9급 지방직 공무원 서울시 화학 필기 기출문제복원 (2019-06-15)

9급 지방직 공무원 서울시 화학 2019-06-15 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 지방직 공무원 서울시 화학 2019-06-15 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 지방직 공무원 서울시 화학
(2019-06-15 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 의 양성자, 중성자, 전자 수가 바르게 적힌 것은?

  1. 양성자: 9, 중성자: 10, 전자: 9
  2. 양성자: 10, 중성자: 9, 전자: 9
  3. 양성자: 10, 중성자: 9, 전자: 10
  4. 양성자: 9, 중성자: 10, 전자: 10
(정답률: 70%)
  • 제시된 기호 ${}^{19}_{9}F^{-}$에서 아래 첨자 9는 원자 번호(양성자 수)를, 위 첨자 19는 질량수(양성자 수 + 중성자 수)를 의미합니다. 전자는 전하량이 $-1$이므로 중성 상태보다 전자 1개가 더 많습니다.
    양성자: $9$
    중성자: $19 - 9 = 10$
    전자: $9 + 1 = 10$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. ＜보기＞는 수소와 질소가 반응하여 암모니아를 만드는 화학 반응식이다. 이에 대한 설명으로 가장 옳은 것은? (단, 수소 원자량은 1.0g/mol, 질소 원자량은 14.0g/mol 이다.)

  1. 암모니아를 구성하는 수소와 질소의 질량비는 3 : 14이다.
  2. 암모니아의 몰질량은 34.0g/mol이다.
  3. 화학 반응에 참여하는 수소 기체와 질소 기체의 질량비는 3 : 1이다.
  4. 2몰의 수소 기체와 1몰의 질소 기체가 반응할 경우 이론적으로 2몰의 암모니아 기체가 생성된다.
(정답률: 72%)
  • 제시된 반응식 $3H_2(g) + N_2(g) \rightarrow 2NH_3(g)$을 분석합니다. 암모니아($NH_3$) 분자 1개당 수소 원자 3개($3 \times 1.0 = 3\text{g}$)와 질소 원자 1개($14.0\text{g}$)가 포함되어 있으므로 질량비는 $3 : 14$가 맞습니다.

    오답 노트
    암모니아의 몰질량: $14.0 + (1.0 \times 3) = 17.0\text{g/mol}$
    반응물 질량비: $H_2$ 3몰($6\text{g}$)과 $N_2$ 1몰($28\text{g}$)의 비는 $6 : 28 = 3 : 14$
    생성물 몰수: $H_2$ 2몰과 $N_2$ 1몰 반응 시 $H_2$가 한계 반응물이 되어 $NH_3$는 $\frac{2}{3} \times 2 = 1.33\text{몰}$ 생성
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 물에 1몰이 녹았을 때 1몰의 A2+와 2몰의 B- 이온으로 완전히 해리되는 미지의 고체 시료 AB2를 생각해 보자. AB2 15g을 물 250g에 녹였을 때 물의 끓는점이 1.53K 증가함이 관찰되었다. AB2의 몰질량[g/mol]은 얼마인가? (단, 물의 끓는점 오름 상수(Kb)는 0.51K· kg· mol-1로 한다.)

  1. 30
  2. 40
  3. 60
  4. 80
(정답률: 54%)
  • 끓는점 오름 공식 $\Delta T_b = i K_b m$을 이용합니다. 여기서 $i$는 반트호프 계수로, $AB_2$가 $A^{2+}$ 1몰과 $B^-$ 2몰로 해리되므로 $i = 3$입니다.
    ① [기본 공식] $\Delta T_b = i \times K_b \times \frac{w / M}{W_{solvent}}$
    ② [숫자 대입] $1.53 = 3 \times 0.51 \times \frac{15 / M}{0.25}$
    ③ [최종 결과] $M = 60$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. -b[W]/dt=k[W]2로 반응속도가 표현되는 화학종 W를 포함하는 화학 반응에 대하여, 가장 반감기를 짧게 만들 수 있는 방법으로 옳은 것은?

  1. W의 초기 농도를 3배로 높인다.
  2. 속도상수 k를 3배로 크게 한다.
  3. W의 초기 농도를 10배로 높인다.
  4. 속도상수 k와 W의 초기 농도를 각각 3배로 크게 한다.
(정답률: 58%)
  • 반응 속도 식이 $-\frac{dW}{dt} = kW^2$인 2차 반응의 반감기 공식은 초기 농도에 반비례하고 속도상수에 반비례합니다.
    반감기를 가장 짧게 만들려면 분모인 속도상수 $k$와 초기 농도 $W$를 최대한 크게 만들어야 합니다. 보기 중 초기 농도를 10배로 높이는 것이 반감기를 가장 크게 감소시킵니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 암모니아의 합성 반응이 ＜보기＞에 제시되었으며, 특정 실험 온도에서 K값이 6.0×10-2으로 알려져 있다. 해당 온도에서 초기 농도가 [N2]=1.0M, [H2]=1.0×10-2M, [NH3]=1.0×10-4M일 때, 평형에 도달하기 위해 화학 반응이 이동하는 방향을 예측한다면?

  1. 정반응과 역반응 모두 일어나지 않는다.
  2. 정반응 방향
  3. 역반응 방향
  4. 정반응과 역반응의 속도가 같다.
(정답률: 65%)
  • 현재 상태의 반응 지수 $Q$와 평형 상수 $K$를 비교하여 반응 방향을 결정합니다. 암모니아 합성 반응식은 $N_{2} + 3H_{2} \rightleftharpoons 2NH_{3}$ 입니다.
    $$Q = \frac{[NH_{3}]^{2}}{[N_{2}][H_{2}]^{3}}$$
    $$Q = \frac{(1.0 \times 10^{-4})^{2}}{1.0 \times (1.0 \times 10^{-2})^{3}} = \frac{1.0 \times 10^{-8}}{1.0 \times 10^{-6}} = 1.0 \times 10^{-2}$$
    $$Q(1.0 \times 10^{-2}) < K(6.0 \times 10^{-2})$$
    반응 지수 $Q$가 평형 상수 $K$보다 작으므로, 평형에 도달하기 위해 정반응 방향으로 진행합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 25℃에서 어떤 수용액의 [H+]=2.0×10-5M일 때, 이 용액의 [OH-] 값[M]으로 옳은 것은?

  1. 2.0×10-5
  2. 3.0×10-6
  3. 4.0×10-8
  4. 5.0×10-10
(정답률: 68%)
  • 25℃ 수용액에서 물의 이온곱 상수 $K_{w}$는 $1.0 \times 10^{-14}$이며, 이를 통해 $[OH^{-}]$를 구할 수 있습니다.
    $$K_{w} = [H^{+}][OH^{-}]$$
    $$1.0 \times 10^{-14} = (2.0 \times 10^{-5}) \times [OH^{-}]$$
    $$[OH^{-}] = 5.0 \times 10^{-10}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 외벽이 완전히 단열된 6kg의 철 용기에 담긴 물 23kg이 20℃의 온도에서 평형상태에 존재한다. 이 물에 온도가 70℃인 10kg의 철 덩어리를 넣고 평형에 도달하게 하였을 때 물의 최종 온도[℃]는? (단, 팽창 또는 수축에 의한 영향은 무시한다. 모든 비열은 온도에 무관하다고 가정하며, 물의 비열은 4kJ · kg-1·℃sup>-1, 철의 비열은 0.5kJ · kgsup>-1·℃sup>-1로 한다.)

  1. 20
  2. 22.5
  3. 25
  4. 27.5
(정답률: 54%)
  • 단열 용기 내에서 고온의 철이 잃은 열량은 저온의 물과 철 용기가 얻은 열량과 같습니다.
    $$Q_{lost} = Q_{gain}$$
    $$m_{1}c_{1}(T_{1} - T_{f}) = (m_{2}c_{2} + m_{3}c_{3})(T_{f} - T_{2})$$
    $$10 \times 0.5 \times (70 - T_{f}) = (23 \times 4 + 6 \times 0.5) \times (T_{f} - 20)$$
    $$5(70 - T_{f}) = 95(T_{f} - 20)$$
    $$350 - 5T_{f} = 95T_{f} - 1900$$
    $$100T_{f} = 2250$$
    $$T_{f} = 22.5$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. KOH(aq)와 Fe(NO3)2(aq)의 균형이 맞추어진 화학 반응식에서 반응물과 생성물의 모든 계수의 합은?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 55%)
  • 두 수용액의 반응은 침전 반응으로, 화학 반응식의 계수를 맞추어 합산합니다.
    $$2KOH + Fe(NO_{3})_{2} \rightarrow Fe(OH)_{2} + 2KNO_{3}$$
    반응물 계수(2, 1)와 생성물 계수(1, 2)를 모두 더하면
    $$2 + 1 + 1 + 2 = 6$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. ＜보기＞의 물질 중 입체수(SN, steric number)가 다른 물질은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄹ
(정답률: 58%)
  • 입체수(SN)는 중심 원자에 결합된 원자 수와 비공유 전자쌍 수의 합으로 결정됩니다.
    ㄱ. $SF_{4}$: 결합 4 + 비공유 1 = 5
    ㄴ. $CF_{4}$: 결합 4 + 비공유 0 = 4
    ㄷ. $XeF_{2}$: 결합 2 + 비공유 3 = 5
    ㄹ. $PF_{5}$: 결합 5 + 비공유 0 = 5
    따라서 입체수가 4로 다른 물질은 $CF_{4}$입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. ＜보기＞에 제시된 이상 기체 및 실제 기체에 대한 방정식을 설명한 것으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 실제 기체 입자들 사이에서 작용하는 인력을 고려할 때, 일정한 압력에서 온도가 낮을수록 실제 기체는 이상 기체에 가까워진다.
  2. 실제 기체 입자들 사이에서 작용하는 인력을 보정하기 위해 P대신 [P+a(n/V)2]를 사용한다.
  3. 실제 기체는 기체 입자가 부피를 가지고 있으므로 이를 보정하기 위해 V대신 V-nb를 사용한다.
  4. 실제 기체는 낮은 압력일수록 이상 기체에 근접한다.
(정답률: 67%)
  • 실제 기체는 온도가 높을수록 분자의 운동 에너지가 커져 입자 간 인력의 영향이 줄어들므로 이상 기체에 더 가까워집니다. 따라서 온도가 낮을수록 이상 기체에 가까워진다는 설명은 옳지 않습니다.

    오답 노트
    인력 보정: 압력 항에 $a(n/V)^{2}$를 더해 보정함
    부피 보정: 부피 항에서 $nb$를 빼서 보정함
    압력 영향: 낮은 압력일수록 이상 기체에 근접함
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 완충 용액에 대한 설명 중 가장 옳지 않은 것은?

  1. 완충 용액은 약산과 그 짝염기의 혼합으로 만들 수 있다.
  2. 완충 용액은 약염기와 그 짝산의 혼합으로 만들 수 있다.
  3. 완충 용액은 센산(strong acid)이나 센염기(strong base)가 조금 가해졌을 때 pH가 잘 변하지 않는다.
  4. 완충 용량은 pH가 완충 용액에서 사용하는 약산의 pKa에 근접할수록 작아진다.
(정답률: 66%)
  • 완충 용량은 완충 용액의 $pH$가 약산의 $pK_{a}$ 값과 일치할 때, 즉 $pH = pK_{a}$일 때 최대가 됩니다. 따라서 $pK_{a}$에 근접할수록 완충 용량이 작아진다는 설명은 틀린 것입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 약산인 아질산(HNO2)은 0.23M의 초기 농도를 갖는 수용액일 때 2.0의 pH를 갖는다. 아질산의 산 이온화 상수(acid ionization constant)인 Ka는?

  1. 1.8×10-5
  2. 1.7×10-4
  3. 4.5×10-4
  4. 7.1×10-4
(정답률: 54%)
  • 약산의 이온화 평형 식을 이용하여 산 이온화 상수 $K_{a}$를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $[H^{+}] = \sqrt{K_{a} \times C}$
    ② [숫자 대입] $10^{-2} = \sqrt{K_{a} \times 0.23}$
    ③ [최종 결과] $K_{a} = 4.34 \times 10^{-4}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. PCl3 분자의 VSEPR 구조와 PCl3 분자에서 P 원자의 형식 전하를 옳게 짝지은 것은?

  1. 삼각평면/ +1
  2. 삼각평면/ 0
  3. 사면체/ +1
  4. 사면체/ 0
(정답률: 51%)
  • PCl3에서 중심 원자인 P는 원자가 전자 5개 중 3개를 Cl과 공유하고 1쌍의 비공유 전자쌍을 가집니다. 전자쌍 반발 원리(VSEPR)에 의해 전자 배치는 사면체 구조를 가지며, 분자 구조는 삼각뿔형(사면체 기반)이 됩니다.
    P의 형식 전하는 다음과 같이 계산합니다.
    $$FC = 5 - 2 - 3 = 0$$
    따라서 구조는 사면체(전자 배치 기준)이며 형식 전하는 $0$입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 다음 중에서 가장 작은 이온 반지름을 가지는 이온은?

  1. F-
  2. Mg2+
  3. O2-
  4. Ne
(정답률: 67%)
  • 이온 반지름은 전자 배치가 같은 등전자 이온일 때, 핵전하(원자 번호)가 클수록 전자를 더 강하게 끌어당겨 반지름이 작아집니다.
    $F^{-}$, $O^{2-}$, $Ne$, $Mg^{2+}$는 모두 전자 수가 10개인 등전자 이온입니다. 이 중 원자 번호가 가장 큰 $Mg^{2+}$(12번)가 핵전하가 가장 높으므로 반지름이 가장 작습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 탄소(C(s)), 수소(H2(g)), 메테인(CH4(g))의 연소 반응 (생성물은 기체 이산화탄소와 액체 물 또는 두 물질 중 하나임.)은 각각 순서대로 390kJ/mol, 290kJ/mol, 890kJ/mol의 열을 방출하는 반응이다. ＜보기＞ 반응에서 방출하는 열[kJ/mol]은?

  1. 80
  2. 210
  3. 1,570
  4. 1,860
(정답률: 53%)
  • 헤스의 법칙을 이용하여 각 성분의 연소열로부터 메테인의 생성열을 구합니다. 생성물인 $\text{CO}_{2}$와 $\text{H}_{2}\text{O}$의 연소열(생성열) 합에서 메테인의 연소열을 뺍니다.
    ① [기본 공식] $\Delta H = \sum \Delta H_{f}(\text{생성물}) - \sum \Delta H_{f}(\text{반응물})$
    ② [숫자 대입] $\Delta H = [390 + (2 \times 290)] - 890 = [390 + 580] - 890 = 970 - 890$
    ③ [최종 결과] $\Delta H = 80$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 어떤 동핵 이원자 분자(X2)의 전자 배치는 ＜보기＞와 같다. 이 분자의 결합 차수는 얼마인가 ?

  1. 1
  2. 1.5
  3. 2
  4. 2.5
(정답률: 57%)
  • 분자 오비탈 이론에서 결합 차수는 결합성 오비탈의 전자 수와 반결합성 오비탈의 전자 수의 차이를 2로 나누어 계산합니다.
    제시된 전자 배치 $(\sigma_{2s})^{2}(\sigma_{2s}^{*})^{2}(\sigma_{2p})^{2}(\pi_{2p})^{4}(\pi_{2p}^{*})^{4}$에서 결합성 전자는 $2+2+4=8$개, 반결합성 전자는 $2+4=6$개입니다.
    ① [기본 공식] $\text{결합 차수} = \frac{\text{결합성 전자 수} - \text{반결합성 전자 수}}{2}$
    ② [숫자 대입] $\text{결합 차수} = \frac{8 - 6}{2}$
    ③ [최종 결과] $\text{결합 차수} = 1$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 미지의 화학종 A가 포함된 두 가지 반쪽반응의 표준환원전위(E°)는 각각 E°(A2+|A)=+0.3V와 E°(A+|A)=+0.4V이다. 이를 바탕으로 계산한 E°(A2+|A+) 값[V]은?

  1. +0.2
  2. +0.1
  3. -0.1
  4. -0.2
(정답률: 33%)
  • 표준 깁스 자유 에너지($\Delta G^{\circ}$)와 표준 환원 전위($E^{\circ}$)의 관계를 이용하여 각 반응의 에너지를 구한 뒤, 그 차이를 통해 미지의 전위를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta G^{\circ} = -nFE^{\circ}$
    ② [숫자 대입] $\Delta G^{\circ}(A^{2+}|A^{+}) = \Delta G^{\circ}(A^{+}|A) - \Delta G^{\circ}(A^{2+}|A) = (-1 \times F \times 0.4) - (-2 \times F \times 0.3) = -0.4F + 0.6F = 0.2F$
    ③ [최종 결과] $E^{\circ}(A^{2+}|A^{+}) = \frac{-0.2F}{-1 \times F} = +0.2$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. S2- 이온의 전자 배치를 옳게 나타낸 것은?

  1. 1s22s22p63s23p4
  2. 1s22s22p63s23p6
  3. 1s22s22p63s23p43d2
  4. 1s22s22p63s23p44s2
(정답률: 66%)
  • 황(S)의 원자 번호는 16번으로 전자 배치는 $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{4}$입니다. $S^{2-}$이온은 전자 2개를 더 얻은 상태이므로, 가장 바깥 껍질인 $3p$ 오비탈에 전자 2개가 추가되어 $3p^{6}$ 배치를 갖게 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. HSO4-(Ka=1.2×10-2), HNO2(Ka=4.0×10-4), HOCl(Ka=3.5×10-8), NH4+(Ka=5.6×10-10) 중 1M의 수용액을 형성하였을 때 가장 높은 pH를 보이는 일양성자산은?

  1. HSO4-
  2. NH4+
  3. HOCl
  4. HNO2
(정답률: 52%)
  • 산 해리 상수 $K_a$ 값이 작을수록 산성도가 낮으며, 동일 농도 수용액에서 pH는 더 높게 나타납니다. 제시된 산들 중 $NH_4^+$의 $K_a$ 값이 $5.6 \times 10^{-10}$으로 가장 작으므로 가장 약한 산이며, 따라서 pH가 가장 높습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 강산인 0.10M HNO3용액 0.5L에 강염기인 0.12M KOH용액 0.5L를 첨가하였다. 반응이 완료된 후의 pH는? (단, 생성물로 생기는 물의 부피는 무시한다.)

  1. 6
  2. 8
  3. 10
  4. 12
(정답률: 57%)
  • 강산과 강염기의 중화 반응 후 남은 이온의 농도로 pH를 계산합니다. $HNO_3$와 $KOH$의 몰수는 각각 $0.10 \times 0.5 = 0.05\text{ mol}$, $0.12 \times 0.5 = 0.06\text{ mol}$이며, 반응 후 $OH^-$가 $0.01\text{ mol}$ 남습니다.
    ① [기본 공식] $[OH^-] = \frac{n_{OH^-}}{V_{total}}$
    ② [숫자 대입] $[OH^-] = \frac{0.06 - 0.05}{0.5 + 0.5} = 0.01$
    ③ [최종 결과] $pH = 14 - pOH = 14 - 2 = 12$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

목록 다음회차 >