[PSAT 기출] 2024 5급 언어논리 나책형 12번 해설 – 아르곤 레일리 램지 질소

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2 문제
3 문제 해설
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개요

다음은 2024년 국가공무원 5급 언어논리영역 나책형 12번 문제 해설이다.

문제

12. 다음 글의 빈칸에 들어갈 내용으로 가장 적절한 것은?

1783년 캐번디시는 산소(O2)를 뺀 공기, 즉 ‘질소’라고 알려진 기체의 성질을 탐구하기 위해 산소를 뺀 공기와 산소의 혼합물에 마찰 스파크를 일으켰다. 그는 이 실험을 통해 산소를 뺀 공기 대부분은 산소와 결합하여 질소산화물이 되지만 그중 일부는 산소와 결합하지 않는다는 것을 발견했다. 이것은 ‘질소’라고 알려진 기체에 질소 외에 공기의 또 다른 성분이 있다는 것을 시사했지만 그 성분의 정체는 19세기 말에 이르러서야 밝혀졌다.

1890년대에 들어 레일리는 산소를 뺀 공기, 즉 ‘질소’의 밀도를 측정했다. 그는 암모니아를 뜨거운 구리에 접촉시켜 환원함으로써 순수한 질소를 화학적으로 얻고 그 질소의 밀도를 측정했는데, 그 값은 공기에서 얻은 ‘질소’보다 1,000분의 1만큼 작았다. 그리고 램지는 1893년 4월에 공기 중에서 마그네슘을 가열하여 질소산화물을 만들고 산소, 수증기, 이산화탄소마저 제거했으나 남은 기체가 화학적으로 얻은 질소보다 무거운 것을 확인했다.

레일리와 램지 모두 공기 중에서 얻은 ‘질소’에 다른 물질과 결합하지 않는 비활성의 기체가 포함되어 있을 가능성을 생각했다. 위 연구 결과에 근거하여 레일리와 램지는 공기 중에 새로운 기체, 즉 비활성 성분이 존재한다고 확신했고, 1894년에 공기에 새로운 성분이 있다고 발표했다. 하지만 화학자들은 실험의 정밀성을 인정하더라도 그러한 성분의 발견에 대해서는 “ ?”와 같은 회의적인 반응을 보였다.

그 후 이 기체의 스펙트럼 검사를 통해, 기존에 알려진 원소의 스펙트럼에 속하지 않는 빨강과 녹색 선의 그룹이 확인되자 회의적 반응을 보였던 화학자들의 의문은 해소되었다. 가시광선 영역의 스펙트럼의 선은 원소의 결합과는 무관하고 구성 원소에 의해 결정되므로, 새로운 원소의 존재를 인정하게 하는 결과였다. 램지는 일련의 확장된 실험에서 이 기체는 다른 물질과 결합하지 않는다는 것을 확인했고 마침내 그 기체에 그에 걸맞은 이름, ‘아르곤’을 붙여 주었다. 아르곤은 그리스어로 ‘게으르다’는 의미이다.

① 질소 원자의 선 스펙트럼에는 빨강과 녹색 선은 전혀 안 나타나지 않는가

② 수증기나 이산화탄소를 제거한 공기 중에 비활성의 기체가 남아 있을 수도 있는 것 아닌가

③ 암모니아를 뜨거운 구리로 가열하여 만들어지는 질소에 아르곤이 섞여 있을 수도 있지 않겠는가

④ 화학적으로 얻은 질소의 원료가 되는 암모니아 속에 수소가 더 많이 포함되어 있었을 수도 있지 않는가

⑤ 공기 중에서 마그네슘을 가열하여 질소산화물을 만들 때, 기존에 알려진 원소로 구성된 새로운 물질이 형성될 수도 있지 않는가

출처: 사이버국가고시센터

문제 해설

① 질소 원자의 선 스펙트럼에는 빨강과 녹색 선은 전혀 안 나타나지 않는가

빈칸에 들어갈 화학자들의 회의적인 반응은 스펙트럼 검사 전 레일리와 램지의 실험에서 새롭게 발견된 ‘비활성 성분’에 대한 것이다.

또한 이후에 진행된 스펙트럼 검사는 질소가 아닌 새롭게 발견된 ‘비활성 성분’에 대한 것이었다. 그러므로 이 스펙트럼 검사를 통해 보기의 회의적인 의문이 해소되었다고 말할 수 없다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

② 수증기나 이산화탄소를 제거한 공기 중에 비활성의 기체가 남아 있을 수도 있는 것 아닌가

보기의 내용은 레일리와 램지의 생각으로, 연구 결과를 통해 1894년에 공기에 새로운 성분이 있다고 발표한 것이다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

③ 암모니아를 뜨거운 구리로 가열하여 만들어지는 질소에 아르곤이 섞여 있을 수도 있지 않겠는가

아르곤이라는 새로운 기체 이름은 스펙트럼 검사와 일련의 확장된 실험 후에 램지가 붙여준 것이다.

스펙트럼 검사 전 화학자들이 아르곤이라는 이름을 썼다는 것은 이에 맞지 않다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

④ 화학적으로 얻은 질소의 원료가 되는 암모니아 속에 수소가 더 많이 포함되어 있었을 수도 있지 않는가

이후 스펙트럼 검사를 통해 기존에 알려진 원소의 스펙트럼에 속하지 않는 빨강과 녹색 선의 그룹이 확인되자 회의적 반응을 보였던 화학자들의 의문이 해소되었다.

수소라는 명칭을 썼다는 것은 수소가 이미 알려진 기체였을텐데, 스펙트럼 검사 결과를 통해 새로운 기체의 존재를 확인하고 의문이 해소되었다는 것은 맞지 않다.

따라서 보기의 내용은 옳다.

⑤ 공기 중에서 마그네슘을 가열하여 질소산화물을 만들 때, 기존에 알려진 원소로 구성된 새로운 물질이 형성될 수도 있지 않는가

가시광선 영역의 스펙트럼의 선은 원소의 결합과는 무관하고 구성 원소에 의해 결정되므로, 새로운 원소의 존재를 인정하게 하는 결과였다. 램지는 일련의 확장된 실험에서 이 기체는 다른 물질과 결합하지 않는다는 것을 확인했고 마침내 그 기체에 그에 걸맞은 이름, ‘아르곤’을 붙여 주었다. 아르곤은 그리스어로 ‘게으르다’는 의미이다.

스펙트럼 검사 결과를 통해 화학자들의 의문처럼 기존에 알려진 원소로 구성된 물질이 아닌 새로운 원소의 존재를 인정하게 되었으므로 화학자들의 의심이 해소되었다.

따라서 보기의 내용은 옳다.

정답은 ⑤번이다.

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