仪器分析计算例题

1、第二章气相色谱分析例1:在一根90米长的毛细管色谱柱上测得各组分保存时间：正十四烷15.6min ;正十五烷21.95min ;正十六烷31.9min。计算色谱柱的死时间及载气平均速度。解：方法一：同系物保存值之间存在以下关系：以tRtM 代替tR可推导出:tR(n 1)tR( n 1)2R(n)将正十四烷、正十五烷、正十六烷的保存时间代入公式：31.9 15.6 21.952泊tMmin 得(31.9 21.95) (21.95 15.6)tM(tR(n 1)tR(n)(tR( n) tR(n 1)tM 4.40min载气的平均流速u L / tM ,即u 90 100 / 4.40 60c

2、m / s 34.09cm / s方法二：直接用甲烷测定死时间。即以甲烷的保存时间作为死时间。例2:在一根2m长的色谱柱上，A B C三组分的保存时间分别为 2.42min、3.21min、 5.54min ;峰宽分别为0.12min、0.21min、0.48min。另测得甲烷的保存时间为1.02min。 求：1A B C组分的调整保存时间；2A与B、B与C组分的相对保存时间；3A B C组分的容量因子；4A B C组分的有效塔板数和塔板高度；5A与B、B与C组分的别离度；解：1 tR1tR1tM第三章高效液相色谱分析例1:高效液相色谱法别离两个组分，色谱柱长30cm在实验条件下，色谱柱对组分

3、2的柱效能为26800吊，死时间tM 1-5min .组分的保存时间tR 4.15min, tR24.55min.计算:1两组分在固定相中的保存时间tRl,tR2；2两组分的分配比k1, k2;(3) 选择性因子r2,1;(4) 两组分的别离度R,并判断两个组分是否完全别离。解：(1)tRi tR tM (4.15 1.50)min 2.65min(2)因为 tR tM (1 k)tR tR tM所以ktR tMtM故k1tR1tMtM4.15 1.51.51.77(3)r21k2k12.031.771.15(4) 30cm长色谱柱的理论塔板数n为根据别离度R2,112,1k2 1因R1.5，

4、故两分组已完全别离 例2：a b两分组的相对保存值rB.A 1.1解:根据 n 16R2( S )2及 l H nrB.A 122 1.1 可求得 n 16 1.543561.1 1因此，所需色谱柱长第四章电位分析法例1: 25 C时，用氯电极测定含盐番茄汁中的 Cl含量。取10.0ml番茄汁测得电动势为-17.2m V，假设向其中参加 0.100mL 0.100mol/L 的NaCI溶液，再测电动势为-35.5mv。计算每升番茄汁中所含 Cl的毫克数。解：CxC10 S 1 1例 2: 25C 时，用 0.100mol/L Ce 溶液电位滴定 20.00mL 0.100mol/L2Sn溶液。

5、用Pt电极正极和饱和甘汞电极负极组成电池，计算：2化学计量点时电池的电动势参加10.00mLCe4时的电动势sce0.24V C4 /C31.61V S4 /S20.15VCe /CeSn /Sn解：11 1.61+2 0.15、，计量点=V 0.637V1+2(2)Sn22Ce4Sn4 2Ce3溶液中 Sn2 量：20.00 0.100mmol 2.00mmol参加 Ce4 量：10.00 0.100mmol 1.00mmol 余Sn2 量：(2.00 1.00/2)mmol 1.50mmol生成 Sn4 量：0.500mmol用Sn4 /Sn2电对计算，第五章伏安分析法例1:用极谱法测定

6、MgCb溶液中的微量 CcF+取试液5.0ml，参加 0.04%明胶5.0ml，用水稀释至50ml，通2 5min10min后记录极谱 图，得波高50 A。另取试液5.0ml，参加0.5mg/mlCcT标准溶液1.0ml，混合均匀，再按上述测定步骤同样处理，记 录极谱图，波高为 90 A.计算试样中CcF+的含量。解：根据极谱法的定量公式，扩散电流即极谱波高与CcT的浓度成正比：id kc样品加标前： id1 50 A,C1 Cxmg/mL样品加标后： id 90 A解以下方程组得：得试样中的 Cd+的含量 G=0.125mg/mL例 2：用阳极溶出伏安法测定水样中的Pb2 ,Cd2 ,Cu2

7、 含量。取水样 4.00ml ，参加到盛有 46.0ml 支持电解质溶液的电解池中，通N2 2min，富集1min，静置30秒后将工作电极的电位向正方向扫描， 测得Pb2 ,Cd 2 ,CU2的溶出峰高分别为 12mm 26mm 18mm在上 述溶液中加入0.10mlPb2 (10.00mg/L),Cd2 (2.00mg/L), Cu2 (5.00mg/L)的标准 溶液，同样进行富集和溶出，测量到溶出峰的峰高分别为20mm，45mm 32mm计算水样中的 Pb2 ,Cd2 ,Cu2的含量。解：根据溶出伏安法的定量公式，溶出峰电流(即溶出峰高)与被 测离子浓度成正比： h kc 设被测离子的浓度

8、为 Cx mg/L, 那么加标 前电解池中被测离子浓度： C1 Cx 4.00 / 50.0mg / L 加标后电解池中被测离子浓度： C2 Cx 4.00 / 50.0 CsVs /50.0h1 kc1分别 将 Pb2 ,Cd2 ,Cu2 加标 前后 的 溶 出 峰 高h2 kc212 / 20mm,26 / 45mm,18 / 32mm, 标 准 浓 度 10.00mg / L,2.00mg / L,5.00mg / L 加标体积 0.1 代入方程组， 解得：水样中的 Pb2 的含量： 0.375mg / L;Cd2 的含量： 7.65 10 2mg/LCu2 的含量：0.161mg/L.

9、第六章库伦分析法例1:用铂电极电解CuCI2溶液，通过的电流为 20A电解时间为15min. 计算阴极上析出铜和阳极上析出氯的质量。解：设阴极析出铜和阳极析出氯都是唯一产物。2阴极反响Cu2e Cu阳极反响2CI2e Cl2Mcu63.55g / mol, M Cl270.90g / mol所以mgMcu i t 63.55 20 15 60g 5.928g nF2 96487例2:称取Cd和Zn的试样1.06g，溶解后，用汞阴极使 Cd和Zn分别从氨性溶液中析出。当阴极电位控制在-0.95V(Vs,SCE),仅析出Cd。在该电位 下电流中止时，氢氧库仑计析出 44.6ml气体(21C ,96

10、.5 kpa).调节阴极电 位至-1.3V(Vs,SCE，使在Zf+阴极析出。电解结束后，库仑计又增加了 31.3ml 气体。计算试样中Zn和Cd的含量。(在标准状态下，每库仑电量析出 氢氧混合气体的体积是 0.1739ml , MCd=112.4g/mol, M Zn=65.39g/mol ) 解：电解Cd时，标准状况下，库仑计析出的氢氧混合气体的体积为 析出Cd时，消耗的电量为电解Zn时，标准状况下。库伦计析出的氢氧混合气体体积为析出Zn时，消耗的电量为QZn 27.7/0.1739C159.3C第七章原子发射光谱例1.简述以下术语的含义：(1)电磁波谱(2)发射光谱 (3)吸收光谱(4)

11、荧光光谱它既有粒子性质又有波动性质。电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱。(2)发射光谱一一物质的原子、离子或分子得到能量，使其由低能态或基态激发至高能态，当其跃迁回到低能态或基态而产生光谱称为发射光谱。(3)吸收光谱一一当辐射通过气态、液态或固态物质时，物质的原子、离子或分子将吸收与其内能变化相对应的频率而由低能态或基态激发至较高 的能态。这种因为对辐射的选择性吸收而得到的光谱称为吸收光谱。然后(4)荧光光谱一一激发态原子或分子通过无辐射跃迁回较低的激发态,再以辐射跃迁的形式回到基态或直接以辐射跃迁回到基态，通过这种形式获 得的光谱称为荧光光谱。例2 :激发原子和分子中的价电子产生紫外可见光谱

12、需要激发能量为1.58.0eV。问其相应的波长范围是多少?2712解: h 昵2 10 eg s 1eV 匸6 10 er9 激发能量为 1.5eVE hC因为 所以 同理；激发能量为8.0eVO因此，激发的能量为1.58.0eV的相应波长范围是15528257A 例3:钠原子在火焰中被激发时，当它由 3P激发态跃迁到基态3S便辐射 589.6nm黄光，试计算此光的激发电位。(以eV为单位)E 匹 fa8 103.37 10 12(erg)解:5896 10所以 E=2.105(eV)第八章原子吸收光谱分析例1:原子吸收光谱法测定元素 M时，由未知试样溶液得到的吸光度读数为0.435，而在9m

13、l未知液中参加1ml浓度为100mg/L的M标准溶液后，混合溶液在相同条件下测得的吸光度为 0.835.求未知试样中M的浓度是多少？A Cx解：根据 Axs CxVxCM将数据代入解得Cx9.8mg /LVxVsxy例2：在选定的最正确实验条件下。用火焰原子吸收分光度法测0.50 g/mL 镁溶液，测得透光率为40.0%用此法测定某试样中镁的含量约为0.005%, 假设取样量约为0.5g。现有10ml，50ml和250ml3个容量瓶，选择哪个容量瓶 最适宜？控制吸光度在 0.150.60范围内解：C 0.0044A0.50 0.0044lg0.4000.0055( g ml 1/1% 吸收)0

14、.150.60吸光度相应的浓度范围为因为C0.5 0.005% 106所以V10.5 0.005% 1060.19ml132ml即配置试样溶液的体积应在33ml 132ml才能满足测定的要求。因此选择 50ml的容量瓶最适宜第九章紫外吸收光谱 例 1：称取维生素 C 0.0500g 溶于 100ml 0.005mol/L 的硫酸溶液中，取 2.00ml 定容至 100ml 后，用 1.0cm 石英比色皿在 245nm 波长处测得吸光度 值为0.551，吸光系数a=560Lg-1 Cm-1。计算样品中维生素C的质量百 分数.解：因为 A abc所以C A/ab 0.551/(560 1)g/ml

15、 9.84 10 4g / L 维生素百分含量43C (9.84 10 4 100/2) 100 10 3/0.0500 100%9.84% 例2 :用双硫腙萃取光度法测定样品中的含铜量，准确称取试样 0.200g，溶解 后定容至100ml，从中移取10ml显色并定容至25ml。用等体积的氯仿萃取 一次，设萃取率为 90% ，有机相在最大吸收波长处用 1cm 比色皿测得其吸 光度为0.40.双硫腙铜配合物在该波长下的摩尔吸光系数为 4.0 X104铜 的原子量为 63.55. 试计算试样中铜的质量百分数。解:氯仿溶液中铜的浓度为等体积萃取且萃取率为 90%。那么定容为 25ml 体积内水相中铜

16、的浓度为: 显色时是将试样处理成100ml试液。从中移取10ml显色定容至25ml。因 此原试液中铜的浓度为故样品中铜的质量百分数为第十章 红外吸收光谱分析例1:二硫化碳分子中C=S键的力常数为10N/cm，试计算它的伸缩振 动吸收峰的频率。解：由公式1302V u例2 : C12920cm ,求 CD解：根据公式1302 k有u因为H和D为同位素。C-H和C-D键的力常数相等，即kc Hkc D 所以一C HUC DUC H第十一章核磁共振波谱分析例1:用60MHz的核磁共振仪，测得TMS 四甲基硅烷和化合物中某质子的吸收频率差为420Hz，如果使用200MHz的仪器。测它们之间的频率差为多少？此数据说明什么？TMS 样品解：由式106=1060所以所以42066 107.00 ppm60 107.00 200 106/106Hz 1400Hz。/106此数据说明仪器的磁场强度越大，仪器的分辨率越高。例2 :试计算在1.9406T的磁场中以下各核的共振频率：1H、13C、19F、31P 1H、13C、19F、31P 的磁场旋比分别为 2.68 108T 1 S 1、6.37 107T 1 S I 2.52 108T 1 S 1、1.08 108T 1