1위 고우해커스★ GO유학스토리

[본 포스팅은 고우해커스 고득점멘토 베이컨 글을 재구성하여 작성하였습니다]

오늘은 AP 시험 Chemistry 시험 공략법에 대한 칼럼입니다.

AP Chemistry 에 관한 자세한 얘기부터 하기 전에 

이번에는 AP를 주관하는 곳인 College Board에 대해 먼저 소개를 해주고자 합니다.

미국에서 AP 시험을 보시는 많은 학생분들은 SAT를 보기 위해서라도 이 웹사이트에 회원가입을 합니다.

College Board의 주된 목적은 고등학생들이 대학에 원활하게 진학할 수 있도록 돕는 것이며, 

이를 위해 다양한 시험과 프로그램을 운영하고 있습니다. 

가장 잘 알려진 것은 **SAT (Scholastic Assessment Test)**이지만, 

이 외에도 AP (Advanced Placement) 프로그램, PSAT/NMSQT, BigFuture 등 다양한 서비스가 있습니다.

College Board에는 이렇게 어떠한 종류의 AP 시험들이 있는지도 한눈에 쉽게 볼 수 있는데요. 

볼수 있는 과목은 다음과 같습니다.

일찍부터 이 웹사이트를 이용해서 보고 싶은 AP 시험들을 계획해서 공부하시는 거 추천드려요!

자 그럼 이제 다시 AP 시험 Chemistry 에 대해 설명해드리도록 하겠습니다.

AP Chemistry는 대학 일반 화학 1, 2학기에 해당하는 고등학교 심화 과정입니다. 

이 시험은 화학 개념의 이해, 계산 및 분석 능력, 실험 설계 및 데이터 해석 능력을 종합적으로 평가합니다. 

시험은 **Multiple Choice Questions (MCQ)**와 Free Response Questions (FRQ) 두 가지 섹션으로 구성되어 있으며,

 계산 문제와 실험 기반 서술형 문항이 포함됩니다.

Section I: Multiple Choice (90분, 60문항, 전체 점수의 50%)

-              계산 문제도 있지만, 계산기를 사용할 수는 없음

-              모든 문항은 객관식이며, 오답 감점 없음

Section II: Free Response (105분, 7문항, 전체 점수의 50%)

-              3개의 긴 문제 (Long Free Response) + 4개의 짧은 문제 (Short Free Response)

-              계산기 사용 가능 (College Board에서 정한 허용 계산기만 가능)

AP 시험 핵심 개념 정리:

1.     화학 결합 및 분자 구조 (Chemical Bonding & Molecular Structure)

a.     이온결합 vs 공유결합: 전자 이동이 있는 이온결합과, 전자쌍 공유가 일어나는 공유결합의 차이점을 이해하셔야 합니다.

b.    루이스 구조(Lewis Structure): 분자의 전자 배치를 도식화하는 방법으로, 분자의 극성과 입체 구조 예측에 사용됩니다.

c.     전자기하 구조 (VSEPR 이론): 분자의 입체적인 구조를 예측하는 데 필수입니다.

2.     반응량과 화학 반응식 (Stoichiometry)

a.     몰 계산 (Mole Calculation): 질량 → 몰 → 분자 수로 이어지는 단위 변환이 자주 등장합니다.

b.    한정 반응물 (Limiting Reagent): 반응이 얼마만큼 진행될 수 있는지를 결정하는 물질입니다.

c.     수율 계산 (Percent Yield): 실제 생성량과 이론상 생성량을 비교하여 계산합니다.

3.     열화학 (Thermochemistry)

a.     엔탈피 변화 (ΔH): 흡열/발열 반응을 구분하고, Hess의 법칙을 이용한 계산 문제에 대비해야 합니다.

b.    칼로리미터 실험 분석: 실험 데이터를 기반으로 에너지 변화를 계산하는 문제도 자주 출제됩니다.

4.     평형 (Chemical Equilibrium)

a.     평형 상수 (K): 농도 평형식, 기체 평형식(Kp) 모두 중요하며, 값의 크기에 따라 반응 방향도 예측할 수 있어야 합니다.

b.    르 샤틀리에의 원리: 외부 변화에 따라 평형이 어떻게 이동하는지 설명할 수 있어야 합니다.

5.     산과 염기 (Acids and Bases)

a.     Brønsted-Lowry 이론: 산은 H⁺를 내놓고, 염기는 H⁺를 받아들입니다.

b.    pH 계산: 강산/강염기와 약산/약염기 모두 계산 방식이 다르므로 확실히 구분해야 합니다.

c.     완충 용액(Buffer): pH 변화에 저항하는 용액이며, 약산+염기 또는 약염기+산 조합으로 구성됩니다.

6.     속도론 (Kinetics) 및 전기화학 (Electrochemistry)

a.     반응 속도 법칙 (Rate Law): 실험 데이터를 기반으로 속도식을 유도해야 합니다.

b.    전기화학 셀: E⁰ 값을 바탕으로 자발성 여부를 판단하고, 셀 전압을 계산할 수 있어야 합니다.

예시 AP 시험 문제 및 접근법:

A sample of calcium carbonate is heated. Write a balanced chemical equation and explain the type of reaction.

접근방법:

-              반응식 작성:

o   CaCO₃ (s) → CaO (s) + CO₂ (g)

-              반응 유형 설명:

o   열분해 반응 (Thermal decomposition)입니다. 고체 화합물이 열을 받아 산화물과 기체로 분해됩니다.

Which of the following elements has the highest first ionization energy?

A) Sodium (Na)
B) Aluminum (Al)
C) Sulfur (S)
D) Fluorine (F)

정답: D) Fluorine (F)

-              이온화 에너지는 같은 주기에서는 오른쪽으로 갈수록, 같은 족에서는 위로 갈수록 증가합니다. 플루오린은 주기율표에서 오른쪽 위에 위치한 원소로, 전자를 잃기 가장 어려운 원소 중 하나입니다. 따라서 첫 번째 이온화 에너지가 가장 높습니다.

문제: A student dissolves 0.10 mol of acetic acid (CH₃COOH) in water to prepare a 1.0 L solution.

(a) Write the equilibrium expression for the dissociation of acetic acid.
(b) Explain whether the pH of the solution is greater than, equal to, or less than 7.
(c) Describe what would happen to the pH if sodium acetate (CH₃COONa) were added to the solution.

모범 답안 예시:

a.     CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺
Kₐ = [CH₃COO⁻][H⁺] / [CH₃COOH]

b.    pH는 7보다 작습니다. 아세트산은 약산이기 때문에 부분적으로 이온화되며 H⁺를 생성합니다. 따라서 용액은 산성입니다.

c.     NaCH₃COO는 완전 이온화되어 CH₃COO⁻를 추가합니다. 평형은 르 샤틀리에의 원리에 따라 왼쪽으로 이동하여 H⁺ 농도가 감소합니다. 그 결과 pH는 증가합니다.

자주 출제되는 AP 시험 FRQ 유형:

-              루이스 구조와 분자 형태 분석

-              평형 상수 및 르 샤틀리에 원리 적용

-              pH 변화 예측 및 완충 용액 분석

-              전기화학 셀 계산 및 반응 자발성 판단

-              실험 조건 변경 시 결과 예측 및 분석

FRQ 풀이 전략:

1.     문제 유형 파악

a.     계산 문제 (몰, 농도, ΔH, pH 등)

b.    개념 설명 (결합, 평형, 르 샤틀리에 원리 등)

c.     실험 설계/분석 (변수 분석, 오차 요인 등)

d.    반응 예측/서술 (화학 반응식, 산화환원 등)

2.     각 문항에 딱 맞게 간결하게 쓰기

a.     문제에 “Explain”이 있으면, 이유를 서술해야 점수를 받을 수 있습니다.

b.    “Calculate”가 나오면, 단위 포함한 계산 과정과 최종 답을 모두 보여줘야 합니다.

c.     “Write the net ionic equation”처럼 구체적인 요구가 있는 경우, 형식까지 정확히 맞춰야 합니다.

d.    팁: 너무 장황하게 쓰는 것보다, 명확하고 논리적인 한두 문장이 더 높은 점수를 받습니다.

3.     포인트마다 점수가 따로 매겨진다

a.     AP Chemistry FRQ는 Rubric에 따라 세부 항목별로 점수가 부여됩니다.
예를 들어 아래와 같은 문제에서는: "Explain why the boiling point of H₂O is higher than that of H₂S."

                                               i.     H₂O는 수소 결합을 한다. (1점)

                                             ii.     H₂S는 수소 결합을 하지 않고, 반데르발스 힘만 작용한다. (1점)

                                            iii.     수소 결합이 더 강한 분자 간 인력이므로, 더 높은 끓는점을 가진다. (1점)

b.    이처럼 문제 하나에 2~4개의 포인트가 존재하고, 이 중 일부만 맞춰도 부분 점수를 받을 수 있습니다. 모르면 생략하지 말고, 아는 만큼 최대한 적는 게 중요합니다.

이상으로 긴 AP 시험 글 다 읽어주셔서 감사합니다!

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