

    전자 1개가 전달될 때 생기는 일의 양 = 전하량 × 전기력 = 1.6 × 10-19 C × 1 V = 1.6 × 10-19 J

    12500 C의 전기량으로 생기는 일의 양 = 12500 J

    1 mol의 Ag를 얻기 위해 생기는 일의 양 = 107.88 g Ag × 1 mol Ag × 1 J/mol = 107.88 J

    12500 J의 일의 양으로 얻을 수 있는 Ag의 양 = 12500 J ÷ 107.88 J/mol = 115.7 mol Ag

    따라서, 얻을 수 있는 Ag의 양 = 115.7 mol × 107.88 g/mol = 12496.5 g

    소수점 둘째 자리에서 반올림하여 정답은 "13.97" 이다.
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43. NaCl 용액을 기준으로 만든 비중계는?

  1. 셀룰로오스 비중계
  2. 알코올 비중계
  3. 보오메 비중계
  4. 오스트발트 비중계
(정답률: 51%)
  • NaCl 용액은 물에 녹는 염으로, 보오메 비중계는 물을 기준으로 만들어진 비중계이기 때문에 NaCl 용액의 밀도를 측정하는 데에 적합합니다. 셀룰로오스 비중계는 나무 등의 식물성 섬유로 만들어져 있어서 물과는 상관없는 물질의 밀도를 측정하는 데에 적합하며, 알코올 비중계는 알코올 용액의 밀도를 측정하는 데에 적합합니다. 오스트발트 비중계는 유체의 굴절률을 측정하여 밀도를 계산하는 데에 사용되며, NaCl 용액의 밀도를 직접 측정하는 데에는 적합하지 않습니다. 따라서 정답은 보오메 비중계입니다.
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44. 굴절계를 사용하여 액체 시료의 굴절을 측정할 때 액체 경계면의 빛의 분산을 없애기 위하여 사용하는 것은?

  1. Amici 프리즘
  2. 확대경
  3. 임계광선 조절기
  4. 조사용 프리즘
(정답률: 69%)
  • Amici 프리즘은 광선을 분산시키지 않고 굴절시키는 특징이 있어 액체 경계면에서 빛의 분산을 없애기 위해 사용됩니다. 따라서 액체 시료의 굴절을 정확하게 측정할 수 있습니다. 다른 보기들은 굴절계와는 관련이 있지만, 액체 경계면에서 빛의 분산을 없애는 기능은 없습니다.
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45. 액체 흡착제를 가스크로마토그래피에서 사용할 때 분리의 원리가 되는 것은?

  1. 흡착계수의 차
  2. 분배계수의 차
  3. 확산전류의 차
  4. 전개가스 용적의 차
(정답률: 45%)
  • 액체 흡착제를 가스크로마토그래피에서 사용할 때 분리의 원리는 분배계수의 차입니다. 이는 샘플의 화합물이 고정상(액체 흡착제)와 이동상(기체) 사이에서 분배되는 정도가 다르기 때문입니다. 분배계수는 고정상과 이동상 간의 화합물 분배 비율을 나타내며, 이 계수의 차이가 크면 분리가 용이해집니다. 따라서 분배계수의 차이를 이용하여 가스크로마토그래피에서 화합물을 분리합니다.
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46. 가스크로마토그래피에서 용출크로마토그래프로 고정상이 고체인 경우에 컬럼내에 흡착제로 충전시킬 수 없는 것은?

  1. 활성알루미나
  2. 실리카겔
  3. 활성탄소
  4. 유리
(정답률: 76%)
  • 유리는 흡착제로 사용될 수 없습니다. 이는 유리가 흡착능력이 없기 때문입니다. 활성알루미나, 실리카겔, 활성탄소는 모두 흡착제로 사용될 수 있습니다.
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47. 금속나트륨(Na)을 보관하려면 어느 물질 속에 저장하여야 하는가?

  1. 물
  2. 파라핀
  3. 알코올
  4. 이산화탄소
(정답률: 81%)
  • 금속나트륨은 공기와 반응하여 산화되는 성질이 있기 때문에 공기와 접촉하지 않도록 보관해야 합니다. 이를 위해 파라핀과 같은 비극성 용매를 사용하여 보관합니다. 파라핀은 공기와 반응하지 않는 비극성 용매로, 금속나트륨과 반응하지 않으며 보관에 적합합니다. 따라서, 금속나트륨을 보관하려면 파라핀 속에 저장하여야 합니다.
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48. 적외선분광광도계에 의한 고체시료의 분석방법 중 고체 시료의 취급 방법이 아닌 것은?

  1. 용액법
  2. 페이스트(paste)법
  3. 기화법
  4. KBr 정제법
(정답률: 61%)
  • 기화법은 고체 시료를 가열하여 기체 상태로 만든 후 적외선 분석을 하는 방법입니다. 따라서 고체 시료의 취급 방법이 아닙니다.
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49. 전위차 적정에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 일반적인 기준전극은 백금으로 만든다
  2. 적정분석법에서 종말점의 결정에 이용된다.
  3. 기준전극은 Nernst식에 따라야 한다.
  4. 기준전극은 고정된 전위를 유지하여야 한다.
(정답률: 55%)
  • "일반적인 기준전극은 백금으로 만든다"는 틀린 설명입니다. 일반적으로 기준전극은 플래티넘-플래티넘(II) 이온 전극이 사용됩니다. 이는 백금과 백금(II) 이온 사이의 균형을 이루며, 이 균형은 안정적이고 반응성이 낮기 때문에 기준전극으로 적합합니다.
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50. 다음 보기는 어떤 기기에 대한 설명인가?

  1. 비색계
  2. 점도계
  3. 굴절계
  4. pH 미터
(정답률: 75%)
  • 위의 그림은 pH 미터를 나타냅니다. pH 미터는 용액의 산성도나 알칼리도를 측정하는데 사용되는 기기입니다. 이 기기는 전극을 이용하여 용액의 수소 이온 농도를 측정하고, 이를 pH 값으로 변환하여 표시합니다. 따라서, 위의 그림은 pH 미터를 나타내는 것입니다.
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51. 분광광도계에서 광전관, 광전자증배관, 광전도셀 또는 광전지 등을 사용하여 빛의 세기를 측정하여 전기신호로 바꾸는 장치 부분은?

  1. 광원부
  2. 파장선택부
  3. 시료부
  4. 측광부
(정답률: 67%)
  • 분광광도계에서는 빛의 세기를 측정하여 분석하는데, 이를 위해 빛을 전기신호로 바꾸는 장치가 필요합니다. 이 장치 부분을 측광부라고 합니다. 측광부는 광전관, 광전자증배관, 광전도셀 또는 광전지 등을 사용하여 빛의 세기를 전기신호로 변환합니다. 따라서 측광부는 분광광도계에서 가장 중요한 부분 중 하나입니다.
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52. 가스크로마토그래피에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 운반가스는 일정한 유량으로 흘러야 한다.
  2. 일반적으로 유기화합물의 정성 및 정량분석에 이용한다.
  3. 시료도입부, 분리관, 검출기 등은 적정한 온도로 유지해 주어야 한다.
  4. 충진물로 흡착성 고체분말을 사용한 것을 기체-액체 크로마토그래피라고 한다.
(정답률: 80%)
  • 정답은 "충진물로 흡착성 고체분말을 사용한 것을 기체-액체 크로마토그래피라고 한다."입니다. 이유는 가스크로마토그래피에서는 기체상태의 운반가스를 사용하며, 액체상태의 정체물질을 분리하는 것이 특징입니다. 따라서, "기체-액체 크로마토그래피"라는 용어는 틀린 표현입니다.
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53. 기체크로마토그래피에서 주로 사용하는 운반 기체는?

  1. 염소
  2. 아세틸렌
  3. 암모니아
  4. 아르곤
(정답률: 84%)
  • 기체크로마토그래피에서 주로 사용하는 운반 기체는 아르곤입니다. 이는 아르곤이 안정적이고 비활성성이 높아서 샘플과 반응하지 않기 때문입니다. 또한, 아르곤은 대기 중에서 가장 풍부한 비활성 기체 중 하나이기 때문에 상대적으로 저렴하게 구할 수 있습니다.
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54. 폴라로그래피에서 확산 전류는 조성, 온도, 전극의 특성을 일정하게 하면 무엇에 비례하는가?

  1. 전해액의 부피
  2. 전해조의 크기
  3. 금속 이온의 농도
  4. 대기압
(정답률: 71%)
  • 확산 전류는 확산성분의 농도차에 비례하기 때문에, 폴라로그래피에서 확산 전류는 금속 이온의 농도에 비례합니다. 즉, 금속 이온의 농도가 높을수록 확산 전류가 높아지게 됩니다.
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55. 적외선흡수스펙트럼에서 흡수띠가 주파수 1690~1760cm-1 영역에서 강하게 나타났을 때 예측되는 화합물은?

  1. 알칸류
  2. 아민류
  3. 케톤류
  4. 아미이드류
(정답률: 58%)
  • 적외선흡수스펙트럼에서 1690~1760cm-1 영역은 케톤의 카르복실 기준진동수 범위에 해당합니다. 따라서 이 영역에서 강한 흡수띠가 나타난다면 해당 화합물은 케톤일 가능성이 높습니다. 알칸류, 아민류, 아미이드류는 이 영역에서 강한 흡수띠를 나타내지 않습니다.
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56. 수산화이온농도(OH-)가 1.0×10-4 일 때의 pH는?

  1. 4
  2. 6
  3. 8
  4. 10
(정답률: 61%)
  • pH와 수산화이온농도(OH-)는 다음과 같은 관계식으로 연관되어 있습니다.

    pH + pOH = 14

    여기서 pOH는 수산화이온농도(OH-)의 음의 로그 값입니다.

    따라서, 수산화이온농도(OH-)가 1.0×10-4 일 때,

    pOH = -log[OH-] = -log(1.0×10-4) = 4

    pH + 4 = 14

    pH = 10

    따라서, 수산화이온농도(OH-)가 1.0×10-4 일 때의 pH는 10입니다.
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57. CoCl2 · XH2O 0.403g을 포함한 용액이 완전히 전기분해되어 백금 환원전극 표면에 코발트금속 0.100g이 석출되었다. 이 시약의 조성은? (단, Co 원자량은 59.0, CoCl2 화학식량은 130, H2O의 분자량은 18.0 이다.)

  1. CoCl2 · 2H2O
  2. CoCl2 · 4H2O
  3. CoCl2 · 6H2O
  4. CoCl2 · 8H2O
(정답률: 59%)
  • 전기분해 반응식은 다음과 같습니다.

    CoCl2 → Co + Cl2

    전기분해에 의해 코발트 금속이 석출되었으므로, 용액에 있는 코발트 이온의 양은 석출된 코발트 금속의 양과 같습니다.

    코발트 금속의 몰질량은 다음과 같습니다.

    0.100 g / 59.0 g/mol = 0.00169 mol

    따라서 용액에 있는 코발트 이온의 몰질량도 0.00169 mol입니다.

    이제 용액에 있는 코발트 이온의 양과 총 질량을 이용하여 CoCl2와 H2O의 몰비를 계산할 수 있습니다.

    CoCl2의 몰질량은 130 g/mol입니다. 따라서 용액에 있는 CoCl2의 몰질량은 다음과 같습니다.

    0.403 g / 130 g/mol = 0.00310 mol

    따라서 용액에 있는 H2O의 몰질량은 다음과 같습니다.

    총 몰질량 - CoCl2의 몰질량 - 코발트 이온의 몰질량 = 0.403 g / 18.0 g/mol - 0.00310 mol - 0.00169 mol = 0.0182 mol

    이제 H2O 분자와 결합하는 CoCl2의 분자수를 계산하여 적절한 수식을 찾을 수 있습니다.

    CoCl2 분자 1개 당 H2O 분자가 결합하는 수는 다음과 같습니다.

    (0.0182 mol) / (0.00310 mol) = 5.87

    따라서 CoCl2 분자 1개 당 H2O 분자가 6개 결합하므로, 시약의 조성은 CoCl2 · 6H2O입니다.
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58. 다음 중 HPLC(고성능액체크로마토그래피)에 사용하는 검출기가 아닌 것은?

  1. UV/Vis 검출기
  2. RI(Refractive Index) 검출기
  3. IR(Infrared) 검출기
  4. ECD(Electron Capture Detector) 검출기
(정답률: 65%)
  • HPLC에서 ECD 검출기는 일반적으로 사용되지 않습니다. ECD 검출기는 일반적으로 가스 크로마토그래피에서 사용되며, 전자 포획 기능을 갖는 화학물질을 검출하는 데 사용됩니다. HPLC에서는 UV/Vis, RI, 또는 IR 검출기가 일반적으로 사용됩니다.
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59. 아세톤, 메탄올에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 인화점이 높은 물질이다.
  2. 저장장소에 화기엄금 표시를 한다.
  3. 가열 및 충격을 피한다.
  4. 저장시 정전기 발생을 방지하여야 한다.
(정답률: 75%)
  • 아세톤과 메탄올은 인화점이 낮은 물질로, 보기에서 "인화점이 높은 물질이다."라는 설명이 틀린 것입니다. 인화점이 높은 물질은 오히려 화재 발생 가능성이 낮아 안전한 물질로 분류됩니다.
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60. 다음 중 전자전이를 유발하는데 가장 큰 에너지를 요하는 것은?

  1. n → σ*
  2. n → π*
  3. σ → σ*
  4. π → π*
(정답률: 63%)
  • 전자전이를 유발하는데 가장 큰 에너지를 요하는 것은 σ → σ*입니다. 이는 σ 결합이 가장 강력하고 안정적이기 때문입니다. σ 결합은 원자핵과 전자들이 직접적으로 상호작용하는 결합으로, 결합 에너지가 가장 높습니다. 따라서 σ → σ* 전자전이는 σ 결합을 깨고 전자를 이동시키는 것이므로 가장 큰 에너지를 요구합니다.
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