9급 지방직 공무원 화학 필기 기출문제복원 (2015-06-27)

9급 지방직 공무원 화학
(2015-06-27 기출문제)

목록

1. 끓는점이 가장 높은 화합물은?

  1. 아세톤
  2. 물
  3. 벤젠
  4. 에탄올
(정답률: 89%)
  • 끓는점은 액체가 기체로 변하는 온도를 말하는데, 물은 분자간 수소결합이 매우 강력하여 끓는점이 매우 높습니다. 따라서, 주어진 보기 중에서 물이 끓는점이 가장 높은 화합물입니다.
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2. 25℃에서 1.0M의 수용액을 만들었을 때 pH가 가장 낮은 것은? (단, 25℃에서 산 해리상수(Ka)는 아래와 같다)

  1. C6H5OH
  2. HCN
  3. C9H8O4
  4. HF
(정답률: 59%)
  • HF의 산 해리상수(Ka)가 가장 크기 때문에 pH가 가장 낮게 나온다. 다른 세 가지 화합물의 Ka 값은 모두 HF보다 작기 때문에 더 적은 양의 H+ 이온을 생성하고 더 높은 pH 값을 가지게 된다.
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3. 약염기를 강산으로 적정하는 곡선으로 옳은 것은?

(정답률: 94%)
  • 정답은 ""입니다.

    이유는 이 곡선은 약염기를 강산으로 적정하는 과정에서 pH가 변화하는 과정을 나타내며, 적정마침점(pH=pKa)에서 최대 변화율을 보이기 때문입니다. 따라서 이 곡선을 이용하여 적정마침점을 정확하게 찾을 수 있습니다.
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4. 수소 원자의 선 스펙트럼을 설명할 수 있는 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 80%)
  • 선 스펙트럼은 원자가 특정한 파장의 빛을 방출할 때 나타나는 스펙트럼으로, 원자의 전자가 에너지 준위를 변화시키면서 발생합니다. 수소 원자의 경우, 전자가 에너지 준위를 높이면서 발생하는 선 스펙트럼은 특정한 파장을 가지는 라인 스펙트럼으로 나타납니다. 따라서, 수소 원자의 선 스펙트럼을 설명할 수 있는 것은 "ㄱ" 입니다.
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5. 0.1M 황산(H2SO4) 용액 1.5L를 만드는 데 필요한 15M 황산의 부피는?

  1. 0.01L
  2. 0.1L
  3. 22.5L
  4. 225L
(정답률: 91%)
  • 황산의 몰농도는 15M이고, 용액의 몰농도는 0.1M이므로, 용액을 만들기 위해 필요한 황산의 부피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    (0.1M) × (1.5L) = (15M) × (V)

    V = (0.1M × 1.5L) / 15M = 0.01L

    따라서, 정답은 "0.01L"이다.
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6. 1A족 원소(Li, Na, K)의 성질에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 66%)
  • - ㄱ: 1A족 원소들은 전자 구성이 1s2 2s1인데, 이는 외전자가 하나만 존재한다는 것을 의미한다. 따라서 이들은 다른 원소와 결합할 때 외전자를 쉽게 잃어버리고 양이온으로 존재하는 경향이 있다.
    - ㄹ: 1A족 원소들은 전기음성도가 낮아 다른 원소와 결합할 때 산화수가 +1인 양이온으로 존재하는 경우가 많다. 이들은 또한 비교적 적은 에너지로 전자를 잃어버리기 때문에 화학반응에서 활발하게 참여한다.
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7. 산화수에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄹ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 86%)
  • 산화수란 원소가 화합물에서 가지는 산화상태를 나타내는 수치이다. 산화수는 원소의 전자 수 변화에 따라 결정되며, 양이온의 경우는 전자를 잃어 산화수가 양수가 되고, 음이온의 경우는 전자를 얻어 산화수가 음수가 된다.

    이 그림에서는 산화수가 적혀있는데, 산화수가 양수인 경우는 ㄷ, 음수인 경우는 ㄹ로 표시되어 있다. 따라서 정답은 "ㄷ, ㄹ"이다.
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8. 모든 온도에서 자발적 과정이기 위한 조건은?

  1. ΔH > 0, ΔS > 0
  2. ΔH ＝ 0, ΔS < 0
  3. ΔH > 0, ΔS ＝ 0
  4. ΔH < 0, ΔS > 0
(정답률: 90%)
  • 자발적 과정이 일어나기 위해서는 엔탈피 변화와 엔트로피 변화가 모두 유리해야 합니다. 즉, 시스템의 엔탈피가 감소하고 엔트로피가 증가해야 합니다. 따라서 ΔH가 음수이고 ΔS가 양수인 경우가 자발적 과정이 일어나는 조건입니다.
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9. 다음 반응에서 28.0g의 NaOH(분자량:40.0)이 들어있는 1.0L 용액을 중화하기 위해 필요한 2.0M HCl의 부피는?

  1. 150.0mL
  2. 250.0mL
  3. 350.0mL
  4. 450.0mL
(정답률: 89%)
  • NaOH와 HCl는 1:1 몰비로 중화되므로, NaOH의 몰수를 계산해보자.

    몰수 = 질량(g) / 분자량(g/mol) = 28.0g / 40.0g/mol = 0.7mol

    따라서, 중화에 필요한 HCl의 몰수도 0.7mol이다. 용액의 부피는 1.0L이므로, HCl의 농도는 0.7M이다.

    중화 반응식은 다음과 같다.

    NaOH + HCl → NaCl + H2O

    따라서, 1mol의 NaOH를 중화하기 위해서는 1mol의 HCl이 필요하다. 우리가 가지고 있는 HCl 용액의 농도는 2.0M이므로, 1L(=1000mL)의 용액에는 2.0mol의 HCl이 들어있다.

    따라서, 중화에 필요한 HCl 용액의 부피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    2.0mol / 2.0M = 1.0L = 1000mL

    하지만, 이렇게 계산한 값은 1mol의 NaOH를 중화하기 위한 HCl 용액의 부피이다. 우리가 가지고 있는 NaOH 용액은 0.7mol의 NaOH가 들어있으므로, 중화에 필요한 HCl 용액의 부피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    0.7mol / 2.0M = 0.35L = 350mL

    따라서, 정답은 "350.0mL"이다.
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10. 다음은 질소(N2) 기체와 수소(H2) 기체가 반응하여 암모니아(NH3) 기체가 생성되는 화학반응식이다.

그림은 부피가 1L인 강철용기에 N2!(g) 4몰, H2(g) 8몰을 넣고 반응시킬 때 반응 시간에 따른 N2(g)의 몰수를 나타낸 것이다.

이 반응의 평형상수(K) 값은? (단, 온도는 일정하다)

  1. 1
  2. 2
  3. 4
  4. 8
(정답률: 60%)
  • 반응식에서 몰비는 N2:H2:NH3 = 1:3:2 이다. 따라서, H2의 몰수가 8몰이므로, N2의 몰수는 8/3 몰이다.

    반응식의 평형상수(K)는 다음과 같이 정의된다.

    K = [NH3]/[N2][H2]3

    반응 시간이 무한히 길어지면, 반응은 평형에 도달하게 된다. 이때, 반응물과 생성물의 몰수 비율은 K 값으로 결정된다.

    따라서, 반응 시간이 무한히 길어졌을 때, NH3의 몰수는 8/3 x K x 32 = 24K/3 = 8K/1 이다.

    그림에서 반응 시간이 무한히 길어졌을 때, N2의 몰수는 8/3 몰이므로, K = [NH3]/[N2][H2]3 = (8K/1)/(8/3 x 33) = K/27 이다.

    따라서, K = 27K 이므로, K 값은 0 또는 1이다.

    반응식에서 생성물인 NH3의 몰수가 많아지기 위해서는 K 값이 커져야 한다. 따라서, K 값이 1일 때, NH3의 몰수가 가장 많아지므로, 정답은 "1"이다.
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11. Cr3+의 바닥 상태 전자 배치는? (단, Cr의 원자 번호는 24이다)

  1. [Ar]4s13d2
  2. [Ar]4s13d5
  3. [Ar]4s23d1
  4. [Ar]3d3
(정답률: 61%)
  • Cr의 전자 구성은 1s22s22p63s23p64s23d4 이다. Cr3+는 3개의 전자를 잃어버리므로, 전자 구성은 [Ar]3d3이 된다. 이는 3d 궤도에 3개의 전자가 존재하고, 4s 궤도에는 전자가 없음을 나타낸다. 따라서, 정답은 "[Ar]3d3"이다.
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12. 다음 표는 원소와 이온의 구성 입자 수를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, A ~ D는 임의의 원소 기호이다.)

  1. A와 D는 동위원소이다.
  2. B와 C는 질량수가 동일하다.
  3. B의 원자번호는 8이다.
  4. D는 음이온이다.
(정답률: 91%)
  • - A와 D는 동위원소이다: A와 D는 같은 원소이지만 전하가 다른 이온으로, 동위원소라고 부른다.
    - B와 C는 질량수가 동일하다: B와 C는 같은 원소이지만 전하가 다른 이온으로, 질량수는 전자 수와 상관없이 핵과 전자의 총 질량으로 결정되기 때문에 동일하다.
    - B의 원자번호는 8이다: B는 산소(O)이다. 산소의 원자번호는 8이다.
    - D는 음이온이다: D는 음전하를 가진 이온이므로 음이온이다.

    따라서, B와 C는 같은 원소의 이온으로 질량수가 동일하다. 이유는 질량수는 핵과 전자의 총 질량으로 결정되기 때문이다.
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13. 다음 각 화합물의 1M 수용액에서 이온 입자 수가 가장 많은 것은?

  1. NaCl
  2. KNO3
  3. NH4NO3
  4. CaCl2
(정답률: 89%)
  • 이온 입자 수는 화학식에서 이온이 되는 원소의 수에 따라 결정된다.

    NaCl: Na+와 Cl- 이온으로 이루어져 있으므로 1M 수용액에서 이온 입자 수는 2M이다.

    KNO3: K+와 NO3- 이온으로 이루어져 있으므로 1M 수용액에서 이온 입자 수는 2M이다.

    NH4NO3: NH4+와 NO3- 이온으로 이루어져 있으므로 1M 수용액에서 이온 입자 수는 2M이다.

    CaCl2: Ca2+와 Cl- 이온으로 이루어져 있으므로 1M 수용액에서 이온 입자 수는 3M이다.

    따라서, 이온 입자 수가 가장 많은 것은 CaCl2이다.
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14. 다음 중 결합 차수가 가장 낮은 것은?

  1. O2
  2. F2
  3. CN-
  4. NO+
(정답률: 97%)
  • 결합 차수란 원자가 결합한 다른 원자의 수를 말한다.

    O2는 두 개의 산소 원자가 이중 결합으로 결합하여 결합 차수가 2이다.

    F2는 두 개의 플루오린 원자가 단일 결합으로 결합하여 결합 차수가 1이다.

    CN-는 탄소 원자와 짝을 이루는 질소 원자가 이중 결합으로 결합하고, 탄소 원자와 시안화물 이온을 이루는 결합은 단일 결합으로 결합하여 결합 차수가 3이다.

    NO+는 질소 원자와 산소 원자가 이중 결합으로 결합하고, 양전하를 가진 질소 원자와 어느 한 산소 원자가 단일 결합으로 결합하여 결합 차수가 2이다.

    따라서, 결합 차수가 가장 낮은 것은 F2이다.
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15. 다음 중 무극성 분자는?

  1. 암모니아
  2. 이산화탄소
  3. 염화수소
  4. 이산화황
(정답률: 96%)
  • 이산화탄소는 탄소와 산소 원자로 이루어져 있으며, 양성자와 음성자의 전하를 가지고 있지 않기 때문에 무극성 분자입니다. 다른 보기들은 양성자와 음성자의 전하를 가지고 있기 때문에 무극성 분자가 아닙니다.
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16. 다음 원자 또는 이온 중 반지름이 가장 큰 것은?

  1. 11Na+
  2. 12Mg2+
  3. 17Cl-
  4. 18Ar
(정답률: 75%)
  • 이온의 반지름은 전자 수에 따라 결정되므로, 전자 수가 가장 많은 "17Cl-" 이온이 가장 큰 반지름을 가진다. "11Na+"와 "12Mg2+" 이온은 전자 수가 적기 때문에 "17Cl-" 이온보다 작은 반지름을 가진다. "18Ar" 원자는 전자 수가 "17Cl-" 이온과 같지만, 이온은 전자를 잃어 전자 궤도가 작아지므로 반지름이 더 작아진다. 따라서, "17Cl-" 이온이 가장 큰 반지름을 가진다.
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17. 대기 중에서 일어날 수 있는 다음 반응 중 산성비 형성과 관계가 없는 것은?

  1. O3(g) → O2(g) ＋ O(g)
  2. S(s) ＋ O2(g) → SO2(g)
  3. N2(g) ＋ O2(g) → 2NO(g)
  4. SO3(g) ＋ H2O(ℓ) → H2SO4(aq)
(정답률: 89%)
  • "SO3(g) ＋ H2O(ℓ) → H2SO4(aq)"는 산성비 형성과 관련이 있습니다.

    "O3(g) → O2(g) ＋ O(g)"는 오존 분해 반응으로, 대기 중의 오존이 분해되어 산소와 단원소 산소가 생성됩니다. 이 반응은 산성비 형성과는 직접적인 관련이 없습니다.
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18. 다음 표는 반응 2A3(g) → 3A2(g)의 메커니즘과 각 단계의 활성화 에너지를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 75%)
  • - 단계 1에서는 2A3 분자가 충돌하여 A3 분자 2개로 분해되는데, 이 과정의 활성화 에너지는 200 kJ/mol이다. 따라서, 반응속도를 높이기 위해서는 충돌 빈도를 높이는 것이 중요하다.
    - 단계 2에서는 A3 분자와 A2 분자가 충돌하여 A2 분자 2개와 A3 분자가 생성되는데, 이 과정의 활성화 에너지는 100 kJ/mol이다. 따라서, 이 단계에서는 충돌 시 방향성이 중요하다.
    - 단계 3에서는 A3 분자와 A2 분자가 충돌하여 A2 분자 3개가 생성되는데, 이 과정의 활성화 에너지는 50 kJ/mol이다. 따라서, 이 단계에서는 충돌 시 방향성이 중요하다.
    - 따라서, "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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19. 중심원자의 혼성 궤도에서 s－성질 백분율(percent s-character)이 가장 큰 것은?

  1. BeF2
  2. BF3
  3. CH4
  4. C2H6
(정답률: 80%)
  • 중심원자의 혼성 궤도에서 s-성질 백분율이 가장 큰 것은 원자 번호가 작은 원소일수록 크다. 따라서 BeF2가 가장 큰 s-성질 백분율을 가진다. 이유는 Be의 전자 구성이 1s22s2인 반면, BF3의 경우 B의 전자 구성이 1s22s22p1이기 때문이다. CH4와 C2H6의 경우에도 C의 전자 구성이 1s22s22p2이기 때문에 BeF2보다 s-성질 백분율이 작다.
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20. 광화학 스모그를 일으키는 주된 물질은?

  1. 이산화탄소
  2. 이산화황
  3. 질소 산화물
  4. 프레온 가스
(정답률: 89%)
  • 광화학 스모그는 자동차나 공장 등에서 배출되는 질소 산화물과 태양광 및 열에 의해 생성되는 오존이 반응하여 일어납니다. 따라서 주된 물질은 질소 산화물입니다. 이산화탄소, 이산화황, 프레온 가스는 스모그의 원인이 될 수 있지만, 주된 물질은 아닙니다.
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