9급 지방직 공무원 화학 필기 기출문제복원 (2018-05-19)

9급 지방직 공무원 화학
(2018-05-19 기출문제)

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1. 산소와 헬륨으로 이루어진 가스통을 가진 잠수부가 바다 속 60m에서 잠수중이다. 이 깊이에서 가스통에 들어 있는 산소의 부분 압력이 1140mmHg일 때, 헬륨의 부분 압력[atm]은? (단, 이 깊이에서 가스통의 내부 압력은 7.0atm이다)

  1. 5.0
  2. 5.5
  3. 6.0
  4. 6.5
(정답률: 83%)
  • 가스의 부분 압력은 가스의 분압과 같다는 동위상태 법칙을 이용하여 계산할 수 있다.

    산소의 부분 압력 = 전체 압력 × 산소의 분압 비율
    1140mmHg = (7.0atm × 산소의 분압 비율)

    따라서, 산소의 분압 비율 = 1140mmHg ÷ (7.0atm) = 0.1629

    헬륨의 분압 비율은 전체 분압 비율에서 산소의 분압 비율을 뺀 값과 같다.

    헬륨의 분압 비율 = 1 - 0.1629 = 0.8371

    따라서, 헬륨의 부분 압력 = 전체 압력 × 헬륨의 분압 비율
    = (7.0atm) × (0.8371) = 5.85atm

    소수점 첫째 자리에서 반올림하여 정답은 "5.5"이다.
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2. 다음 각 원소들이 아래와 같은 원자 구성을 가지고 있을 때, 동위 원소는?

  1. A, Y
  2. A, Z
  3. X, Y
  4. X, Z
(정답률: 96%)
  • 원자 구성이 같은 원소들은 동위 원소이다. 따라서 A와 Y는 원자 구성이 같으므로 동위 원소이다. 나머지 보기들은 각각 다른 원자 구성을 가지고 있으므로 동위 원소가 아니다.
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3. 다음 평형 반응식의 평형 상수 K값의 크기를 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. ㄱ＞ㄴ＞ㄷ
  2. ㄱ＝ㄴ＝ㄷ
  3. ㄴ＞ㄷ＞ㄱ
  4. ㄷ＞ㄴ＞ㄱ
(정답률: 49%)
  • 평형 상수 K는 생성물 농도의 곱을 원자숫자 농도의 곱으로 나눈 값으로 정의된다. 따라서 K값이 클수록 생성물 농도가 높고 원자숫자 농도가 낮은 상태가 더 안정적이다.

    이 문제에서는 K값의 크기를 비교해야 하므로, K값이 클수록 안정적인 상태를 나타내는 것이다.

    반응식을 보면, 생성물인 NH3의 농도가 높을수록 K값이 커지므로, ㄱ > ㄴ > ㄷ 순으로 K값이 커진다.

    따라서 정답은 "ㄱ＞ㄴ＞ㄷ"이다.
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4. 방사성 실내 오염 물질은?

  1. 라돈(Rn)
  2. 이산화 질소(NO2)
  3. 일산화 탄소(CO)
  4. 폼알데하이드(CH2O)
(정답률: 98%)
  • 라돈은 방사성을 가진 기체로, 지하나 바위 속에 존재하는 우라늄과 토륨이 붕괴하면서 생성됩니다. 이러한 라돈은 실내 공기 중에 존재하여 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 라돈은 방사성 실내 오염 물질로 분류됩니다.
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5. 볼타 전지에서 두 반쪽 반응이 다음과 같을 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. Ag는 환원 전극이고 Cu는 산화 전극이다.
  2. 알짜 반응은 자발적으로 일어난다.
  3. 셀 전압()은 1.261V이다.
  4. 두 반응의 알짜 반응식은 이다.
(정답률: 70%)
  • "알짜 반응은 자발적으로 일어난다."가 옳지 않은 설명이다. 알짜 반응은 자발적으로 일어나지 않을 수도 있으며, 이 경우 전지에서 전류가 흐르지 않는다. 따라서 외부에서 전압을 가해줘야 알짜 반응이 일어나게 된다.
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6. 끓는점이 가장 낮은 분자는?

  1. 물(H2O)
  2. 일염화 아이오딘(ICl)
  3. 삼플루오린화 붕소(BF3)
  4. 암모니아(NH3)
(정답률: 54%)
  • 끓는점은 액체가 기체로 변하는 온도를 말하는데, 이는 분자간의 인력이 약할수록 낮아진다. 삼플루오린화 붕소(BF3)는 붕소와 플루오린이 결합하여 이루어진 분자로, 분자 내부에서는 전자가 균등하게 분포되어 극성이 없다. 따라서 분자간의 인력이 약하고 끓는점이 가장 낮다.
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7. 산화수 변화가 가장 큰 원소는?

  1. Pb
  2. S
  3. H
  4. O
(정답률: 53%)
  • 주어진 보기에서 산화수 변화가 가장 큰 원소를 찾기 위해서는 각 원소의 산화수 변화를 계산해야 합니다.

    - Pb: PbO2 → PbO (산화수 변화: +4 → +2)
    - S: SO3 → SO2 (산화수 변화: +6 → +4)
    - H: H2O2 → H2O (산화수 변화: -1 → 0)
    - O: H2O2 → H2O (산화수 변화: -1 → 0)

    산화수 변화가 가장 큰 원소는 산화수 변화량이 가장 큰 원소입니다. 여기서는 S의 산화수 변화량이 가장 크므로, S가 정답입니다.
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8. 다음 중 분자 간 힘에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 69%)
  • 분자 간 힘은 분자들 간의 상호작용으로서, 주로 전자의 분포에 의해 결정됩니다.

    ㄴ. 반댐 힘은 분자 간에 일어나는 분산력 중 하나로, 분자의 전자가 일시적으로 한쪽으로 치우쳐서 생기는 일시적인 전하 차이에 의해 발생합니다. 이는 분자 간 거리가 가까워질수록 증가하며, 분자의 극성과 크기에 영향을 받습니다.

    ㄷ. 수소 결합은 수소 원자가 전자를 공유하는 다른 원자와 결합할 때 생기는 힘입니다. 이는 수소 원자의 전자가 전기음성도가 높은 원자와 결합할 때 발생하며, 분자 간 거리가 가까워질수록 증가합니다. 이는 물 분자의 결합과 같이 분자 간 거리가 짧을수록 강한 힘이 됩니다.
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9. 원자들의 바닥 상태 전자 배치로 옳지 않은 것은?

  1. Co: [Ar]4s13d8
  2. Cr: [Ar]4s13d5
  3. Cu: [Ar]4s13d10
  4. Zn: [Ar]4s23d10
(정답률: 63%)
  • Co의 전자 구성은 [Ar]4s23d7이지만, 4s 전자가 3d 전자보다 더 높은 에너지를 가지므로 4s 전자가 먼저 채워지고, 따라서 Co의 바닥 상태 전자 구성은 [Ar]4s13d8이다.
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10. 체심 입방(bcc) 구조인 타이타늄(Ti)의 단위 세포에 있는 원자의 알짜 개수는?

  1. 1
  2. 2
  3. 4
  4. 6
(정답률: 59%)
  • 체심 입방(bcc) 구조에서 각 단위 세포에 있는 원자의 알짜 개수는 2개입니다. 이는 체심 입방 구조에서 각 꼭짓점에 1개의 원자가 위치하고, 중심을 가로지르는 대각선 방향으로 1개의 원자가 위치하기 때문입니다. 따라서, 총 2개의 원자가 단위 세포에 위치하게 됩니다.
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11. 0.50M NaOH 수용액 500mL를 만드는 데 필요한 2.0M NaOH 수용액의 부피[mL]는?

  1. 125
  2. 200
  3. 250
  4. 500
(정답률: 83%)
  • 농도와 부피는 다음과 같은 관계식을 가집니다.

    농도 × 부피 = 몰수

    따라서, 0.50M × 500mL = 2.0M × x mL

    x = (0.50M × 500mL) ÷ 2.0M = 125mL

    따라서, 정답은 "125"입니다.
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12. 다음에서 실험식이 같은 쌍만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 94%)
  • 실험식에서 변수들의 위치가 바뀌어도 결과가 같은 경우가 같은 쌍이다. 따라서, "ㄱ, ㄷ"는 실험식에서 변수들의 위치가 바뀌어도 결과가 같은 경우이므로 같은 쌍이다. 다른 보기들은 변수들의 위치가 바뀌면 결과가 달라지므로 같은 쌍이 아니다.
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13. 분자 수가 가장 많은 것은? (단, C, H, O의 원자량은 각각 12.0, 1.00, 16.0이다)

  1. 0.5mol 이산화 탄소 분자 수
  2. 84g 일산화 탄소 분자 수
  3. 아보가드로 수만큼의 일산화 탄소 분자 수
  4. 산소 1.0mol과 일산화 탄소 2.0mol이 정량적으로 반응한 후 생성된 이산화 탄소 분자 수
(정답률: 90%)
  • 분자 수는 몰 수와 직접적으로 관련이 있으므로, 주어진 보기들 중 몰 수를 구할 수 있는 것을 찾아보면 "산소 1.0mol과 일산화 탄소 2.0mol이 정량적으로 반응한 후 생성된 이산화 탄소 분자 수"가 해당된다. 이산화 탄소 분자식은 CO2이므로, 이 반응에서 생성된 이산화 탄소 분자 수는 2몰이 된다. 따라서, 이 보기가 분자 수가 가장 많은 것이다. 나머지 보기들은 몰 수를 구할 수 없으므로 정답이 될 수 없다.
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14. 0.30M Na3PO4 10mL와 0.20M Pb(NO3)2 20mL를 반응시켜 Pb3(PO4)2를 만드는 반응이 종결되었을 때, 한계 시약은?

  1. Na3PO4
  2. NaNO3
  3. Pb(NO3)2
  4. Pb3(PO4)2
(정답률: 69%)
  • 반응식을 살펴보면, Na3PO4와 Pb(NO3)2의 몰 비율은 3:2이다. 즉, Na3PO4 3 몰에 Pb(NO3)2 2 몰이 필요하다. 그러나 문제에서는 Na3PO4 10mL와 Pb(NO3)2 20mL를 사용하였기 때문에, 두 용액 중 한 용액이 한계 시약이 되어 반응이 종결되었다. 따라서, 몰 농도가 더 높은 Pb(NO3)2가 한계 시약이 된다.
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15. 분자식이 C5H12인 화합물에서 가능한 이성질체의 총 개수는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 69%)
  • C5H12는 알칸 중 하나인 펜타메테인(Pentane)의 분자식이다. 이성질체란 분자식은 같지만 분자 구조가 다른 화합물을 말한다. 펜타메테인의 이성질체는 다음과 같다.

    1. n-펜탄 (Normal Pentane) : 직선 구조
    2. 이소펜탄 (Isopentane) : 분자 중간에 메틸기(-CH3)가 삽입된 구조
    3. 네오펜탄 (Neopentane) : 네 개의 메틸기가 모두 같은 탄소 원자에 결합하여 구성된 구조

    따라서 이성질체의 총 개수는 3개이다.
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16. 다음 중 산화－환원 반응은?

  1. Na2SO4(aq)＋Pb(NO3)2(aq)→PbSO4(s)＋2NaNO3(aq)
  2. 3KOH(aq)＋Fe(NO3)3(aq)→Fe(OH)3(s)＋3KNO3(aq)
  3. AgNO3(aq)＋NaCl(aq)→AgCl(s)＋NaNO3(aq)
  4. 2CuCl(aq)→CuCl2(aq)＋Cu(s)
(정답률: 81%)
  • 2CuCl(aq)→CuCl2(aq)+Cu(s)은 산화-환원 반응입니다. CuCl(aq)는 이온화된 상태에서 Cu2+와 Cl- 이온으로 이루어져 있습니다. CuCl2(aq)는 더 많은 Cu2+ 이온을 포함하고 있습니다. 따라서 CuCl(aq)에서 Cu2+ 이온이 더 많은 CuCl2(aq)로 산화되고, 동시에 CuCl(aq)에서 Cu(s)로 환원됩니다.
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17. 분자 내 원자들 간의 결합 차수가 가장 높은 것을 포함하는 화합물은?

  1. CO2
  2. N2
  3. H2O
  4. C2H4
(정답률: 88%)
  • 결합 차수란 원자들이 서로 결합하여 이루는 결합의 수를 말합니다. 이 중에서 분자 내 원자들 간의 결합 차수가 가장 높은 것은 N2입니다. 이는 N2 분자가 직선 구조를 가지며, 분자 내의 직선 결합이 3개 존재하기 때문입니다. 다른 화합물들은 결합 차수가 2인 경우가 많아 N2보다 결합 차수가 낮습니다.
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18. 물과 반응하였을 때, 산성이 아닌 것은?

  1. 에테인(C2H6)
  2. 이산화 황(SO2)
  3. 일산화 질소(NO)
  4. 이산화 탄소(CO2)
(정답률: 68%)
  • 에테인(C2H6)은 물과 반응하여 산성을 만들지 않는다. 이는 에테인이 탄화수소 중에서도 불포화 탄화수소로, 물과 반응하여 카르복실산과 같은 산을 생성하지 않기 때문이다. 반면, 이산화 황(SO2), 일산화 질소(NO), 이산화 탄소(CO2)는 물과 반응하여 각각 황산, 질산, 탄산을 생성하여 산성을 만든다.
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19. 물리량들의 크기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 산소(O2) 내 산소 원자 간의 결합 거리＞오존(O3) 내 산소 원자 간의 평균 결합 거리
  2. 산소(O2) 내 산소 원자 간의 결합 거리＞산소 양이온(O2＋) 내 산소 원자 간의 결합 거리
  3. 산소(O2) 내 산소 원자 간의 결합 거리＞산소 음이온(O2－) 내 산소 원자 간의 결합 거리
  4. 산소(O2)의 첫 번째 이온화 에너지＞산소 원자(O)의 첫 번째 이온화 에너지
(정답률: 54%)
  • 산소(O2) 내 산소 원자 간의 결합 거리가 산소 양이온(O2＋) 내 산소 원자 간의 결합 거리보다 큰 이유는, 산소 양이온은 전자를 하나 잃어버리면서 전하를 가지게 되어 결합력이 약해지기 때문입니다. 따라서 산소 양이온 내의 결합 거리는 더 짧아지게 됩니다.
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20. 용액에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 순수한 물의 어는점보다 소금물의 어는점이 더 높다.
  2. 용액의 증기압은 순수한 용매의 증기압보다 높다.
  3. 순수한 물의 끓는점보다 설탕물의 끓는점이 더 낮다.
  4. 역삼투 현상을 이용하여 바닷물을 담수화할 수 있다.
(정답률: 62%)
  • 역삼투 현상은 용액의 증기압이 낮은 순수한 용매쪽으로 증기가 이동하는 현상이다. 이를 이용하여 바닷물을 열어 증기를 발생시키고, 순수한 물쪽으로 증기를 이동시켜 역삼투를 일으켜 순수한 물을 얻을 수 있다. 따라서 "역삼투 현상을 이용하여 바닷물을 담수화할 수 있다."가 옳은 설명이다.
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