[올리미 과기원 칼럼] 카이스트 화학 면접 기출분석과 대비전략 (edit. 2024학년도 KAIST 합격자)

카이스트 일반전형 면접은 수학 면접과 과학 면접을 함께 봅니다. 카이스트 면접의 주요 응시 학생은 영재학교/과학고 학생들입니다. 학교 특성상 수과학에 대한 뚜렷한 이해가 있고 내용을 샅샅이 알아야 문제를 정확하게 풀어낼 수 있습니다.

김헌중 / 학생 / 자유전공학부

Nov 07, 2024

[올리미 과기원 칼럼] 카이스트 화학 면접 기출분석과 대비전략 (edit. 2024학년도 KAIST 합격자)

안녕하세요?

전원 서울대 출신이 설계해드리는

대체 불가능한 합격의 맥락, 올리미 컨설팅입니다.

오늘은 올리미 공학계열팀 진태인 컨설턴트와 함께 “카이스트 화학 면접 기출분석과 대비전략”을 주제로 칼럼을 준비해보았습니다.

카이스트 화학 면접에 관한 개론

카이스트 일반전형 면접은 수학 면접과 과학 면접을 함께 봅니다. 카이스트 면접의 주요 응시 학생은 영재학교/과학고 학생들입니다. 학교 특성상 수과학에 대한 뚜렷한 이해가 있고 내용을 샅샅이 알아야 문제를 정확하게 풀어낼 수 있습니다.

연세대학교 논술전형의 과학논술이 있을 때 대학 면접 및 논술로 참고할 만한 대표적인 대학교가

서울대 심층면접

카이스트 심층 면접

연세대학교 과학 논술

이었습니다. 연세대학교 과학 면접이 폐지되었기 때문에 카이스트 화학면접을 서울대에 비교하자면, 서울대학교 면접은 비교적 발상을 요구하는 문제들이 많습니다.

카이스트 면접이 화학1, 화학2에 대한 폭넓은 이해를 요구하는 것은 맞지만, 뛰어난 발상을 해야하는 문제는 없고 이전 소문제가 다음 소문제의 힌트, 길라잡이가 되어 풀이를 유도하는 문제들이 대부분입니다. 화학2를 심도 있게 공부할 기회가 없던 학생들이 문제를 처음 접하게 되면 어떤 개념을 적용해야 하는지 모를 수 있기 때문에 사전에 모르는 개념을 보완하고 채워 넣는 것이 필수적입니다.

2024학년도 카이스트 화학 기출문제 분석

2024학년도 카이스트 화학 기출문제 1번문항을 살펴보며 그 경향에 대해 파악해보겠습니다.

1번문항은 전형적인 화학평형을 묻는 문제입니다.

그림과 같이 수용액이 있고 A,B를 용해시켰을 때 평형을 이루고 그 때 용액의 압력을 구하라는 문제입니다. 평형상수식이 주어지지 않았다면 기체인 D의 압력을 고려하지 않고 풀이를 작성하여 당황할 수 있었겠지만, D의 몰농도도 평상수에 포함시켜 학생들이 혼란에 빠질 여지를 최소화한 것 같습니다.

소문제1 상세해설

소문제 1에서 [A] = 1M, [B] = 2M, V(용액) =0.6L, V(전체) = 1L 로 주어져 있습니다. xM가 반응한다고 했을 때, [A] = 1-x, [B] = 2-x, [C] = x입니다. 이 때 D는 C와 같은 양의 몰수만큼 존재합니다.

→ 따라서 x*0.6 = [D]*0.4 의 식을 세우면 [D] = 1.5x임을 알 수 있습니다. 이 네 농도를 K = [C][D]/[A][B] = 3/2에 넣어주게 되면 이차방정식이 세워집니다. 이렇게 구한 x = 2/3 M입니다.

이상기체 방정식 PV = nRT에서 P = CRT (C는 기체의 몰농도)로 고칠 수 있고 앞에서 구한 D 기체의 몰농도를 대입하면 P(D기체) = 2/3 * 0.08 * 300 = 24atm임을 구할 수 있습니다.

전체압력은 D 기체의 압력에 대기압을 더해주어야 하기 때문에 전체 기압은 25atm입니다.

💡

저는 농도로 풀이하였지만, 몰수를 이용하여 풀어도 동일한 결과가 나올 것입니다. 참고로 이 반응의 경우 반응 전후 물질의 몰수 변화가 없기 때문에 특수한 경우로 부피가 모두 소거 되기 때문에 농도 대신 몰수를 그대로 대입해도 성립합니다.

소문제2 상세해설

소문제 2는 평형이동에 관한 문제입니다. 기체의 조건(압력, 부피, 온도, 몰수)을 변화하였을 때 평형이 어떻게 이동할 것인지 예측하는 문제입니다.

이동의 방향(정반응, 역반응)을 예측하는 데는 두 가지 방법이 있습니다.

첫 번째는 르샤틀리에 원리로 설명하는 방법으로, 변화를 감소하는 방향으로 평형이 이동한다는 것입니다.

다른 한 방법은 반응지수(Q)를 이용하여 설명하는 방법입니다. 조건을 변화하면 이가 새로운 초기 조건이 되어 반응이 진행되는데, 초기 조건의 Q가 K보다 작으면 정반응이 우세하고 Q가 K보다 크면 역반응이 우세함을 이용하여 설명하는 것입니다.

제 생각에는 반응지수를 이용하는 것이 더 나은 설명이라고 생각합니다. 르 샤틀리에 원리로 설명하는 것이 틀린 것은 아니지만, 반응지수로 파악하는 것이 학생들에게도 헷갈리지 않을 것이고 설명을 듣는 교수님 입장에서도 정성적인 르샤틀리에 원리를 이용하는 것보다는 Q를 구해서 정/역반응이 우세함을 수식적으로 밝히는 것이 더 전문적으로 판단할 가능성이 높습니다.

⇒ 소문제2에서 주목할 점은 기체의 부피가 팽창했다는 것입니다. 따라서 수용액 안에 녹아있는 화합물의 변화는 없지만 D의 몰농도가 감소하기 때문에 Q가 K보다 작아져서 정반응이 우세하게 진행됩니다.

정량적으로 새로운 평형에서의 기체 몰농도를 구하기 위해서는 추 1개의 압력을 구해야 합니다. 이를 위해 (라) 자료를 준 것입니다.

추 1개에 의한 압력을 P라고 하면 (1+P) * 1 = 1 * 3.5 이기 때문에 추 1개에 의한 압력 P = 2.5atm 임을 알 수 있습니다. 이를 (다)에 적용해 봅시다. 추에 의한 압력 5atm에 대기압을 더해주면 (다)의 압력은 6atm이 됩니다. 따라서 내부 기체의 몰농도는 P=CRT를 적용하면 6 / (0.08*300) = 0.25M입니다.

카이스트는 거의 화학2만 질문한다고 해도 무방할 정도로 화학2에 대한 개념을 많이 질문합니다. 현 교육과정에서 화학2 교육과정에 개념이 많이 없긴 하지만, 개념에 대한 깊은 이해가 없다면 정확한 문제풀이는 쉽지 않습니다.

💡

카이스트 문제가 수능에서 크게 동 떨어진 느낌은 아니기 때문에 카이스트 기출문제, 서울대 기출문제, 과거 연세대학교 논술 기출문제와 수능을 참고해서 공부한다면 좋은 결과가 있을 것입니다.

Q: 상담 문의는 어떻게 할 수 있나요?

올리미 컨설팅에서는 조금 시간이 걸리더라도 대표 컨설턴트가 직접 모든 학부모님 상담을 예약제로 진행해드리고 있습니다.

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전원 서울대 출신 생기부/면접 전문 "올리미 컨설팅"입니다(생기부 컨설팅&특목자사 입시&수시 면접)

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