9급 지방직 공무원 화학 필기 기출문제복원 (2019-06-15)

9급 지방직 공무원 화학 2019-06-15 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 화학
(2019-06-15 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 유효 숫자를 고려한 (13.59×6.3)÷12의 값은?

  1. 7.1
  2. 7.13
  3. 7.14
  4. 7.135
(정답률: 76%)
  • 곱셈과 나눗셈의 유효 숫자는 계산에 참여한 숫자들 중 유효 숫자 개수가 가장 적은 쪽에 맞춥니다. $13.59$(4개), $6.3$(2개), $12$(2개) 중 가장 적은 유효 숫자는 2개이므로 결과값도 유효 숫자 2개로 반올림하여 표기합니다.
    ① [기본 공식] $\text{결과값} = \frac{A \times B}{C}$
    ② [숫자 대입] $\text{결과값} = \frac{13.59 \times 6.3}{12}$
    ③ [최종 결과] $\text{결과값} = 7.1$
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2. 다음 바닥상태의 전자 배치 중 17족 할로젠 원소는?

  1. 1s22s22p63s23p5
  2. 1s22s22p63s23p63d74s2
  3. 1s22s22p63s23p64s1
  4. 1s22s22p63s23p6
(정답률: 92%)
  • 17족 할로젠 원소는 최외각 전자 배치가 $ns^2 np^5$ 형태를 가집니다.
    $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$는 3주기 17족 원소인 염소($Cl$)의 전자 배치이므로 정답입니다.
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3. 결합의 극성 크기 비교로 옳은 것은? (단, 전기 음성도 값은 H＝2.1, C＝2.5, O＝3.5, F＝4.0, Si＝1.8, Cl＝3.0이다)

  1. C－O > Si－O
  2. O－F > O－Cl
  3. C－H > Si－H
  4. C－F > Si－F
(정답률: 66%)
  • 결합의 극성은 두 원자 사이의 전기 음성도 차이가 클수록 커집니다.
    C-H의 차이는 $|2.5 - 2.1| = 0.4$이고, Si-H의 차이는 $|1.8 - 2.1| = 0.3$이므로 C-H의 극성이 더 큽니다.

    오답 노트
    C-O < Si-O: $|2.5-3.5|=1.0 < |1.8-3.5|=1.7$
    O-F = O-Cl: $|3.5-4.0|=0.5 \neq |3.5-3.0|=0.5$ (극성 크기는 같으나 부등호 사용 불가)
    C-F < Si-F: $|2.5-4.0|=1.5 < |1.8-4.0|=2.2$
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4. 샤를의 법칙을 옳게 표현한 식은? (단, V, P, T, n은 각각 이상 기체의 부피, 압력, 절대온도, 몰수이다)

  1. V＝상수/P
  2. V＝상수×n
  3. V＝상수×T
  4. V＝상수×P
(정답률: 78%)
  • 샤를의 법칙은 압력과 몰수가 일정할 때, 기체의 부피는 절대온도에 비례한다는 법칙입니다.
    따라서 부피 $V$는 절대온도 $T$에 비례하는 $V = \text{상수} \times T$ 형태로 표현됩니다.

    오답 노트
    V=상수/P: 보일의 법칙
    V=상수×n: 아보가드로의 법칙
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5. 4몰의 원소 X와 10몰의 원소 Y를 반응시켜 X와 Y가 일정비로 결합된 화합물 4몰을 얻었고 2몰의 원소 Y가 남았다. 이때, 균형 맞춘 화학 반응식은?

  1. 4X＋10Y→X4Y10
  2. 2X＋8Y→X2Y8
  3. X＋2Y→XY2
  4. 4X＋10Y→4XY2
(정답률: 80%)
  • 반응 전후의 물질 양을 통해 반응한 원소의 몰수를 구하여 화학 반응식의 계수를 결정하는 문제입니다.
    반응한 X의 양은 4몰 전체이며, 반응한 Y의 양은 처음 10몰에서 남은 2몰을 뺀 8몰입니다. 생성된 화합물이 4몰이므로 X와 Y의 반응 몰비는 $4 : 8 = 1 : 2$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{X} + 2\text{Y} \rightarrow \text{XY}_{2}$
    ② [숫자 대입] $4\text{X} + 8\text{Y} \rightarrow 4\text{XY}_{2}$
    ③ [최종 결과] $\text{X} + 2\text{Y} \rightarrow \text{XY}_{2}$
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6. 온실 가스가 아닌 것은?

  1. CH4(g)
  2. N2(g)
  3. H2O(g)
  4. CO2(g)
(정답률: 71%)
  • 온실 가스는 적외선을 흡수하여 지구의 온도를 높이는 기체입니다. $N_{2}$는 무극성 분자로 적외선을 흡수하지 않으므로 온실 가스에 해당하지 않습니다.
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7. 용액의 총괄성에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄹ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 66%)
  • 용액의 총괄성은 용질의 종류와 관계없이 오직 입자 수에만 의존하는 성질입니다. 전해질인 NaCl은 이온화되어 입자 수가 늘어나므로, 비전해질인 설탕보다 증기 압력 내림, 끓는점 오름, 어는점 내림 효과가 더 크게 나타납니다.

    오답 노트
    증기 압력: NaCl 수용액의 입자 수가 더 많으므로 증기 압력은 설탕 수용액보다 더 낮아집니다.
    어는점 내림: NaCl 수용액의 입자 수가 더 많으므로 어는점 내림의 크기는 설탕 수용액보다 더 큽니다.
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8. 고분자(중합체)에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 66%)
  • 고분자의 중합 방식과 특성에 대한 문제입니다.
    폴리에틸렌은 에틸렌 단위체가 계속해서 더해지는 첨가 중합 고분자가 맞으며, 나일론-66는 두 종류의 단위체가 물과 같은 작은 분자를 내놓으며 결합하는 축합 중합 고분자가 맞습니다.

    오답 노트
    테플론은 C-F 결합의 매우 강한 결합 에너지 덕분에 화학적 안정성이 매우 뛰어나 화학약품에 강합니다.
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9. 팔전자 규칙(octet rule)을 만족시키지 않는 분자는?

  1. NO
  2. F2
  3. CO2
  4. N2
(정답률: 90%)
  • NO는 질소(N)와 산소(O)의 총 원자가 전자의 합이 홀수(5+6=11)이므로, 모든 원자가 8개의 전자를 가지는 팔전자 규칙을 동시에 만족시킬 수 없는 홀수 전자 분자입니다.
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10. 수용액에서 HAuCl4(s)를 구연산(citric acid)과 반응시켜 금 나노입자 Au(s)를 만들었다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄹ
(정답률: 70%)
  • $\text{HAuCl}_{4}$에서 $\text{Au}$의 산화수는 $+3$이며, 이것이 $\text{Au}(s)$로 변하며 산화수가 $0$으로 감소했으므로 이는 전형적인 산화-환원 반응입니다. 이때
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11. 전해질(electrolyte)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 물에 용해되어 이온 전도성 용액을 만드는 물질을 전해질이라 한다.
  2. 설탕(C12H22O11)을 증류수에 녹이면 전도성 용액이 된다.
  3. 아세트산(CH3COOH)은 KCl보다 강한 전해질이다.
  4. NaCl 수용액은 전기가 통하지 않는다.
(정답률: 90%)
  • 전해질은 물에 녹아 이온 상태로 존재함으로써 전류를 흐르게 하는 물질을 말합니다.

    오답 노트
    설탕(C$_{12}$H$_{22}$O$_{11}$): 비전해질로 전도성 없음
    아세트산(CH$_{3}$COOH): 약전해질이며, KCl은 강전해질임
    NaCl 수용액: 이온화되어 전기가 매우 잘 통함
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12. CH2O(g)＋O2(g)→CO2(g)＋H2O(g) 반응에 대한 △H°값[kJ]은?

  1. －658.7
  2. －614.7
  3. －570.7
  4. －526.7
(정답률: 60%)
  • 헤스의 법칙을 이용하여 주어진 단계별 반응식의 엔탈피 합으로 목표 반응의 $\Delta H^{\circ}$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta H^{\circ} = \Delta H_{1} + \Delta H_{2} - 2\Delta H_{3}$
    ② [숫자 대입] $\Delta H^{\circ} = 275.6 + (-890.3) - 2(-44.0)$
    ③ [최종 결과] $\Delta H^{\circ} = -526.7$
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13. 다음 열화학 반응식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 산－염기 중화 반응
  2. 결합 반응
  3. 산화－환원 반응
  4. 발열 반응
(정답률: 84%)
  • 제시된 반응식 $2Mg(s) + O_{2}(g) \rightarrow 2MgO(s)$은 마그네슘이 산소와 결합하여 산화마그네슘이 되는 반응으로, 산소와 결합하는 산화-환원 반응이자 두 물질이 합쳐지는 결합 반응이며, $\Delta H^{\circ} = -1204\text{ kJ}$로 에너지를 방출하는 발열 반응입니다. 따라서 산과 염기가 반응하여 물과 염을 생성하는 산-염기 중화 반응과는 거리가 멉니다.
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14. 화학 반응 속도에 영향을 주는 인자가 아닌 것은?

  1. 반응 엔탈피의 크기
  2. 반응 온도
  3. 활성화 에너지의 크기
  4. 반응물들의 충돌 횟수
(정답률: 60%)
  • 화학 반응 속도는 반응물이 활성화 에너지 이상의 에너지를 가지고 유효 충돌을 일으키는 빈도에 의해 결정됩니다.
    반응 엔탈피의 크기는 반응 전후의 에너지 차이인 열역학적 상태 함수일 뿐, 반응이 일어나는 경로의 장벽인 활성화 에너지와는 무관하므로 반응 속도에 영향을 주지 않습니다.

    오답 노트
    반응 온도, 활성화 에너지의 크기, 반응물들의 충돌 횟수는 모두 유효 충돌 횟수나 에너지 수준에 영향을 주어 반응 속도를 변화시키는 핵심 인자입니다.
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15. 다음 그림은 NOCl2(g)＋NO(g)→2NOCl(g) 반응에 대하여 시간에 따른 농도 [NOCl2]와 [NOCl]를 측정한 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 80%)
  • 반응식 $\text{NOCl}_2(g) + \text{NO}(g) \rightarrow 2\text{NOCl}(g)$에서 반응물은 농도가 감소하고 생성물은 농도가 증가합니다.
    그래프에서 (가)는 농도가 증가하므로 생성물인 $[\text{NOCl}]$이고, (나)는 농도가 감소하므로 반응물인 $[\text{NOCl}_2]$입니다.
    ㄴ. 반응 속도는 농도 변화 그래프의 접선 기울기에 비례하며, (나)의 곡선 기울기는 $t_1$과 $t_2$에서 서로 다르므로 반응 순간 속도도 다릅니다.
    ㄷ. 반응 계수비가 $1:2$이므로, 동일 시간 $\Delta t$ 동안 생성물 (가)의 농도 변화량은 반응물 (나)의 농도 변화량의 2배입니다. 따라서 평균 속도 크기는 (가)가 (나)보다 큽니다.

    오답 노트
    (가)는 $[\text{NOCl}]$이고 (나)는 $[\text{NOCl}_2]$이므로 설명이 반대로 되어 있습니다.
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16. 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. CH4는 사면체 분자이며 C의 혼성오비탈은 sp3이다.
  2. NH3는 삼각뿔형 분자이며 N의 혼성오비탈은 sp3이다.
  3. XeF2는 선형 분자이며 Xe의 혼성오비탈은 sp이다.
  4. CO2는 선형 분자이며 C의 혼성오비탈은 sp이다.
(정답률: 61%)
  • 분자의 기하학적 구조와 중심 원자의 혼성 오비탈을 분석하는 문제입니다.
    $XeF_{2}$는 중심 원자인 $Xe$에 2개의 공유 전자쌍과 3개의 비공유 전자쌍이 존재하여 $sp^{3}d$ 혼성 오비탈을 가지며, 비공유 전자쌍들이 평면삼각형 형태로 배치되어 분자 모양은 선형이 됩니다.

    오답 노트
    Xe의 혼성오비탈은 $sp$이다: $sp^{3}d$ 혼성 오비탈이 정답입니다.
  • 이거 답 sp가아니라 sp^3d 결합입니다.
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17. KMnO4에서 Mn의 산화수는?

  1. ＋1
  2. ＋3
  3. ＋5
  4. ＋7
(정답률: 87%)
  • 화합물 전체의 산화수 합은 0이며, 산소($O$)의 산화수는 일반적으로 $-2$입니다. 이를 이용해 망가니즈($Mn$)의 산화수를 구합니다.
    ① [기본 공식] $x + (4 \times (-2)) = 0$
    ② [숫자 대입] $x - 8 = 0$
    ③ [최종 결과] $x = +7$
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18. 구조 (가)～(다)는 결정성 고체의 단위 세포를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 65%)
  • 구조 (가)는 금속 결정, (나)는 다이아몬드(탄소), (다)는 이온 결정입니다.
    ㄱ. 구리는 자유전자가 존재하여 탄소보다 전기 전도성이 큽니다.
    ㄴ. 다이아몬드의 탄소는 $sp^{3}$ 혼성 구조로, $CH_{4}$의 결합각인 $109.5^{\circ}$와 동일합니다.
    ㄷ. (나)는 다이아몬드 구조이며, (다)는 $NaCl$의 면심입방구조입니다. 단위 세포 내 입자 수 계산 시 제시된 비율인
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19. 아세트산(CH3COOH)과 사이안화수소산(HCN)의 혼합 수용액에 존재하는 염기의 세기를 작은 것부터 순서대로 바르게 나열한 것은? (단, 아세트산이 사이안화수소산보다 강산이다)

  1. CH3COO- < H2O < CN-
  2. CN- < CH3COO- < H2O
  3. H2O < CN- < CH3COO-
  4. H2O < CH3COO- < CN-
(정답률: 41%)
  • 산의 세기가 약할수록 그 짝염기의 세기는 더 강해집니다.
    문제에서 아세트산이 사이안화수소산보다 강산이라고 했으므로, 산의 세기는 $HCN < CH_3COOH$ 순입니다.
    따라서 짝염기의 세기는 그 반대인 $CH_3COO^- < CN^-$ 순이 되며, 물($H_2O$)은 이들보다 약한 염기로 작용하므로 최종 순서는 $H_2O < CH_3COO^- < CN^-$가 됩니다.
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20. 팔면체 철 착이온 [Fe(CN)6]3-, [Fe(en)3]3+, [Fe(en)2Cl2]+에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, en은 에틸렌다이아민이고 Fe는 8족 원소이다)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 64%)
  • 제시된 착이온들의 특성을 분석하면 다음과 같습니다.
    ㄱ. $[Fe(CN)_6]^{3-}$는 강한 장 리간드인 $CN^-$가 결합하여 저스핀 착물을 형성하므로 상자기성(홀전자 존재)을 띱니다.
    ㄴ. $[Fe(en)_3]^{3+}$는 3개의 킬레이트 리간드가 결합한 팔면체 구조로, 거울상 이성질체가 존재합니다.
    ㄷ. $[Fe(en)_2Cl_2]^+$는 $cis$형(광학 이성질체 2개)과 $trans$형(1개)을 합쳐 총 3개의 입체 이성질체를 가집니다.
    따라서 ㄱ, ㄴ, ㄷ 모두 옳은 설명입니다.
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