년 한국화학올림피아드 2008 (KChO 2008) - Daum

(1)

고 반 시험 문제 2

주최 대한화학회 :

주관 대한화학회 화학올림피아드 위원회 :

후원 한국과학재단 : ․ LG 화학

(2)

감독관의 지시에 따라야 하며 불응 시 시험을 중단시키고 퇴장시킬 수 있습니다

2. , .

전화 핸드폰 포함 를 사용할 수 없고 핸드폰을 시계대신 사용할 수 없으며 핸드폰

3. ( ) , ,

사용은 부정행위로 간주합니다.

질문이 있는 경우 손을 들고 감독관이 올 때까지 기다립니다

4. .

이 면에 있는 데이터와 뒷장의 주기율표를 참조할 수 있습니다

5. .

필기구 외에 다른 것은 일체 사용할 수 없습니다 고 반부에 한하여 계산기 사용이

6. . 2

가능합니다.

자신이 응시하는 부문의 문제지인지 먼저 확인합니다

7. .

이 문제지의 쪽 페이지 수는 표지를 포함하여 총 쪽입니다

8. ( ) 23 .

답안지의 지정된 난에 수험번호 소속학교 성명 학년을 기입해야 합니다

9. , , , .

객관식 및 주관식 단답형 답안작성은 주어진 용지만을 사용합니다

10. ( ) OMR .

객관식 지선다형 문항의 답은(4 ) OMR용지의 해당 문항번호 옆에 바르게 표기하고, 주관식 단답형 문항의 답안은 답안용지( ) 뒷면에 문항 번호와 답을 주어진 영역에 기입합니다.

주관식 풀이형 답안지의 모든 쪽에 수험번호와 이름을 기입하고 답안은 풀이형

11. ( )

답안지의 주어진 영역에 기입합니다.

객관식 문항의 답안은 반드시 컴퓨터용 수성 싸인펜을 이용하여 작성합니다

12. .

수정할 경우는 수정테이프를 사용하거나 수정테이프가 없는 경우 손을 들어, 담당조교에게 수정을 요청하십시오 주관식 문항의 답안 작성은 다른 필기구를. 사용하여도 무방합니다.

객관식 문제의 배점은 맞은 경우 점

13. 3 , 틀린 경우 -1점, 미기입의 경우에는 0점으로 처리 됩니다 단답형 문항 총. ( 5 문항 의 배점은 총) 30 점이고 풀이형 문항 총, ( 5 문항 의 배점은)

70점이며, 감점은 없습니다.

시험이 종료되면

14. 답안지를 감독관에게 제출하여야 합니다.

기체 상수

R

= 0.082 L atm K^-1 mol^-1 = 8.314 J K^-1 mol^-1 플랑크 상수

h

= 6.63 × 10^-34 J s

빛의 속도

c

= 3.00 × 10⁸ m s^-1 아보가드로수

N

A= 6.022 × 10²³ mol^-1 패러데이 상수

F

= 96485 C (mol e^-)^-1 전자의 전하량 e = 1.60 x 10^-19 C

(3)

(4)

이상기체 1몰로 이루어진 계가 일정한 온도에서 진공이 아닌 외부에 대하여 가역적으로 V1에서 V2로 팽창하는 경우와 비가역적으로 V1에서 V2로 팽창하는 경우에 다음 설명 중 맟는 것을 모두 고른 것은?

가 계의 엔트로피 변화량은 가역적으로 팽창하는 경우가 비가역적으로 팽창하는. 경우보다 작다.

나 계가 외부에 한 일은 가역적으로 팽창하는 경우가 비가역적으로 팽창하는 경. 우보다 크다.

다 두 경우 모두 계와 외부의 엔트로피 변화량의 합은. 0이다. 라 두 경우 모두 계의 내부에너지 변화량은. 0이다.

가 나,

① ② 가 다, ③ 나 라, ④ 나 다 라, ,

문제 2

헬륨원자는 두 개의 전자를 가지고 있다 헬륨원자의 전자들이 바닥상태에 있을 때의 에. 너지를 대략적으로 알아보기 위해 가장 쉽게 사용할 수 있는 근사법은 두 전자간 반발력 에 의한 에너지는 무시하고 전자와 핵간 상호작용 에너지만 고려하는 것이다 이 근사법. 을 사용할 경우 바닥상태 헬륨원자에서 전자들의 총 에너지는 얼마인가, ? 단 수소 원자, 에 있는 전자의 바닥상태에서 에너지는 -13.6 eV이다.

13.6 eV

① ② -27.2 eV ③ -54.4 eV ④ -108.8 eV

문제 3

아래 반응 중 생성물 1 몰 당 반응열이 가장 큰 것은? 1/2 H

① 2 + 1/2 Cl2 → HCl 1/2 H

② 2 + 1/2 F2 → HF Na + 1/2 Cl

③ 2 → NaCl

Na + 1/2 F

④ 2 → NaF

문제 4

CN---- 리간드는 강한 장 리간드이고 할로겐 이온은 약한 장 리간드이다 다음 중 알짜 스. 핀 자기모멘트가 가장 작은 화학종은?

[Fe(CN)

① 6]^3-^3-^3-^3- ② [CoCl4]^2-^2-^2-^2- ③ [MnF6]^2-^2-^2-^2- ④ [Cr(CN)6]^4-^4-^4-^4-

(5)

인 화학반응에서 이고 발열반응 이라 aA(g) + bB(g)

⇄

cC(g) a + b > c ( H < 0)Δ 고 할 때, 다음의 그래프 중 평형이동관계를 가장 잘 나타낸 것은?

압력

저온 고온

고온 저온

①

③

C 의 분 압

압력

압력 C

의 분 압

저온 고온

④

②

C 의 분 압 C

의 분 압

압력

저온 고온

고온 저온

①

③

C 의 분 압

압력

압력 C

의 분 압

저온 고온

④

②

C 의 분 압 C

의 분 압

문제 6

다음 리간드들은 모두 인(P)을 포함하고 있으며 금속에 킬레이트 형 배위를 할 수 있는, 두 자리 리간드이다. Ph 는 페닐기를 표시한다.

PPh

₂

PPh

₂

PPh

₂

PPh

₂

PPh

₂

PPh

₂

PPh

₂

PPh

₂

이들 리간드에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

리간드 A 는 키랄성이다.

①

리간드 B의

② ³¹³¹³¹³¹P NMR에서는 한 개의 피크만 관측된다. 위의 리간드에 있는 P의 결합구조는 삼각피라미드형이다.

③

리간드 B가 PdCl

④ 2에 배위되면 키랄 화합물이 된다.

(6)

K3C60는 다음과 같은 면심입방구조(fcc)를 가지고 그림에서 구는 C60 이온을 나타낸다 이. 것의 사면체 자리와 팔면체 자리의 각각 몇 %를 포타슘(K) 이온으로 채워야 하는가?

사면체 자리의 50%와 팔면체 자리의 50%

①

②

사면체 자리의 50%와 팔면체 자리의 100%

③

④

문제 8

동그라미와 네모로 이루어진 다음의 이차원 결정에서 단위세포(unit cell)가 되는 것을 맞 게 고른 것은?

모두

① ② (a)와 (b) ③ (b)와 (c) ④ (d)와 (e)

(7)

산성용액에서 Zn와 MnO4----의 반응은 다음과 같다 주어진 반응식은 미완성 반응식이다. . 계수를 맞춘 반응식에서 수소이온 수 대 전이된 전자 수의 비는?

Zn(s) + MnO4----(aq) → Zn²⁺²⁺²⁺²⁺ (aq) + Mn²⁺²⁺²⁺²⁺(aq) 8 : 5

① ② 5 : 8 ③ 1 : 4 ④ 4 : 1

문제 10

다음은 pH = 7인 수용액에서 일어나는 여러 환원반쪽반응의 환원전극전위이다.

환원반쪽반응 환원전위(V)

O2----

+ 2H⁺⁺⁺⁺ + e^- → H2O2 +0.89 O2 + e^- → O2---- -0.33 Co³⁺³⁺³⁺³⁺ + e^- → Co²⁺²⁺²⁺²⁺ +1.82 Fe³⁺³⁺³⁺³⁺ + e^- → Fe²⁺²⁺²⁺²⁺ +0.77 Cu²⁺²⁺²⁺²⁺ + e^- → Cu⁺⁺⁺⁺ +0.16 Cr³⁺³⁺³⁺³⁺ + e^- → Cr²⁺²⁺²⁺²⁺ -0.41

수용액에서 금속 이온에 의한 2O2---- + 2H⁺⁺⁺⁺ → H2O2 + O2 반응의 촉매작용은 다음과 같은 과정에 의하여 일어날 수 있다.

O2---- + M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺⁽ⁿ⁺¹⁾⁺⁽ⁿ⁺¹⁾⁺⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ → O2 + Mⁿ⁺ⁿ⁺ⁿ⁺ⁿ⁺

O2----

+ 2H⁺⁺⁺⁺ + Mⁿ⁺ⁿ⁺ⁿ⁺ⁿ⁺ → H2O2 + M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺⁽ⁿ⁺¹⁾⁺⁽ⁿ⁺¹⁾⁺⁽ⁿ⁺¹⁾⁺

______________________________________________________

2O2---- + 2H⁺⁺⁺⁺ → H2O2 + O2

이 반응에서 촉매 작용을 할 수 있는 금속 이온들을 모아 놓은 것은?

Co

① ³⁺³⁺³⁺³⁺, Fe³⁺³⁺³⁺³⁺ ② Fe³⁺³⁺³⁺³⁺, Cu²⁺²⁺²⁺²⁺ ③ Cu²⁺²⁺²⁺²⁺, Cr³⁺³⁺³⁺³⁺ ④ Cr³⁺³⁺³⁺³⁺, Co³⁺³⁺³⁺³⁺

(8)

메테인(CH4)은 몇 개의 기본진동 방식 모드 을 가지고 있는가( ) ? 기본진동 방식 중 다음과 같은 진동 방식 네 개의( C-H 결합이 동시에 늘어나고 줄어드는 진동 은 적외선) (IR) 분광 법과 라만(Raman) 분광법 중 어느 분광법에 의하여 측정 가능한가?

H C

H

기본 진동모드의 수 측정 가능한 분광법

① 10개 적외선

② 10개 라만

③ 9개 라만

④ 9개 적외선

문제 12

다음 그림과 같이 3배위 평면 3각형 배위구조를 하는 전이금속착화합물(ML3)이 있다. L 은 σ-주개 리간드이고, z 축은 평면에 수직이다.

M M M M L L L L

L L L L L L

L L

정삼각형

결정장이론에 기초하여 전이금속 M의 d-오비탈들의 상대적인 에너지 준위를 바르게 예 측한 것은?

① ② ③ ④

z2

d

xz

2

2 y

d

x

−

d

xy

d

_yz

z2

d

xz

2

2 y

d

x ₋

d

_xy

d

yz

z2

d d

xz

2

2 y

d

x₋

d

xy

d

yz

z2

d d

xz

2

2 y

d

x ₋

d

xy

d

yz

(9)

전이금속 이온 Cr²⁺²⁺²⁺²⁺, Ni²⁺²⁺²⁺²⁺, Fe²⁺²⁺²⁺²⁺, Co²⁺²⁺²⁺²⁺을 각각 물에 녹였다 그런데 실수로 용액을 담아놓. 은 비커에 표시를 하지 않아서 구별할 수 없게 되었다 비커. A에 담긴 용액의 시료를 에서 전자 상자기성 분광법 을 이용하여 스핀양자수를 구하니 이 얻어

77K (EPR) S = 3/2

졌다 비커. A에 녹인 금속이온은? Co

① ²⁺²⁺²⁺²⁺ ② Ni²⁺²⁺²⁺²⁺ ③ Fe²⁺²⁺²⁺²⁺ ④ Cr²⁺²⁺²⁺²⁺

문제 14

불포화 탄화수소에 수소를 첨가하여 포화 탄화수소를 합성하는 과정에서는 열이 발생한 다 다음 두 쌍의 화합물을 각각 수소화반응 시킬 때 더 많은 열이 발생하는 화합물로 짝. 지은 것은?

C C

₂

H

₅

CH

₃

CH

₃

H

₃

C

1 2 3 4

① 1111, 3333 ② 1111, 4444 ③ 2222, 3333 ④ 222, 42 444

문제 15

다음 베타 케토 카르복실산 중 열분해되어 케톤 화합물을 만들기- 어려운 것은?

O CO

₂

H O

CO

₂

H

H CH

₃

HO

₂

C O

O CO

₂

H

1 2

3 4

① 1111 ② 2222 ③ 3333 ④ 4444

(10)

다음 두 쌍의 화합물에서 각각 AgBF4와 반응하여 AgI 염을 더 쉽게 생성하는 물질로 짝지은 것은?

I I I I

1 2 3 4

① 1111, 3333 ② 1111, 4444 ③ 2222, 3333 ④ 222, 42 444

문제 17

다음과 같이 광학 활성을 가진 케톤 1111을 산 촉매 하에서 브롬과 반응시키면 브롬화된 케 톤 2222를 얻을 수 있다 이 반응에 대한 설명 중 옳은 것을. 모두 고르면?

가 산의 양을 증가시켜도 반응속도는 변화 없다. .

나 반응에서 얻어진 브롬화된 케톤. 2222는 광학 활성이 없다

다 같은 조건에서 브롬 대신 염소를 반응시켜도 반응 속도는 비슷하다. .

가 나,

① ② 가 다, ③ 나 다, ④ 가 나 다, ,

문제 18

다음 두 쌍의 아미드 중 염기성 조건에서 가수 분해가 더 잘 일어나는 것으로 짝지은 것 은?

N H O

N H O O

OCH

₃

1 2 3 4

① 1111, 3333 ② 1111, 4444 ③ 2222, 3333 ④ 222, 42 444

O

CH

₃

CH

₂

CH

₃

H Br

₂

1 2

O

CH

₃

CH

₂

CH

₃

Br

(11)

다음 화합물에서

S

키랄센터를 갖는 탄소는 몇 개인가?

개 개 개 개

1 2 3 4

① ② ③ ④

문제 20

다음 아민의 염기성의 세기가 큰 것부터 순서대로 나열한 것은?

N H N N

H N

N H

I II III IV

I > II > III > IV II > I > IV > III

① ②

I > III > II > IV III > I > II > IV

③ ④

문제 21

아미노산의 하나인 티로신(tyrosine)의 pKa1 = 2.20, pKa2 = 9.11, pKa3 = 10.07 이다 티로. 신 수용액의 pH가 3.0 ～ 8.0 일 때 가장 많이 존재하는 티로신의 형태는?

① ② ③ ④

H₃N CH COOH CH₂

OH

H₃N CH COO CH₂

OH

-

H₂N CH COO

CH₂

OH

-

H₂N CH COO

CH₂

O

- - CH

₃

CH

₃

CH

₂

CH

H

(12)

다음 반응의 주생성물은?

CHO NH

₃

NaCN, H

₂

O

H

₃

O

⁺

① ② ③ ④

CO

₂

H

NH

₂

NH

CN

OH NH

₂

OH

문제 23

다음 화학종(1-5)들에 대한 설명 중 맞는 것은?

H H H

K

2-

1 2 3 4 5

가 사이클로부타다이엔. (1)은 정사각형이다.

나 사이클로펜타다이엔. (2)에서 O 표시되어 있는 H는 메탄올의 OH와 유사한 p

K

a 값을 갖는다.

다 사이클로프로펜닐 양이온. (3)은 방향족 화합물이 아니다.

라 사이클로옥타테트라엔. (4)은 포타슘과 반응하여 사이클로옥타테트라엔 음이온(5)이 쉽게 생성된다.

가 라,

① ② 다 라, ③ 나 라, ④ 가 나 라, ,

문제 24

에서

300 K △

H

^o가 192 kJ/mol이고 평형상수가,

K

= 1.0×10⁻⁻⁻⁻¹⁰¹⁰¹⁰¹⁰인 어떤 반응이 있다.

이 반응의

K =

1.0×10⁻⁻²⁻⁻²²² 이 되는 온도에 가장 가까운 값은?

350 K

① ② 400 K ③ 450 K ④ 500 K

(13)

다음 반응에서 주생성물을 맞게 나타낸 것은?

CH

₃

CH

₃

Br

H

₃

C Br

H

₃

C

CH

₃

CH

₂

CH

₂

C C H H

₂

O CH

₃

CH

₂

CH

₂

COCH

₃

H

₂

SO

₄

HgSO

₄

Br

₂

FeBr

₃

HBr

CH

₃

CH

₂

CHClCH

₃

NaOH CH

₃

CH

₂

CH CH

₂

① heat

②

③

④

문제 26

아래의 화합물은 바닥 전자상태에서는 극성을 가지고 있지만 들뜬 상태에서는 극성이 거 의 없는 분자이다 이 화합물을 상온에서 헵테인 . (heptane) 에 녹였을 때와 메탄올에 녹였 을 때 가시광선 영역의 전자흡수 스펙트럼에 관한 설명으로 맞는 것은?

①

헵테인에서의

흡수스펙트럼 피크의 수와

메탄올에서의 흡수스펙트럼 피크의 수 는 다르다.

헵테인에서의 흡수스펙트럼 피크의 파장과 메탄올에서의 흡수스펙트럼 피크의 파장은

②

거의 같다.

헵테인에서의 흡수스펙트럼 피크는 메탄올에서의 흡수스펙트럼 피크보다 더 긴

③

파장에서 나타난다.

헵테인에서의 흡수스펙트럼 피크는 메탄올에서의 흡수스펙트럼 피크보다 더 짧은

④

(14)

물질의 자기적 성질에 관한 다음 설명 중 옳은 것은?

가.

큐리의 법칙에 의하면 자화율은 온도에 반비례한다, . 나 자화율은 전자의 수에는 무관하다. .

다 홑전자. (unpaired electron)가 없는 물질은 항상 반자성이다 라 자화율은 물질의 고유성질이며 압력에 따라 변하지 않는다. , .

가 나,

① ② 다 라, ③ 나 라, ④ 가 다,

문제 28

다음은 염화납(PbCl2)을 물에 녹였을 때 평형반응식이다. PbCl2(s)

⇄

Pb²⁺²⁺²⁺²⁺(aq) + 2Cl^-^-^-^-(aq)

순수한 물에서 염화납의 용해도곱 (

K

sp) ?은 단, 순수한 물에서 염화납의 용해도는 이다

4.44g/L . 3.50 x 10

① ²²²² ② 4.10 x 10^-6^-6^-6^-6 ③ 8.75 ④ 1.64 x 10^-5^-5^-5^-5

문제 29

다음 반응에 대하여 측정한 반응의 초기속도는 아래 표와 같다.

2MnO4----

+ 5H2C2O4 + 6H⁺⁺⁺⁺ → 2Mn²⁺²⁺²⁺²⁺ + 10CO2 + 8H2O

[MnO4----]0 [H2C2O4]0 [H⁺]0 초기 속도(mol L

․

^-1^-1^-1^-1·s^-1^-1^-1^-1) 0.001 0.001 1.0 2×10^-3

0.002 0.001 1.0 8×10^-3 0.002 0.002 1.0 1.6×10^-2 0.002 0.002 2.0 1.6×10^-2

이 반응의 속도법칙을 고려할 때 반응속도상수의 단위는?

mol L

①

․

^-1^-1^-1^-1 ② s^-1^-1^-1^-1 ③ L mol

․

^-1^-1^-1^-1

․

s^-1^-1^-1^-1 ④ L²²²²

․

mol^-2^-2^-2^-2

․

s^-1^-1^-1^-1

(15)

전기분해 전지 I 과 전기분해 전지 II 를 직렬로 연결하여 20 분 동안 전류를 흘려주었다 . 전지 I 에서는 AgNO

3

(aq) 의 용액으로부터 0.67g 의 은 (Ag) 이 석출되었고 전지 , II 에서 는 Cu(NO

3

)

2

(aq) 의 용액으로부터 구리 (Cu) 가 석출되었다 흘려준 전류 . (A) 와 전지 II 에 서 석출된 구리의 양 (g) 에 가장

가까운

것은?

0.5 A, 0.2 g

① ② 0.5 A, 0.4 g

0.5 mA, 0.2 g

③ ④ 0.5 mA, 0.4 g

문제 31

보어 모델에 따르면 원자의 반지름은 주양자수의 제곱에 비례하고 핵전하에 반비례한다.

sss

s 오비탈의 모양을 고려할 때 리튬 원자의 반지름은 수소 원자 반지름의 몇 배 정도라고 볼 수 있을까?

0.3

① ② 1.3 ③ 2 ④ 3

문제 32

아스피린 (MW = 180), 타이레놀 (MW =151), 애드빌 (MW = 206) 중의 하나로 생각되 는 물질을 발견하였다 이 물질. 10.0 g을 에탄올 250 mL에 녹여 밀도와 끓는점을 측정한 결과 용액의 밀도는, 0.800 g/mL, 끓는점은 78.80 ^oC 이었다 이 물질은 에탄올 용액에서. 단일 분자 상태로 존재한다 순수한 에탄올의 밀도는. 0.789 g/mL, 끓는점은 78.50 ^oC, 끓 는점 오름 상수 (Kb)는 1.22 K·kg/mol이다 이 물질은. ?

아스피린

① ② 타이레놀

애드빌

③ ④ 주어진 정보로는 알 수 없음

문제 33

어떤 행성의 대기가 CH4 와 H2 만으로 되어있다 그 행성 표면에서의 대기의 압력은. 10 기압이고 온도는 500 K이다 이 조건에서 대기의 밀도가. 0.0020 g/cm³일 때 이 행성 대 기 중 H2의 몰분율은 대기의 기체는 이상기체로 가정한다? .

0.44

① ② 0.21 ③ 0.79 ④ 0.56

(16)

아래 그림은 일정 온도에서 두 액체 성분 A, B 를 혼합하여 만든 용액들의 증기압을 성 분 A의 몰 분율에 대하여 나타낸 것이다 이 그림에 관한 다음 설명 중 옳지. 않은 것은?

순수한 액체의 경우, A가 B 보다 휘발성이 크다.

①

이 용액은 라울의 법칙에서 음의 편차를 보이고 있다.

②

분자간 인력은 분자간 인력이나 분자간 인력보다 더 크다

A-B A-A B-B .

③

의 몰 분율이 인 용액은 순수한 액체 나 보다 낮은 온도에서 끓는다

A 0.4 A B .

④

문제 35

의

1.0 M CuSO4 용액에서 두 백금 전극을 사용하여 일정한 전위차를 가하여 Cu를 한쪽 전극에 석출시켰다 환원전극의 전위와 전류를 옳게 나타낸 것은. ? (그림에서 실선은 전극 전위를 점선은 전류를 나타낸다 환원전극전위는 증가하는 쪽이 음이다, . .)

① ②

전 류

전 극 전 위

시간

전 류

전 극 전 위

시간

③ ④

전 류

전 극 전 위

시간

전 류

전 극 전 위

시간

(17)

H2O에 350 nm의 빛을 쪼이면 397 nm에서 라만(Raman) 피크가 관측된다 만일. 300 nm 의 빛을 사용한다면 관측되는 라만 피크의 파장은?

322 nm

① ② 334 nm ③ 347 nm ④ 354 nm

문제 37

다음 중 pH가 가장 높은 것은? 1.0 M NaNO

① 2 (HNO2의 pKa =3.4) 1.0 M KH

② 2PO4 (H3PO4의 pKa1, pKa2, pKa3는 각각 2.1, 7.2, 12.3) 1.0 M NaHCO

③ 3 (H2CO3의 pKa1, pKa2는 각각 6.4, 10.3) 1.0 M ClCH

④ 2COONa (ClCH2COOH의 pKa = 2.9)

문제 38

다음은 물질 A와 물질 B의 혼합물에 대한 온도 조성의 상평형 그림이다- . 310 K에서 B 의 몰분율(XB)이 0.1 인 혼합물이 있다 온도를 일정하게 유지하면서 이 혼합물에 물질. B 를 더 가하여 XB =0.9 가 되었다 다음의 설명 중 옳지. 않은 것은?

X

① B=0.1 일 때 고체상과 액체상의 물질의 양은 비슷하다. X

② B=0.4 일 때 혼합물의 녹는점이 가장 낮다. X

③ B=0.6 일 때 액체상 용액은 거의 물질 B 이다. X

④ B=0.9 일 때 액체상의 A, B 몰분율은 서로 비슷하다.

(18)

아래 식은 기체의 상태를 설명하는 반데르발스 상태식이다 이 식은 이상기체의 성질에서. 벗어나는 실제기체들의 상태를 근사적으로 설명하는데 자주 이용된다 여기서 상수. a 와 는 각각 압력과 부피를 보정해 주는 반데르발스 계수라고 하며 온도에는 무관하지만 b

기체의 종류에 따라 다르게 주어진다 다음 중. b 가 가장 클 것으로 예상되는 기체는?

(

P

-

n

²

a

V

² ^{) (}

V

-

n b

) =

n R T

CCl

① 4 ② H2O ③ O2 ④ HCl

문제 40

원자들의 전자배치가 다음과 같이 주어진다 이 원자들의. +2 산화상태 화합물이 물에 녹 았을 때 무색을 나타낼 것으로 예측되는 것은?

껍질

K (n=1) L 껍질(n=2) M 껍질(n=3) N 껍질(n=4)

① 2 8 18 1

② 2 8 18 2

③ 2 8 16 2

④ 2 8 14 2

---

단답형 문제 1

점 (6 )

다음 전지의 전지전압이 25°C에서 0.540 V로 측정되었다 이 값을 이용하여 염화은의. 용해도곱상수(

K

sp)의 값을 유효숫자 두 자리로 쓰시오. 단, Ag⁺+ e^-→ Ag(s) 와

Ni²⁺+ 2e^-→ Ni(s) 반응의 표준 환원전극전위는 각각 0.800, -0.230 V 이다. Ni(s)| Ni²⁺(0.001 M),HCl(1.00 M)|| HCl(1.00M)|AgCl(s)|Ag(s)

단답형 문제 2

점 (6 )

다음 다단계 반응에서 얻어지는 주생성물의 구조를 그리시오.

1. CH 3 NO 2 , KOH, MeOH 2. Pt, H 2

3. HNO 2 O

주생성물

(19)

점 (6 )

우리 몸의 세포는 농도차를 거슬러 이온을 수송하기 위해서 ATP 에 저장된 자유에너지 를 사용한다 근육세포 안의. K⁺의 농도가 0.15 mM 이고 세포 밖의 K⁺⁺⁺⁺의 농도가 0.0050

이라고 할 때 의

mM 1.0 µmol K⁺ 이온을 세포막을 통과하여 세포 안으로 수송하는데 필 요한 에너지(mJ)를 유효숫자 두 자리로 구하시오 이 과정은 일정한 온도. (37^oC)와 압력에 서 진행된다 단 이온 수송이 일어나는 동안 세포 안과 밖의. K⁺⁺⁺⁺의 농도는 일정하다고 가 정한다.

단답형 문제 4

₍₆ _점₎

아래 그림과 같이 +1가 양전하와 -1가 음전하가 1차원 공간에서 무한히 늘어서 있는 경 우를 가정하자 차원 결정(1 ). 인접한 전하 사이의 거리는 2.5 Å이고 전하 사이에는 쿨롱, 에너지만 작용한다. 두 전하 q1, q2 가 거리 r 만큼 떨어져 있을 때 쿨롱에너지 V(r)=(9.0x10⁹⁹⁹⁹ N m

․

²²²²/C²²²²)(q1q2/r) 이다 이 결정에서 전하를 하나 제거할 때 필요한 최소. 에너지를 유효숫자 두 자리로 나타내시오.

( 이다.)

단답형 문제 5

_{(6 )}_점

음이온 교환 수지를 이용하면 다음 3개의 아미노산을 분리할 수 있다. 3개 아미노산 혼합 물을 음이온 교환 수지가 들어 있는 컬럼에 넣은 후, NaCl 수용액으로 씻으면 분리되어 나오는 아미노산을 순서대로 쓰시오.

NH

₂

H

₂

N CO

₂

H CO

₂

H

₂

N CO

₂

H H

₂

N CO

₂

H

NMe

₃

I II III

음이온 교환수지

---

(20)

점 (21 )

아래 물질 AAAA를

m

-chloroperbenzoic acid (ClC6H4CO3H, m-CPBA)로 산화시켰더니 BBBB와 같은 물질이 얻어졌다.

화합물 AAAA를 D2O 용매에 녹이고 ¹¹¹¹H NMR을 측정한 결과 아래의 표와 같이 2.08 ppm

피크 피크 피크 피크 의 네 가지 피크가

( A), 5.68 ppm ( B), 8.46 ppm ( C), 9.17 ppm ( D) 보였다.

화합물

(1) BB의BB ¹H NMR 스펙트럼은 화합물 AAAA와는 달리 5개의 피크 군이 아래 표와 같 이 나타났다 답안지의 빈 칸에 각 피크의 모양과 상대적 크기를 답안지에 쓰시오. (10 점).

이 반응에서 생성된 화합물

(2) BB를 키랄 고정상을 가지는BB HPLC 컬럼을 통해 분석하였 더니 크로마토그램에 세 개의 피크(B-1, B-2, B-3)가 나왔다 이 세 개의 피크에 들어. 있는 화합물의 구조를 그리고 상대적인 양을 답안지에 쓰시오 단 가장 많은 양의 화합( 물 화합물( B-1)을 100으로 하시오) (11 ).점

피크 A (2.08 ppm)

피크 B (5.68 ppm)

피크 C (8.46 ppm)

피크 D (9.17 ppm)

피크의 모양 단일선

(singlet)

단일선 (singlet)

이중선 (doublet)

이중선 (doublet) 피크의 상대적

크기 3 2 2 2

피크 E (2.71 ppm)

피크 F (5.79 ppm)

피크 G (6.08 ppm)

피크 H (8.64 ppm)

피크 I (9.04 ppm) 피크의 모양

피크의 상대적 크기

(21)

풀이형 문제 2

_{(17 )}_점

소듐(Na) 원자와 염소(Cl) 원자가 기체상태에서 만나 NaCl을 만드는 반응을 생각해보자. 소듐의 1차이온화에너지(IE)는 496 kJ/mol, 전자친화도(EA)는 52.9 kJ/mol, 염소의 1차이 온화에너지는 1251 kJ/mol, 전자친화도는 349 kJ/mol이다 두 전하. q1, q2 가 거리 r 만큼 떨어져 있을 때 쿨롱에너지 V(r)=(9.0x10⁹⁹⁹⁹ N m

․

²²²²/C²²²²)(q1q2/r) 이다.

소듐 원자와 염소 원자가 무한대 거리에 떨어져 있는 상태의 에너지를 으로 할 때

1-a. 0 ,

원자간 거리(r)에 대한 소듐 원자(Na)와 염소 원자(Cl) 계의 에너지 변화를 답안지에 정 성적으로 그리시오.(5 )점

소듐 이온

1-b. (Na⁺)과 염소 이온(Cl^-) 계의 거리(r)에 대한 에너지 변화를 1-a 답안지에 함께 정성적으로 나타내시오. (1-a의 그래프를 실선, 1-b 의 그래프를 점선으로 구별하여 나타낼 것)(5 )점

소듐 원자와 염소 원자가 무한대 거리에서 서로 접근하다가 어떤 거리

2. (rc)에서 전자를

주고받아 이온이 생성된다 이 거리. (rc)를 구하시오.(7 )점

화합물 B-1 화합물 B-2 화합물 B-3

구조 각 점 ( 3 )

상대적 양 각 점

( 1 ) 100

(22)

점 (10 )

자기 조립(self assembly)이란 단분자들이 상호작용을 통해 서로 결합하여 안정적이고 규 칙적인 거대분자를 형성하는 것을 의미한다 금속이 포함된 거대분자의 자기 조립은 금속. 과 리간드 사이의 배위 결합을 통하여 이루어질 수 있는데 선형 및 굽은 형 단분자들의, 적절한 배열로부터 예측 가능한 규칙적 구조가 만들어지게 된다.

예를 들어, Pd 이온은 리간드와 다음과 같은 자기 조립 반응을 통하여 거대분자를 형성 할 수 있다. (Pd 이온의 배위구조는 평면사각형이다.)

H₂N Pd NH₂

ONO2 ONO2

4mol + 4mol

N N

[A]

⁸⁺

(NO

₃^-

)

₈

생성물인

(1) [AAA]A ⁸⁺(NO3-)8의 양이온 AAAA에서 Pd 이온의 d-오비탈 갈라짐 양식과 전자배치 를 그리시오.(7 )점

양이온 의 구조를 그리시오 점

(2) A .(3 )

풀이형 문제 4

점 (10 )

망간의 산화물을 함유하는 원광시료 0.200g의 망간 함량을 분석하기 위하여 먼저 시료에,

의 황산암모늄철 을 첨가하여

50.0 mL 0.100 M (II) MnO2를 Mn²⁺²⁺²⁺²⁺로 환원하였다 환원이 완. 결된 후 남은 철(II) 이온을 산성용액에서 0.020 M KMnO4 용액으로 적정하니 종말점까 지 15.0 mL가 소비되었다 시료 내 망간이 모두. MnO2로 존재한다고 할 때 원광시료 내 망간 산화물의 백분율(%)을 구하여 소수점 아래 첫째 자리까지 쓰시오 실험과정에서 일. 어나는 반응의 미완성 균형 맞추지 않은 반응식은 아래와 같다( ) .

Fe²⁺ + MnO2 + H⁺ → Fe³⁺ + Mn²⁺ + H2O Fe²⁺ + MnO4- + H⁺ → Fe³⁺ + Mn²⁺ + H2O

(23)

점 (12 )

단분자 반응에 관한 린드만(Lindemann) 메커니즘은 다음과 같은 단분자 반응의 농도 의 존성을 설명하기 위하여 개발되었는데 반응속도론과 반응메커니즘간의 관계를 이해하는 데 좋은 예를 제공한다.

A → P

이 메커니즘에 따르면 반응물은 충돌에 의하여 반응에 필요한 에너지를 얻는다 즉 반응. 분자 A는 다른 분자와의 충돌에 의해서 활성화된다 활성화된 분자. A^*는 충돌에 의하여 에너지를 잃고 원래 상태로 돌아가거나 생성물 P로 된다 반응메커니즘은 다음과 같은. 단계를 포함한다. k1, k2, k3는 각 단계의 반응 속도상수를 나타낸다.

A

+

A

─ ─

k

→₁

A

^*+

A

^*+

A

─ ─

k

→₂

A

+

A

^*──

k

→₃

P

충분한 시간이 경과하여 활성화 반응물의 농도

(1) [A^*]가 일정하게 유지된다고 할 때,

생성물의 생성속도(

v

)를 속도 상수와 반응물의 농도를 사용하여 나타내시오.(8 )점

반응물의 농도가 가 매우 클 때 나 매우 작을 때의 생성물의 생성 속도식을 각각

(2) ( ) , ( )

구하시오. (4 점)

(24)

고 반2

문항번호 정답

1 3

2 4

3 4

4 1

5 2

6 4

7 4

8 3

9 1

10 2

11 3

12 2

13 1

14 2

15 3

16 3

17 3

18 4

19 2

20 3

21 2

22 1

23 3

24 2

25 2

26 3

27 4

28 4

29 4

30 1

31 4

32 3

33 4

34 4

35 2

36 2

37 1

38 3

39 1

40 2

(25)

1.7 × 10^-10

단답형 문제 2

O

단답형 문제 3

8.8 mJ

단답형 문제 4

1.3 x 10^-18 J

단답형 문제 5

III > I > II

III > I > IIIII > I > II III > I > II

풀이형 문제 1

(1)

이 반응에서는 아래와 같은

(2) B-a, B-b, B-c, B-dB-a, B-b, B-c, B-dB-a, B-b, B-c, B-dB-a, B-b, B-c, B-d 네 개의 화합물이 같은 확률로 생성된다 그런데. B-bB-b와 B-cB-bB-b B-cB-c는 서로 동일한 화합물이므로 결국B-c (S,S) configuration을 갖는 B-aB-aB-aB-a, (R,S) configuration을 갖는 메조 화합물 (B-bB-bB-bB-b, B-cB-cB-cB-c), (R,R) configuration을 갖는 B-dB-dB-d 입체이성질체들이B-d chiral column을 통과하면서 분리되어 1:2:1의 피크세기를 나타내게 된다. (화합물 B-1 = B-b = B-c)

피크 E (2.71 ppm)

피크 F (5.79 ppm)

피크 G (6.08 ppm)

피크 H (8.64 ppm)

피크 I (9.04 ppm) 피크의 모양 singletsingletsingletsinglet doubletdoubletdoubletdoublet doubletdoubletdoubletdoublet doubletdoubletdoubletdoublet doubletdoubletdoubletdoublet 피크의 상대적 크기 3333 1111 1111 2222 2222

(26)

화합물 B-1 은 B-b 또는 B-c, 화합물 B-2는 B-a, 화합물 B-3는 B-d 구조를 갖는다. 상대적 양은 화합물 B-1(100), 화합물B-2(50), 화합물B-3(50).

풀이형 문제 2

(1)

r V

0

r V

0

(2)

쿨롱 인력에 의한 안정화 에너지 = (9.0 x 10

⁹

Nm

²

/C

²

)(q

1

q

2

/r) 가

와 의 차이와 같아질 때 전자의 이동이 일어나 이온결합이 이루어진다

IE(Na) EA(Cl) .

(9.0 x 10

⁹

Nm

²

/C

²

)(q

1

q

2

/r

c

) = IE(Na) - EA(Cl)

= 496 kJ/mol - 349 kJ/mol = 147 kJ/mol = 2.44 x 10

^-19

J

r

c

= (9.0 x 10

⁹

)(1.60 x 10

^-19

)

²

/(2.44 x 10

^-19

) = 9.4 x 10

^-10

m = 9.4 Å

(27)

풀이형 문제 3

(1)

(2)

Pd NH2 H₂N

N N

N Pd NH2

N H₂N

N

N Pd

Pd H2N

N NH₂

N NH₂ H2N

8+

풀이형 문제 4

반응식을 완성하면

2Fe²⁺ + MnO2 + 4 H⁺ → 2 Fe³⁺ + Mn²⁺ + 2 H2O 5Fe²⁺ + MnO4- + 8 H⁺ → 5 Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4 H2O 의 총 밀리몰 수

Fe(II) = 50 mL × 0.1 M = 5

남은 Fe(II) 밀리몰 수 = 소비된 MnO4- 밀리몰 수 × 5 = 0.02 × 15 × 5 = 1.5 MnO2와 반응한 Fe(II) 밀리몰 수 = 5 - 1.5 = 3.5

시료 내 MnO2 밀리몰 수 = Fe(II) 밀리몰 수 × 1/2 = 3.5 × 1/2 = 1.75 시료 내 MnO2 의 무게 =MnO2의 몰질량 (mg/mmol) × MnO2의 밀리몰 수

= 86.94 mg/mmol × 1.75 mmol = 152.1 mg 시료 내 MnO2 백분율 = [MnO2 무게 시료 무게/ ] × 100

= [152.1 mg/200 mg] × 100 = 76.176.176.176.1 %

(28)

(1)

v

=

d

[

P

]

dt

⁼

k

₃[

A

^*]

d

[

A

^*]

d t

⁼

k

₁[

A

][

A

] -

k

₂[

A

][

A

^*] -

k

₃[

A

^*]이다. [A^*]가 시간에 대해 일정하므로

d

[

A

^*]

d t

^{= 0}이고 따라서 [

A

^*] =

k

₁[

A

]²

k

₂[

A

] +

k

₃ 이다.

v

=

d

[

P

]

d t

⁼

k

₃

k

₁[

A

]²

k

₂[

A

] +

k

₃

(2)

가 가 매우 클 때

( ) [A] ,

k

2[A]

≫ k

3 이므로

v

=

d

[

P

]

dt

⁼

k

₃

k

₁

k

₂ ^[

A

]

나 가 매우 작을 때

( ) [A] ,

k

2[A]

≪ k

3 이므로

v

=

d

[

P

]

d t

⁼

k

₁[

A

]²