[소방공무원 경채 화학개론] 25년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

액체 질소는 액화 공기에서 얻어지며, 냉동 물품 보관이나 저온 실험에 이용된다. 77K 액체 질소의 밀도 $0.8\,\mathrm{g/cm^3}$를 [$\mu\mathrm{g/m^3}$] 단위로 바르게 나타낸 것은?

$8\times10^{-11}$

$8\times10^{-8}$

$8\times10^{8}$

$8\times10^{11}$

다음 표는 3가지 원자 또는 이온에 대한 자료이다. ㉠과 ㉡은 각각 양성자 수, 중성자 수 중 하나이다. $a+b+c$는? (단, X~Z는 임의의 원소 기호이다.)
원자 또는 이온
전자 수
㉠
㉡
X+
$a$
$2a$
$c$
Y
$b$
5
4
Z−
10
10
$3c$

9

10

11

12

<보기>에서 분자 간 힘을 모두 고른 것은?
<보 기>
ㄱ. 수소 결합
ㄴ. 런던 분산력
ㄷ. 배위 결합
ㄹ. 원자가 결합
ㅁ. 쌍극자-쌍극자 인력

ㄱ, ㄴ, ㄹ

ㄱ, ㄴ, ㅁ

ㄱ, ㄷ, ㅁ

ㄴ, ㄹ, ㅁ

동물 사료나 비료, 고분자 제조에 사용되는 요소 (NH2)2CO 20g에 포함된 질소 원자의 수는? (단, 요소의 몰 질량은 60이고, 아보가드로의 수는 $6.0\times10^{23}$으로 간주한다.)

$2.0\times10^{23}$

$4.0\times10^{23}$

$6.0\times10^{23}$

$8.0\times10^{23}$

다음 학생들의 메신저 대화에서 과학적 사실로 옳지 않은 부분은?
[2025 예비소방관-화학개론 톡방]
학생 A: 요즘 고해상도 OLED 또는 QLED TV를 보면 원자 또는 분자의 에너지가 양자화되어 있다는 사실이 실생활에서도 중요하게 사용되는 것 같아.
예전 과학자들이 처음 이 사실을 발견했을 때 얼마나 놀랐을까? ㉠ 가시광선 스펙트럼에서 관찰되는 선들의 파장을 몇 개의 정수로 표현할 수 있는 뤼드베리(Rydberg)식은 당시 매우 놀랍고도 당황스러웠을 거야.
학생 B: 맞아. ㉡ 보어(Bohr)가 원자 내 전자의 에너지가 양자화되었다는 사실을 수소 원자 이론 모형을 통해 제시했을 때도 많은 사람들이 믿지 않았어.
보어의 원자 모형은 두 개의 전자를 가진 원자의 스펙트럼을 설명하지 못했고, 이후에 ㉢ 하이젠베르크(Heisenberg)에 의해서 입자의 질량을 파동으로 표현할 수 있는 물질파에 대한 공식이 제시되면서 크게 발전했어.
학생 C: 그래. 특히, ㉣ 슈뢰딩거(Schrödinger)는 파동 함수와 에너지 준위를 구할 수 있는 슈뢰딩거 방정식을 제안해서 많은 연구자의 주목을 받았지.
우리가 책에서 배운 과학 이론이 현대 기술 발전의 기초가 되었다는 사실을 알게 되니 과학을 더 열심히 공부하고 싶어졌어.

㉠

㉡

㉢

㉣

다음은 수소 원자 두 개의 핵간거리를 퍼텐셜 에너지 함수로 나타낸 그림이다. 수소 분자의 화학결합이 형성되는 최적의 지점으로 옳은 것은?

A

B

C

D

다음은 $\mathrm{SO_4^{2-}}$이온의 루이스(Lewis) 구조를 나타낸 그림이다. $\mathrm{SO_4^{2-}}$이온 내 황과 산소 원자의 형식전하가 모두 옳은 것은?

황 원자 형식전하 / 단일결합 산소 원자 형식전하 / 이중결합 산소 원자 형식전하

0 / −1 / 0

0 / −1 / 1

2 / 1 / −1

2 / 1 / 0

다음은 각 이온화합물의 핵간거리를 나타낸 것이다. 이를 바탕으로 LiI의 핵간거리를 계산한 것으로 옳은 것은?
LiCl 240pm
KCl 315pm
KI 350pm

275pm

300pm

325pm

350pm

다음 그림은 마그네슘과 산소로부터 산화마그네슘이 생성되는 과정에서 발생하는 에너지 변화의 일부를 나타낸 것이다. 그림에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 모두 고른 것은?

<보 기>
ㄱ. Mg($s$)의 1차 이온화 에너지와 2차 이온화 에너지의 합은 $E_1$이다.
ㄴ. O2−($g$)의 전자친화도는 $E_2$이다.
ㄷ. MgO($s$)의 격자에너지는 $E_3$이다.

ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

분자식, 전자쌍 배열, 혼성 궤도함수가 모두 바르게 나열된 것은?
분자식 / 전자쌍 배열 / 혼성 궤도함수

CO2 / 선형 / $sp$

BF3 / 삼각평면 / $sp^3$

CH4 / 사면체 / $sp^2$

SF6 / 팔면체 / $dsp^3$

다음은 B2 분자에 대한 궤도함수 에너지 준위 도표이다. B2 분자의 결합 차수와 자기성이 옳게 연결된 것은?

결합 차수 / 자기성

0 / 상자기성

0 / 반자기성

1 / 상자기성

1 / 반자기성

다음은 암모니아와 아세톤의 구조식이다.

두 유기 화합물에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 모두 고른 것은?
<보 기>
ㄱ. 암모니아는 분자 사이에 수소 결합을 한다.
ㄴ. 아세톤에서 수소를 제외한 원자들은 동일 평면에 있다.
ㄷ. 비공유 전자쌍은 암모니아에 2쌍, 아세톤에 4쌍이 있다.

ㄴ

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음의 핵붕괴 반응으로 생성된 ㉮에 해당하는 것으로 옳은 것은?
${}^{38}_{19}\mathrm{K}\rightarrow{}^{38}_{18}\mathrm{Ar}\;+$ ㉮

$\alpha$ 입자

$\beta$ 입자

양전자

감마선

착이온 $\mathrm{[Cr(CN)_6]^{4-}}$에 존재하는 홀전자 수로 옳은 것은? (단, Cr의 원자 번호는 24번이고, CN은 저스핀(low spin) 전자 배치를 유도한다.)

2

3

4

5

벤젠(Benzene), 다이에틸 에터(Diethyl ether), 아세톤(Acetone) 내에 존재하는 탄소-탄소 시그마($\sigma$) 결합의 총 개수는?

10

11

12

13

<보기>에서 케톤, 카복실산, 알데하이드 작용기를 가진 분자 각각의 총 수를 옳게 나열한 것은?
<보 기>
케톤 / 카복실산 / 알데하이드

1 / 2 / 2

1 / 3 / 2

2 / 2 / 1

2 / 3 / 1

<보기>는 실생활에서 반응 속도에 영향을 주는 사례이다. 이 중 반응 속도에 영향을 미치는 요인이 나머지와 다른 것은?
<보 기>
ㄱ. 장작을 잘 타게 하기 위해 도끼로 장작을 가늘게 쪼갠다.
ㄴ. 강철솜은 공기 중에서는 잘 타지 않지만 순수한 산소 속에서는 불꽃을 내면서 연소한다.
ㄷ. 연탄가스에 중독된 환자는 고압의 산소를 이용하여 치료한다.
ㄹ. 농도가 높은 산성비가 내리면 대리석(CaCO3)으로 된 건축물이나 조각품의 부식이 빨라진다.

ㄱ

ㄴ

ㄷ

ㄹ

25℃에서 염을 녹인 수용액의 pH가 7보다 큰 것은?

0.1M NaHCO3($aq$)

0.1M KHSO4($aq$)

0.1M NH4Cl($aq$)

0.1M NaNO3($aq$)

다음 그림은 25℃에서 서로 다른 농도의 CH3COOH 수용액 (가)와 (나)를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, CH3COOH의 몰 질량은 60이고, 온도 변화에 따른 수용액의 밀도 변화와 물의 증발은 무시한다.)
<보 기>
ㄱ. 수용액에 녹아 있는 CH3COOH의 질량은 (가)가 (나)보다 작다.
ㄴ. 퍼센트 농도는 (가)가 (나)보다 높다.
ㄷ. 온도를 높여도 (가)의 퍼센트 농도는 변하지 않는다.
ㄹ. 온도를 높이면 (나)의 몰랄 농도는 낮아진다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄷ, ㄹ

다음 표는 25℃에서 A($aq$)와 B($aq$)에 대한 자료이다. 몰 질량은 A가 B의 4배이다. $V$는?
수용액
A($aq$)
B($aq$)
용질의 질량(g)
$w$
$w$
몰 농도(M)
0.5
$x$
부피(mL)
$V$
$y$

$\frac{1}{4}xy$

$\frac{1}{2}xy$

$\frac{3}{4}xy$

$xy$

2.0mL의 기포가 7℃, 6.0atm인 호수 바닥에서 28℃, 1.0atm인 물의 표면으로 떠올랐다. 기포의 최종 부피[mL]는? (단, 기포는 이상 기체 법칙을 따른다.)

5.60

11.2

12.9

48.0

자동차 에어백에 사용되는 아자이드화 소듐(NaN3)은 충돌이 발생할 때 다음과 같이 분해된다.
$\mathrm{2NaN_3}(s)\rightarrow\mathrm{2Na}(s)+\mathrm{3N_2}(g)$
분해로 생성된 질소 기체는 순간적으로 에어백을 팽창시킨다. NaN3 65.0g의 분해로 인해 87℃, 1,520mmHg에서 생성된 N2의 부피[L]는? (단, 아자이드화 소듐의 몰 질량은 65.0, 760mmHg는 1atm, 기체 상수는 $0.08\,\mathrm{L\cdot atm/(K\cdot mol)}$로 간주한다.)

14.4

21.6

36.0

43.2

다음 열화학 반응식을 이용하여 SO2 96.0g이 SO3로 변환될 때 열[kJ]의 변화량은? (단, SO2의 몰 질량은 64.0으로 간주한다.)
$\mathrm{2SO_2}(g)+\mathrm{O_2}(g)\rightarrow\mathrm{2SO_3}(g)\qquad\Delta H=-198\,\mathrm{kJ}$

−297.0

−148.5

+148.5

+297.0

다음 그림은 C($s$)와 O2($g$)로부터 1mol의 CO2($g$)가 생성되는 과정의 엔탈피 변화를 나타낸 것이다.

위의 그림을 활용하여 다음 반응의 엔탈피 변화를 계산한 것으로 옳은 것은?
$\mathrm{C}(s)+\frac{1}{2}\mathrm{O_2}(g)\rightarrow\mathrm{CO}(g)$

−676kJ

−393kJ

−283kJ

−110kJ

다음은 질소와 수소로부터 암모니아를 만드는 열화학 반응식이다. 이 반응이 40.0atm의 일정 압력에서 진행되고 부피 변화가 −2.00L일 때 $\Delta E$[kJ]는?
(단, 1L·atm = 101J이고, 계산 결과는 소수점 둘째 자리에서 반올림한다.)
$\mathrm{N_2}(g)+\mathrm{3H_2}(g)\rightarrow\mathrm{2NH_3}(g)\qquad\Delta H=-92.2\,\mathrm{kJ}$

−100

−92.2

−84.1

−8.1

다음 표는 주기율표 3주기 바닥상태 원자 A~C에 대한 자료이다.
원자
A
B
C
홀전자 수
3
2
2
2차 이온화 에너지(kJ/mol)
1,903
2,251
1,577
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 모두 고른 것은? (단, A~C는 임의의 원소 기호이다.)
<보 기>
ㄱ. 양성자 수가 가장 큰 원자는 B이다.
ㄴ. 전자가 느끼는 유효 핵전하는 B > A > C이다.
ㄷ. 1차 이온화 에너지는 B > A > C이다.

ㄱ

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 분자들의 분자량과 끓는점을 조사한 표이다.
분자식
CH3OH
CH3OCH3
HBr
Br2
I2
분자량
32
46
81
160
254
끓는점(℃)
65
−24
−66
59
184
위의 표를 해석한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 모두 고른 것은?
<보 기>
ㄱ. 분자 사이의 인력은 Br2가 HBr보다 크다.
ㄴ. I2는 Br2보다 분자량이 커서 끓는점이 높다.
ㄷ. CH3OH의 끓는점이 CH3OCH3보다 높은 것은 수소 결합 때문이다.

ㄴ

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

벤젠 100.0g에 미지 화합물 5.0g을 녹여 만든 용액의 어는점을 측정하였더니 4.48℃였다. 미지 화합물의 몰 질량[g/mol]은? (단, 순수한 벤젠의 녹는점은 5.5℃, 벤젠의 어는점 내림 상수는 5.1℃/m로 간주한다.)

25

30

250

300

다음은 A와 B가 반응하여 C를 생성하는 화학 반응식과 반응 속도식이다.
$\mathrm{2A}(g)+\mathrm{B}(g)\rightarrow\mathrm{2C}(g)\qquad v=k[\mathrm{A}]$
다음 그림은 강철 용기에 일정량의 A($g$)와 B($g$)를 넣고 반응시킬 때 반응 시간에 따른 B($g$)의 농도를 나타낸 것이다.

이들에 관한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 모두 고른 것은? (단, 온도는 일정하다.)
<보 기>
ㄱ. 반응 시간이 2분일 때 생성된 C의 농도는 6M이다.
ㄴ. 반감기는 1분이다.
ㄷ. 순간 반응 속도는 1분일 때가 4분일 때의 16배이다.

ㄱ

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 A가 B로 분해되는 화학 반응식이다.
$\mathrm{A}(g)\rightleftarrows\mathrm{2B}(g)$
2L 부피의 강철 용기에 A($g$) 0.2mol을 넣고 반응시켜 평형에 도달하였을 때 A($g$)는 0.1mol이었다.
이에 관한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 모두 고른 것은?
<보 기>
ㄱ. 평형 상태에서 B($g$)의 양은 0.2mol이다.
ㄴ. 평형 상수($K$)는 0.2이다.
ㄷ. 초기 양이 A($g$) 0.2mol, B($g$) 0.2mol인 경우, 역반응 쪽으로 반응이 진행된다.

ㄱ

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

평형 상태에 있는 다음 열화학 반응에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
$\mathrm{N_2}(g)+\mathrm{2O_2}(g)\rightleftarrows\mathrm{2NO_2}(g)\qquad\Delta H=66\,\mathrm{kJ}$

정촉매를 넣어주면 정반응 쪽으로 평형이 이동한다.

온도를 높이면 정반응 쪽으로 평형이 이동한다.

일정한 온도에서 압력을 감소시키면 역반응 쪽으로 평형이 이동한다.

일정 부피에서 Ar($g$)를 반응 혼합물에 첨가해도 평형은 이동하지 않는다.

25℃에서 0.05M A(OH)2($aq$)의 pH로 옳은 것은? (단, A(OH)2는 강염기이고, 25℃에서 물의 이온화곱 상수($K_\mathrm{w}$)는 $1\times10^{-14}$이다.)

1

2

12

13

다음은 중화 반응 실험 결과이다. 이에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 열손실은 없다.)
실험
1M HCl($aq$)의 부피[mL]
NaOH($aq$)의 부피[mL]
혼합 용액의 액성
(가)
5
5
산성
(나)
10
20
중성
(다)
15
10

혼합 전 NaOH($aq$)의 몰 농도는 0.5M이다.

(가)에서 NaOH($aq$) 5mL를 첨가하면 넣기 직전에 비해 혼합 용액의 온도는 올라간다.

(나)에서 구경꾼 이온은 존재하지 않는다.

(다)의 용액에 메틸 오렌지 지시약을 넣으면 수용액은 붉은색이 된다.

25℃에서 AB염의 용해 반응에 대한 설명 중 옳지 않은 것은? (단, AC와 DB는 100% 이온화된다.)
$\mathrm{AB}(s)\rightleftarrows\mathrm{A^+}(aq)+\mathrm{B^-}(aq)\qquad K_\mathrm{sp}=1\times10^{-10}$

25℃에서 AB의 용해도는 $1\times10^{-5}$mol/L이다.

0.01M AC수용액에 AB염을 녹이면 AB의 용해도는 증가한다.

A+($aq$)과 착이온을 형성하여 안정화될 수 있는 과량의 리간드를 용액에 넣어주면 AB의 용해도는 증가한다.

0.002M AC 0.5L와 0.002M DB 0.5L를 혼합하여 용액을 만들면 AB의 침전이 형성된다.

1atm에서, 벤젠이 고체에서 액체로 상 전이를 할 때 엔트로피의 변화($\Delta S$)를 계산한 것으로 옳은 것은? (단, 벤젠의 몰 용융열은 10.9kJ/mol이고, 1atm에서 벤젠은 5.5℃에서 녹는다.)

1.98J/(K·mol)

39.1J/(K·mol)

1.98kJ/(K·mol)

39.1kJ/(K·mol)

$\mathrm{Au^{3+}}(aq)+3e^-\rightarrow\mathrm{Au}(s)$ 반응을 이용하여 금속 표면에 금을 도금하려고 한다. 충분한 양의 금 이온이 용액 속에 있다고 할 때, 0.392g의 금을 도금하기 위해서 0.1A의 전류를 흘려주어야 할 시간[분]으로 옳은 것은? (단, Au의 원자량은 196, 패러데이 상수는 96,000C/mol이고, 모든 전류는 금 이온의 환원 반응에만 사용된다.)

32

48

64

96

다음은 25℃에서 산 HA의 이온화 반응식과 이온화 상수를 나타낸 것이다.
$\mathrm{HA}(aq)+\mathrm{H_2O}(l)\rightleftarrows\mathrm{H_3O^+}(aq)+\mathrm{A^-}(aq)\qquad K_\mathrm{a}=1\times10^{-6}$
이에 관한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 모두 고른 것은? (단, 25℃에서 물의 이온화곱 상수($K_\mathrm{w}$)는 $1\times10^{-14}$이다.)
<보 기>
ㄱ. H2O($l$)와 H3O+($aq$)은 각각 염기와 짝산이다.
ㄴ. A−($aq$)의 이온화 상수($K_\mathrm{b}$)는 $1\times10^{-8}$이다.
ㄷ. HA($aq$)의 농도가 1M일 때, 이온화도($\alpha$)는 $1\times10^{-1}$이다.

ㄱ

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

탄소, 수소, 산소로만 이루어진 어떤 액체 시료 3.44g을 완전 연소시켜 CO2 8.8g, H2O 3.6g을 얻었다. 이 화합물의 실험식은? (단, C, H, O의 원자량은 각각 12, 1, 16이다.)

C3H8O

C4H8O

C4H10O

C5H10O

다음 혼합 용액 중 0.1M 강산 0.01L를 첨가 시 25℃, pH 6에서 가장 pH 변화가 작은 것은? (단, 25℃에서 HA($aq$)와 HB($aq$)의 이온화 상수($K_\mathrm{a}$)는 각각 $1\times10^{-4}$, $1\times10^{-6}$이다.)

0.001M HA($aq$) 0.5L+0.1M A−($aq$) 0.5L

0.01M HA($aq$) 0.5L+1M A−($aq$) 0.5L

0.01M HB($aq$) 0.5L+0.01M B−($aq$) 0.5L

0.1M HB($aq$) 0.5L+0.1M B−($aq$) 0.5L

다음은 어떤 물질의 상평형 및 이 물질의 특정 온도와 압력에서의 안정한 상에 대한 자료이다. (단, $T_2\gt T_1$, $P_2\gt P_1$이다.)

$T_1$℃, $P_1$atm에서 안정한 상은 고체와 기체이다.
$T_1$℃, $P_2$atm에서 안정한 상은 고체이다.
$T_2$℃, $P_2$atm에서 안정한 상은 액체이다.
$T_2$℃, 1atm에서 안정한 상은 기체이다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 모두 고른 것은?
<보 기>
ㄱ. $P_2\gt 1$이다.
ㄴ. 1atm, $T_1$℃에서 안정한 상은 고체이다.
ㄷ. $P_1$atm, 0℃에서 안정한 상은 기체이다.

ㄱ

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ