基础化学第8版-自测题及课后习题解答-第13章.pdf

1 第十三章 可见分光光度法和紫外分光光度法 首 页 难题解析 学生自测题 学生自测答案 章后习题解答 难题解析 例 13-1 用邻二氮杂菲光度法测定一含铁样品，已知其大致浓度在 510-7 gmL-1，此时摩尔吸光系 数为 1.1104 Lmol -1cm-1， 问欲使测定时吸光度在 0.20.3 之间， 该选用多厚的比色皿(Fe = 55.85 gmol-1) 解 当c用molL-1表示有 A= b c 已知浓度为 510-7 gmL-1 则 1 -6 1 1317 Lmol1095 . 8 molg85.55 LmL10mLg105 = = M a c c A b = 当 A0.2 时，cm2 cmmolL101 . 1Lmol1095 . 8 2 . 0 11416 = = b 当 A0.3 时，cm3 cmmolL101 . 1Lmol1095 . 8 3 . 0 11416 = = b 例 13-2 某有色溶液在 1cm 比色皿中的 A=0.400。将此溶液稀释到原浓度的一半后，转移至 3 cm 的 比色皿中。计算在相同波长下的 A 和 T 值。 解 设 b1=1 cm b2=3 cm A1=0.400 c2=0.5 c1 A1= b1 c1，A2= b2 c2 得 A2=0.60 T=10-A2=10-0.6=25 % 例 13-3 未知相对分子质量的胺试样，通过用苦味酸（Mr229）处理后转化为胺苦味酸盐（1：1 加成化合物） 。当波长为 380 nm时，胺苦味酸盐在 95乙醇中的摩尔吸光系数为 1.35104 Lmol 1cm1。 现将 0.0300 g胺苦味酸盐溶于 95乙醇中，准确配制 1.00 L溶液，在 380 nm，b1.00 cm时，测得溶液 吸光度A0.800，试计算未知胺的相对分子质量。 解 设未知胺的相对分子质量为 x。因为胺与苦味酸形成的胺苦味酸盐为 1：1 加成化合物，所以胺 苦味酸盐的相对分子质量为（229x） 2 VM m b V n bbcA = 代入 V1.00L，M229x 506229 molg)229(L1 g0300 . 0 cm00 . 1 cmLmol1035 . 1 800 . 0 1 114 =+ + = x x x227 gmol-1 例 13-4 尿液中的磷可用钼酸胺处理，再与氨基萘酚磺酸形成钼蓝，在波长 690 nm处进行分光光度 法测定。某病人 24h排尿 1270 mL，取 1.00 mL尿样，用上述方法显色后稀释至 50.00 mL，在 1.00 cm吸 收池中测得吸光度为 0.625。另外，取 1.00 mL磷（以P计算）标准溶液（c=6.4610-5 molL-1）代替尿样 进行同样处理，在相同条件下测得吸光度为 0.410。试计算该病人每天从尿液中排出的磷（以P计算）为 多少克( M (P)=31.0 gmol-1)？ 解 根据标准对照法，尿液中 P 的浓度为： 1515 Lmol1085 . 9 Lmol1046 . 6 410 . 0 625 . 0 = 标 标 尿 尿 c A A c 该病人每天从尿液中排出的磷（以 P 计算）的质量为： g1088 . 3 molg 0 . 31L27 . 1 Lmol1085 . 9 )( 3115 =Pm 学生自测题 判断题 选择题 填空题 问答题 计算题 一、判断题（对的打一、判断题（对的打，错的打，错的打） 1. 符合 Lambert-Beer 定律的有色物质溶液的浓度越大，其摩尔吸光系数就越大。 （ ） 2. 吸光度表示物质对光吸收的程度，物质浓度越大，吸光度一定越大。 （ ） 3. 当溶液中无其它干扰离子存在时，应选择波长为max的光作入射光进行分光光度法测定。 （ ） 4. 吸光系数与入射波长、溶剂及溶液浓度有关。 （ ） 5. 分光光度法灵敏度高，特别适用于常量组分的测定。 （ ） 二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出）二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出） 1硫酸铜溶液呈兰色是由于它吸收了白光中的（ ） A蓝色光 B绿色光 C黄色光 D紫色光 E橙色光 2某一有色溶液，测得其透光率为 T。若将该溶液浓缩至其原来浓度的 2 倍，则在同样条件下，测 得的透光率为（ ） 3 A2T BT/2 CT2 D、T1/2 E、4T 3下述有关 Lambert-Beer 定律的数学表达式错误的是（ ） A-lgT=bc BA=bc ClgT-1=bc DlgT=bc ElgT= -bc 4下列叙述正确的是（ ） A被测物质浓度改变对其吸收光谱形状影响很小 B吸收光谱与被测物质本性无关 C在实验条件一定的情况下，吸光度与测定波长成正比 D在一定波长下，通过测定不同浓度溶液的吸光度而绘制的曲线称为吸收曲线，又称标准曲 线 E被测物质浓度愈大，吸光系数愈大。 5 在一定条件下用厚度为 L 的吸收池测定某一溶液的吸光度为 A，若改用厚度为 2L 的吸收池测 定溶液的吸光度，其测定值为（ ） AA/2 B2A CA DA2 EA1/2 三、填空题三、填空题 1分光光度分析中，偏离Lambert-Beer定律的主要因素有 （1） 和 （2） 。 2在分光光度分析中，当空白溶液置入光路时，应使T= （3） , A = （4） 。 3Lambert-Beer定律A=bc其中符号c代表 （5） ，b代表 （6） ，称为 （7） 。 四、问答题四、问答题 1Lambert-Beer 定律的物理意义是什么？它对吸光光度分析有何重要意义？ 2绘制吸收曲线和标准曲线意义何在？ 五五、计算题计算题 1 用邻菲咯啉法测定铁， 已知试液中Fe2+离子的质量浓度为2.510-3gL-1， 用1cm吸收池在波长508nm 处测得吸光度A为 0.50。计算Fe2+-邻菲罗啉配合物的质量吸光系数和摩尔吸光系数。 2 某化合物 M 在 270nm 处有最大吸收， 取 M 标准样品 0.0250g 配成 5.00L 溶液,用 1.0cm 吸收池在 270nm 处测得其吸光度为 0.625。另称取含 M 样品 0.0750g，配成 2.00L 溶液，用 2.0cm 吸收池在 270nm 处测得该样品的吸光度为 0.750。求该样品中 M 的百分含量。 学生自测答案 一、判断题 4 1 2 3 4 5 二、选择题 1C 2C 3D 4A 5B 三、填空题 1 （1）非单色光 （2）化学因素 2 （3）T=100% （4）A=0 3 （5）溶液的量浓度 （6）比色皿厚度 （7）摩尔吸收系数 四、问答题 1物理意义：当一束单色光平行照射并通过均匀的，非散射的吸光物质的溶液时，溶液的吸光度 A 与溶液的浓度 c 和液层厚度 b 的乘积成比例，它是吸光光度法进行定量分析的理论依据。 2 （1）以 A 吸光度为纵坐标，相应波长为横坐标，绘制做图，则得一曲线，这种描述其组分吸光 度 A 与波长 的关系曲线，称吸收曲线， 所以从中找到该溶液的最大的吸收波长， 以其作为 射光波长。 （2）以 A 为纵坐标，浓度 c 为横坐标，绘制浓度与吸收度的关系曲线，称为标准曲线，从标准曲 线上可以查得试液的浓度。 五、计算题 1解 试液中Fe2+离子的浓度为： 15 3 Lmol105.4 85.55 105.2 = = = M c 由于 1molFe2+离子生成 1molFe2+-邻菲咯啉配合物，故配合物的浓度也是 4.510-5molL-1。根据 Lambert-Beer定律，Fe2+-邻菲咯啉的摩尔吸光系数为： 114 5 cmmolL101.1 1105.4 5.0 = = bc A 2解 bA =Q ) 1 ( 0 . 1 5 0250 . 0 625 . 0 = )2(0 . 2750 . 0 2 = （1） 、 （2）两式相除得： 13 2 2 100 . 3 0 . 2 0050 . 0 75 . 0 625 . 0 0 . 2 0050 . 0 75 . 0 625 . 0 = = =Lg 5 样品中 M 的百分率为： %8 0750 . 0 2100 . 3 3 = 章后习题解答 习题 1. 与化学分析法相比，分光光度法的主要特点是什么？ 答 与化学分析法相比，分光光度法的主要特点有灵敏度高，被测物质的最低可测浓度可达 10-5molL-110-6 molL-1，准确度较好，测量的相对误差一般为 2%-5%，仪器设备要求简单，操作简便， 测定速度快等特点，特别适用于微量及痕量组分的测定。 2. 什么是质量吸光系数？什么是摩尔吸光系数？两者关系如何？为什么要选用波长为max的单色 光进行分光光度法测定？ 答 质量吸光系数在数值上等于质量浓度 1gL-1、液层厚度为 1cm时被测溶液的吸光度，单位为 Lg-1cm-1。摩尔吸光系数在数值上等于物质的量浓度为 1 molL-1、液层厚度为 1cm时被测溶液的吸光 度，单位为Lmol -1cm-1。质量吸光吸数与摩尔吸光系数的定量关系为 aM，M为吸光物质的摩尔 质量。选择波长为 max 的单色光进行分光光度测定，是为了提高测定的灵敏度，因为在该波长处溶液 的摩尔吸光系数最大，测定的灵敏度最高。 3. 什么是吸收光谱？什么是标准曲线？各有什么实际应用？ 答 浓度一定的有色溶液，测定不同波长下的吸光度 A ，以波长 为横坐标，吸光度 A 为纵坐标作 图，可得一曲线，此曲线称为吸收光谱。吸收光谱可作为物质定性分析的依据，也可以作为分光光度法 中选择入射光波长的依据。 在一定条件和浓度范围内，测定不同浓度的吸光度 A，以溶液的浓度 c 为横坐标，吸光度 A 为纵坐 标作图，可得到一条通过坐标原点的直线，此直线称为标准曲线。标准曲线的实际应用，是在相同条件 下测定被测溶液的吸光度 A，根据吸光度数值，从标准曲线上查到吸光物质的对应的浓度。 4. 分光光度计主要由哪些部件组成？各部件的功能如何？ 答 分光光度计主要由光源、单色器、吸收池、检测器、指示器等部分组成。光源的功能是发出一 定波长范围的连续光谱；单色器可从连续波长的光谱中分离出所需波长的单色光；吸收池用来盛装参比 溶液和被测溶液；检测器是将光信号转变为电信号；指示器是将信号放大处理后，通过显示器获得测定 的吸光度。 5. 某遵守LambertBeer定律的溶液，当浓度为c1时，透光率为T1，当浓度为 0.5c1、2c1时，在液层 不变的情况下，相应的透光率分别为多少？何者最大？ 6 解 根据Beer定律 AlgTkc 当浓度为c1时 lgT1kc1 当浓度为 0.5c1时 lgT2kc2k（0.5 c1）lg（T1）1/2 T2T11/2 当浓度为 2c1时 lgT3kc32（k c1）2（lgT1） T3T12 0T1 T2为最大 6. 用邻二氮菲测定铁时，已知每毫升试液中含Fe2+0.500 g，用 2.00 cm吸收池于 508 nm波长处测得 吸光度为 0.198，计算三(邻二氮菲)合铁(II)配合物的 (508 nm)。 解 三（邻二氮菲）合铁（II）配离子的浓度为： 16 3 16 Lmol1096 . 8 L1000 . 1 molg 8 . 55/g10500 . 0 = =c 三（邻二氮菲）合铁（II）配离子的摩尔吸光系数为： 114 16 cmmolL1010 . 1 Lmol1096 . 8 cm00 . 2 198 . 0 = = = cb A 7. 有一浓度为 2.010-4 molL-1的有色溶液，当b1=3cm时测得A1=0.120。将其加等体积水稀释后改用 b2 =5cm的吸收池测定，测得A2=0.200（相同） 。问此时是否服从LambertBeer定律？ 解 假设此时符合 LambertBeer 定律，A=bc, 则摩尔吸光系数 11 14 11 1 1 cmmolL200 Lmol100 . 2cm3 120 . 0 = = = cb A 14 14 1 2 Lmol100 . 1 2 Lmol100 . 2 2 = = c c 11 14 22 2 2 cmmolL400 Lmol100.1cm5 200.0 = = = cb A 1 2 假设条件不成立，即此时不符合 LambertBeer 定律 8. 强心药托巴丁胺(M =270)在 260 nm波长处有最大吸收，摩尔吸光系数 (260nm) 703 Lmol-1cm-1，取该片剂 1 片，溶于水稀释成 2.00L，静置后取上清液用 1.00 cm吸收池于 260 nm波长处测 得吸光度为 0.687，计算这药片中含托巴丁胺多少克？ 解 溶液的浓度为： 7 14 1 Lmol1077 . 9 cm00 . 1 molL703 687 . 0 = = b A c 该药片中所含托巴丁胺的质量为： g528 . 0 molg270L00 . 2 Lmol1077 . 9 114 = cVMm 9. 某化合物，其相对分子质量Mr125，摩尔吸光系数2.5105 Lmol 1cm1，今欲准确配制该 化合物溶液 1L，使其在稀释 200 倍后，于 1.00 cm吸收池中测得的吸光度A0.600，问应称取该化合物 多少克？ 解 设应称取该化合物 x 克， A b c cm00 . 1 200L1 molg125/ cmmolL1050 . 2 600 . 0 1 115 = x g0600 . 0 =x 10. 若将某波长的单色光通过液层厚度为 1.0 cm 的某溶液，则透射光的强度仅为入射光强度的 1/2。 当该溶液液层厚度为 2.0cm 时，其透光率 T 和吸光度 A 各为多少？ 解 当液层厚度为 1.0 cm 时，溶液的透光率和吸光度分别为： 30 . 0 50 . 0 lglg %50 2/ 11 0 0 0 1 = = TA I I I I T t 当溶液厚度为 2.0 cm 时，溶液的吸光度和透光率分别为： %2525 . 0 1010 60 . 0 cm0 . 1 30 . 0 cm0 . 2 60 . 0 2 1 12 2 2 = = = A T b Ab A 11. 人体血液的容量可用下法测定：将 1.00 mL 伊凡氏蓝注入静脉，经 10 min 循环混均后采血样。 将血样离心分离，血浆占全血 53%。在 1.0 cm 吸收池中测得血浆吸光度为 0.380。另取 1.00 mL 伊凡氏 蓝， 在容量瓶中稀释至 1.0 L。 取 10.0 mL 在容量瓶中稀释至 50.0 mL， 在相同条件下测得吸光度为 0.200。 若伊凡氏蓝染料全分布与血浆中，求人体中血液的容量(L)。 解 若伊凡氏蓝试样的原浓度为 c，则伊凡氏蓝在血浆中的浓度为： 血浆 血浆 V c c L1000 . 1 3 = 伊凡氏蓝稀释液的浓度为： mL 0 . 50 mL 0 . 10 mL1000 mL00 . 1 = cc稀释 8 由 LambertBeer 定律可得： L63 . 2 380 . 0 200 . 0 L1000 . 1 mL 0 . 50 mL 0 . 10 3 血浆 血浆 血浆 稀释 血浆 稀释 V V c Lc A A c c 人体中血液的容量为： L0 . 5 53 . 0 L63 . 2 = 血浆 血浆 血浆 V V 12. 已知维生素C 1% 1cm E(245nm)=560，称取含维生素C的样品 0.0500g溶于 100 mL的 5.0010-3 molL-1 硫酸溶液中，再准确量取此溶液 2.00 mL稀释至 100.0 mL，取此溶液于 1.00 cm吸收池中，在max245nm 处测得A值为 0.551，求样品中维生素C的质量分数。 解 稀释后维生素 C 溶液的质量浓度为： 13 11 Lg1084.9 cmgL560cm00.1 551.0 = = ba A 样品中维生素 C 的质量分数为： 984 . 0 g0500. 0 L100 . 0 mL00 . 2 mL 0 . 100 Lg1084 . 9 13 = = 13. 安络血的相对分子质量为 236，将其配成每 100 mL含 0.4962 mg的溶液，盛于 1.0 cm吸收池中， 在max为 355 nm处测得A值为 0.557，试求安络血的质量吸光系数及摩尔吸光系数值。 解 安络血的质量吸光系数和摩尔吸光系数分别为： 1141112 112 4 cmmolL1064 . 2 molg236cmgL1012 . 1 cmgL1012 . 1 L100 . 0 /g10962 . 4 cm0 . 1 557 . 0 = = = aM b A a Exercises 1. 4.1210-5 molL-1 solution of the complex Fe(Ophen)32+ has a measured absorbance of 0.480 at =508nm in a sample cell with path length 1.00 cm . Calculate the molar sbsorptivity, then the absorptivity in units of milligrams of Fe per liter.(0.04mmolL-1 solution of the complex is also 0.04 mmolL-1 in iron, and the molar mass of Fe is 55.85) Solution Using Beer law, we calculate the molar absorptivity: 114 15 cmmolL1017.1 Lmol1012.4cm00.1 480.0 = = bc A 9 To express the concentration as milligrams of Fe per liter, we multiply 4.1210-5 by 55.85 g Femol-1,and by 1000mgg-1, to obtain 2.30 mg liter-1. The absorptivity is then 11 1 cmmgL209.0 Lmg30.2cm00.1 480.0 = =a 2. If monochromatic light passes through a solution of length 1.0 cm. Th