9급 지방직 공무원 화학 필기 기출문제복원 (2011-06-13)

9급 지방직 공무원 화학
(2011-06-13 기출문제)

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1. 물질이 변화하는 형태는 물리적 변화와 화학적 변화로 구분될 수 있다. 다음 중 화학적 변화로 옳지 않은 것은?

  1. 공기 중의 수증기가 새벽에 이슬로 응결되는 것
  2. 과산화수소가 머리카락을 탈색시키는 것
  3. 공기 중에 노출된 철판이 녹스는 것
  4. 베이킹소다와 식초를 섞을 때 거품이 생기는 것
(정답률: 100%)
  • 공기 중의 수증기가 새벽에 이슬로 응결되는 것은 물질의 화학적 성질이 변화하는 것이 아니라 물질의 물리적 상태가 변화하는 것이기 때문에 화학적 변화로는 분류되지 않는다. 이는 수증기가 공기 중에서 온도가 낮아지면 포화 상태에 이르러 액체 상태로 변하는 것이다.
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2. 파울리(Pauli)의 배타원리에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 한 원자 내에 4가지 양자수가 모두 동일한 전자는 존재하지 않는다.
  2. 한 원자 내의 모든 전자들은 동일한 각운동량양자수(l)를 가질 수 없다.
  3. 한 개의 궤도함수에는 동일한 스핀의 전자가 최대 2개까지 채워질 수 있다.
  4. 동일한 주양자수(n)를 갖는 전자들은 모두 다른 스핀양자수(ms)를 가진다.
(정답률: 65%)
  • 파울리의 배타원리는 동일한 양자수를 가진 전자는 최대 1개만 존재할 수 있다는 원리이다. 이는 전자의 상태를 서로 구별하기 위한 원리로, 한 원자 내에 4가지 양자수가 모두 동일한 전자가 존재하면 그들은 서로 구별할 수 없게 되어 원자의 안정성을 해치게 된다. 따라서 한 원자 내에 4가지 양자수가 모두 동일한 전자는 존재하지 않는다.
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3. H2O의 결합구조에서 O-H의 결합각이 104.5° 인 이유를 설명하는데 적합한 이론은?

  1. 쌍극자모멘트 이론
  2. 분자궤도함수 이론
  3. 혼성궤도함수 이론
  4. 원자가껍질전자쌍반발 이론
(정답률: 79%)
  • 원자가껍질전자쌍반발 이론은 분자의 결합 구조와 결합 각도를 설명하는 데 적합한 이론입니다. 이 이론에 따르면 결합을 이루는 원자들은 전자쌍을 공유함으로써 안정성을 높이려고 합니다. 이 때, 전자쌍은 서로 반발하므로 결합각이 최대한 멀리 떨어지는 형태가 안정적인 형태가 됩니다. 따라서 H2O 분자에서도 결합하는 두 개의 H 원자들이 O 원자 주변에 최대한 멀리 떨어져 있어야 하므로, O-H 결합각이 104.5°가 되는 것입니다.
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4. 유기화학반응에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 축합반응은 작은 분자가 제거되어 두 분자가 연결되는 반응이다.
  2. 중합반응은 여러 개의 작은 분자들을 조합시켜 커다란 분자를 만드는 반응이다.
  3. 첨가반응에서 탄소에 결합된 일부 원자나 원자단은 증가되고, 탄소 간 결합의 불포화 정도도 증가한다.
  4. 치환반응에서 탄소에 결합된 일부 원자나 원자단은 바뀌고, 탄소 간 결합의 불포화 정도는 변하지 않는다.
(정답률: 65%)
  • "첨가반응에서 탄소에 결합된 일부 원자나 원자단은 증가되고, 탄소 간 결합의 불포화 정도도 증가한다." 이 설명은 옳은 설명이다. 첨가반응은 불포화 화합물에 수소나 할로겐 등의 원자나 원자기가 추가되어 불포화 결합이 포화 결합으로 바뀌는 반응이다. 이 과정에서 탄소에 결합된 일부 원자나 원자단이 추가되어 붙고, 탄소 간 결합의 불포화 정도도 증가한다.
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5. 오존층 파괴와 관련된 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 오존층 파괴는 CFC내에 존재하는 Cl에 의해 진행된다.
  2. 냉매와 공업용매로 많이 사용되는 CFC는 공기와 화학적인 반응성이 크다.
  3. 오존층 파괴의 주된 화학물질로 알려진 CFC는 클로로 플루오로카본의 약자이다.
  4. 오존층에 존재하는 오존은 자외선으로부터 지구의 생명체를 보호하는 역할을 한다.
(정답률: 54%)
  • "냉매와 공업용매로 많이 사용되는 CFC는 공기와 화학적인 반응성이 크다."가 옳지 않은 설명이다. CFC는 공기와 화학적인 반응성이 낮아 대기 중에서 오랫동안 존재할 수 있기 때문에 오존층 파괴의 주된 원인 중 하나로 지목되었다.
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6. 평형상수(K)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. K 값이 클수록 평형에 도달하는 시간이 짧아진다.
  2. K 값이 클수록 평형위치는 생성물 방향으로 이동한다.
  3. 발열반응에서 평형상태에 열을 가해주면 K 값이 감소한다.
  4. K 값의 크기는 생성물과 반응물 사이의 에너지 차이에 의해서 결정된다.
(정답률: 70%)
  • "발열반응에서 평형상태에 열을 가해주면 K 값이 감소한다."는 옳지 않은 설명입니다.

    K 값이 클수록 평형에 도달하는 시간이 짧아지는 이유는, K 값이 크다는 것은 생성물과 반응물 사이의 에너지 차이가 작다는 것을 의미합니다. 따라서 반응물과 생성물이 서로 빠르게 상호변환하며 평형에 도달하는 시간이 짧아지게 됩니다.
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7. 다음 화합물들에 포함된 탄소 원자가 만드는 혼성 오비탈을 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. sp, sp3, sp2, sp2
  2. sp2, sp3, sp, sp
  3. sp2, sp3, sp, sp2
  4. sp2, sp3, sp2, sp
(정답률: 85%)
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8. 다음 반응도표에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 2단계 반응이다.
  2. 전체 반응은 B만큼 흡열한다.
  3. 전체 반응 속도는 A에 의존한다.
  4. 전체 화학 방정식에 나타나지 않는 중간체가 형성된다.
(정답률: 62%)
  • 전체 반응이 일어나기 위해서는 2단계 반응이 일어나고, 이 과정에서 전체 반응은 B만큼 흡열한다. 그리고 전체 반응 속도는 A에 의존하는데, 이는 1단계 반응속도가 결정적인 역할을 하기 때문이다. 따라서 "전체 반응 속도는 A에 의존하지 않는다."는 설명이 옳지 않다.
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9. 84.0 g의 CO 기체와 10.0 g의 H2기체를 반응시켜 액체 CH3OH를 얻었다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?(단, CO, H2, CH3OH의 분자량은 각각 28.0 g, 2.0 g, 32.0 g이다)

  1. 한계반응물은 CO이다.
  2. CO와 H2는 1 : 2의 몰비로 반응한다.
  3. CH3OH의 이론적 수득량은 80.0 g이다.
  4. 반응물 CO와 H2의 몰수는 각각 3몰과 5몰이다.
(정답률: 94%)
  • "반응물 CO와 H2의 몰수는 각각 3몰과 5몰이다."라는 보기가 옳지 않다. CO와 H2는 1 : 2의 몰비로 반응하므로, CO 3몰에 대해 H2는 6몰이 필요하다. 따라서 H2가 한계반응물이며, "한계반응물은 H2이다."가 옳은 설명이다.
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10. 표준상태에 있는 다음 두 반쪽 반응을 기본으로 하는 볼타전지를 만들었다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. Zn은 환원제로 작용했다.
  2. 전지의 Eocell는 1.10 V이다.
  3. Zn은 환원전극이고 Cu는 산화전극이다.
  4. 두 금속에서 일어나는 산화-환원은 자발적이다.
(정답률: 94%)
  • 정답은 "Zn은 환원제로 작용했다."이다.

    Zn은 반응에서 양전하를 잃어 Cu에게 전달하므로 산화전극이 아니라 환원전극이다. Cu는 Zn에게서 전달받은 양전하를 이용하여 자신의 양전하를 높이므로 산화전극이다.

    따라서, "Zn은 환원전극이고 Cu는 산화전극이다."는 옳은 설명이다.

    또한, 전지의 Eocell은 1.10 V이며, 두 금속에서 일어나는 산화-환원은 자발적인 반응이다.
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11. 몰(mole)에 대한 설명으로 옳지 않는 것은?

  1. 몰질량은 1몰의 질량이다.
  2. 1몰은 어떤 물질(원자, 분자, 전자 등) 6.02 × 1023개의 양이다.
  3. 몰수는 용액 1L에 용해된 용질의 양을 아보가드로 수로 나타낸 값이다.
  4. 0 °C, 1기압에서 기체 1몰의 부피는 기체의 종류에 관계없이 22.4 L이다.
(정답률: 80%)
  • "몰수는 용액 1L에 용해된 용질의 양을 아보가드로 수로 나타낸 값이다."가 옳지 않다. 몰수는 용액 1L에 용해된 용질 1몰의 양을 나타내는 값이다.
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12. 소금물의 총괄성에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 84%)
  • - 소금물은 세균의 번식을 억제하는 효과가 있어서 식품 보존에 사용된다. (ㄱ)
    - 소금물은 식품의 맛을 개선시키는 역할도 한다. (ㄴ)
    - 소금물은 식품의 색을 유지시키는 역할도 한다. (ㄷ)
    - 따라서, "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 모두 소금물의 총괄성에 대한 설명으로 옳다.
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13. 계의 엔트로피가 감소하는 반응을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 94%)
  • 엔트로피는 물질의 분산도를 나타내는 값으로, 분자들이 더욱 무질서해지는 것을 의미합니다. 따라서 분자들이 더욱 무질서해지는 반응일수록 엔트로피가 증가하고, 그 반대의 경우에는 엔트로피가 감소합니다. "ㄴ, ㄷ"는 반응물인 두 개의 고체가 액체로 변하는 반응과 액체가 기체로 변하는 반응으로, 분자들이 더욱 무질서해지는 반응이기 때문에 엔트로피가 감소합니다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 정답입니다.
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14. 화학반응에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 100%)
  • - ㄱ: 이 화학반응은 산화-환원 반응이다. 산화는 전자를 잃고 양이온이 되는 반응이고, 환원은 전자를 얻고 음이온이 되는 반응이다. 이 반응에서, Fe(II) 이온이 Fe(III) 이온으로 산화되면서 전자를 잃고, Cr(VI) 이온이 Cr(III) 이온으로 환원되면서 전자를 얻는다.
    - ㄴ: 이 화학반응은 산화제와 환원제가 필요하다. Cr(VI) 이온은 산화제 역할을 하고, Fe(II) 이온은 환원제 역할을 한다. 산화제와 환원제가 없으면 이 반응은 일어나지 않는다.
    - ㄷ: 이 화학반응은 산성 용액에서 일어난다. H+ 이온이 존재해야 Cr(VI) 이온이 Cr(III) 이온으로 환원될 수 있다. 또한, Fe(II) 이온이 Fe(III) 이온으로 산화될 때도 H+ 이온이 생성된다. 따라서, 이 반응은 산성 용액에서 일어난다.
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15. 산성비에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 산성비는 대리석을 부식시킨다.
  2. 산성비로 인한 호수의 산성화를 막기 위하여 염화칼슘을 사용한다.
  3. 질소산화물은 산성비의 원인 물질 중 하나이다.
  4. 화석연료에 대한 탈황시설의 설치를 의무화하면 산성비를 줄일 수 있다.
(정답률: 100%)
  • "산성비로 인한 호수의 산성화를 막기 위하여 염화칼슘을 사용한다."는 옳은 설명이다.

    염화칼슘은 산성비로 인해 산성화된 호수의 pH를 상승시켜 중성화시키는 역할을 한다. 이는 물고기 등 수생생물의 생존을 위해 중요한 역할을 한다.
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16. <표>는 임의의 단일단계 반응, A(g) ⇄ 2B(g)을 400K와 500K에서 진행시켜 구한 자료이다. 이에 대한 ＜보기＞의 설명 중 옳은 것을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 63%)
  • - ㄱ. 400K에서 역반응속도가 순반응속도보다 빠르다.
    - ㄴ. 500K에서 순반응속도가 역반응속도보다 빠르다.
    - ㄷ. 400K에서는 역반응이 우세하므로 평형상태에서 B의 농도가 A의 농도보다 높다. 500K에서는 순반응이 우세하므로 평형상태에서 A의 농도가 B의 농도보다 높다.
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17. <표>는 0 °C에서 세 종류의 이상기체에 대한 자료이다. 이에 대한 ＜보기＞의 설명 중 옳은 것을 모두 고른 것은? (단, A, B, C는 임의의 원소 기호이다)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
(정답률: 55%)
  • - "ㄴ": 이상기체 A, B, C의 분자량은 모두 다르다.
    - "ㄷ": 이상기체 A, B, C의 분자 개수는 모두 같다.
    - "ㄱ, ㄴ": 이상기체 A는 분자량이 가장 크고, 이상기체 C는 분자량이 가장 작다.
    - "ㄱ, ㄷ": 이상기체 B는 분자량이 이상기체 A와 C의 평균값과 가장 가깝다.
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18. 결합 차수를 근거로 하였을 경우 원자간 결합력이 가장 약한 화학종은?

  1. O2+
  2. O2
  3. O2-
  4. O22-
(정답률: 69%)
  • 결합 차수란 결합을 이루는 원자들 사이의 공유 전자 쌍 수를 말한다. 결합 차수가 작을수록 결합이 약하다는 뜻이므로, 원자간 결합력이 가장 약한 화학종은 결합 차수가 가장 작은 화학종이다.

    이 중에서 결합 차수가 가장 작은 화학종은 O22- 이다. 이 이유는 O22- 분자는 결합 차수가 1이기 때문이다. O22- 분자는 두 개의 산소 원자가 이중 결합으로 결합하고 있지만, 전하가 2-이므로 전체적인 결합 차수는 1이 된다. 따라서 O22- 분자는 다른 분자들보다 원자간 결합력이 약하다고 볼 수 있다.
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19. 물이 수소결합을 가지기 때문에 나타나는 현상으로 옳지 않은 것은?

  1. 얼음은 물위에 뜬다.
  2. 순수한 물은 전기를 통하지 않는다.
  3. 물은 3.98 °C에서 최대 밀도를 가진다.
  4. 유사한 분자량을 가진 다른 화합물에 비해 끓는점이 높다.
(정답률: 87%)
  • 순수한 물은 전기를 통하지 않는다는 것은 거짓입니다. 오히려 순수한 물은 전기를 잘 전도하는 성질을 가지고 있습니다. 이는 물 분자가 수소결합을 가지기 때문에 이온화된 상태로 존재하는 이온들이 많기 때문입니다. 따라서 이 문항의 정답은 "순수한 물은 전기를 통하지 않는다."가 아니라 "물은 3.98 °C에서 최대 밀도를 가진다."입니다. 이는 물의 밀도가 온도가 낮아짐에 따라 증가하다가 3.98 °C에서 최대치를 가지고 이후로는 감소하기 때문입니다.
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20. 900°C에서 반응, CaCO3(s) ⇄CaO(s)＋CO2(g)에 대한 Kp(압력으로 나타낸 평형상수) 값은 1.04이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 87%)
  • - ㄱ. 평형 반응에서 생성된 CO2의 압력이 증가하면, 시스템은 반응을 왼쪽으로 이동시켜 CaCO3의 양이 증가하려고 시도한다. 따라서 Kp 값이 1보다 크므로, 생성된 CO2의 압력이 증가하면 평형이 왼쪽으로 이동한다.
    - ㄴ. CaO는 고체이므로, 그 농도는 일정하다. 따라서 CaO의 농도 변화는 평형 반응 방향에 영향을 미치지 않는다. 따라서 Kp 값이 변하지 않는다.
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