现代仪器分析复习题不完全整理中国海洋大学

1、第一章 绪论 复习题一. 名词解释1. 灵敏度 2. 相对标准偏差 3. 检出限 4. 信噪比 5. 定量限二简答题1. 仪器分析方法有哪些分类？2. 仪器性能指标有哪些？分别如何判定？3. 常用三种仪器分析校正方法各有何特点？可以加上三种方法的定义第二章 原子发射光谱法 复习题一名词解释1. 等离子体 2. 趋肤效应 3. 通道效应 4. 共振线 5. 分析线 6. 谱线自吸 7. 光谱载体 8. 光谱缓冲剂二. 简答题1. 原子光谱与原子结构、原子能级有什么关系？为什么能用它来进行物质的定性分析？能量，跃迁，转换，电磁辐射 释放2. 光谱分析时狭缝宽度如何选择？定性：较窄 提高分辨率定量：

2、较宽 提高灵敏度3. 影响原子发射谱线强度的因素有哪些？（同教材P46-47 3-9）1） 统计权重：谱线强度与激发态和基态的统计权重之比gi/go成正比2） 跃迁概率：谱线强度与跃迁概率成正比3） 激发能：负相关4） 激发温度：正相关。但升高温度易电离。5） 基态原子数：一定实验条件下，上述条件影响因素均为常数，则谱线强度与基态原子数成正比。4. 简述ICP ： 光源的组成、 形成原理 及特点*。组成：ICP 光源是由 高频发生器和感应圈 、 等离子体炬管和供气系统 、 试样引入系统 组成原理：当高频发生器接通电源后，高频电流I通过感应线圈产生交变磁场。开始时，管内为Ar气，不导电，需要用高

3、压电火花触发，使气体电离后，在高频交流磁场的作用下，带电粒子高速运动，碰撞，形成“雪崩”式放电，产生等离子体气流。在垂直于磁场方向将产生感应电流（涡电流），其电阻很小，电流很大（数百安），产生高温。又将气体加热、电离，在管口形成稳定的等离子体焰炬。特点：优点：（1）检出限低，一般在10-510-1ug/mL。可测70多种元素。温度高，“通道效应”，停留时间长，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合物的分解和元素激发。（2）稳定性好，精密度、准确度高。中心通道进样对等离子体的稳定性影响小；RSD 1%。（3）自吸效应、基体效应小，电离干扰小，无电极污染。“趋肤效应”使表面温度高轴心温度低，自吸效

4、应小；进样量小；ICP中电子密度大，碱金属电离的影响小；ICP焰炬是气体放电。（4）线性范围宽，可达46个数量级。除痕量、微量元素，还可测高含量元素。（5）可进行多元素同时测定或顺序测定。与其他光源相比，定量分析的功能更强。 缺点：对非金属测定的灵敏度低； 仪器昂贵； 操作费用高。5. 什么是分析线对？选择内标元素及分析线对的基本条件是什么？基本条件： 内标元素含量必须固定。如果是外加的，则需含量极少或不存在，且内标 化合物中不得含有被测元素 内标元素与待测元素具有相近的激发特性 分析线与内标线对应匹配，同为原子线或离子线，且激发电位相近6. 简述原子发射光谱背景产生的原因及消除方法。（同教材

5、P46-47 3-17）*背景来源（产生的原因）：（1）分子辐射 试样与空气作用生成的氧化物、氮化物等分子发射的带光谱。如电弧中的CN，SiO，AlO等（2）连续辐射 电极头，固体质点（3）谱线的扩散 分析线附近有其他元素宽度较大的谱线，如Zn, Sb, Pb, Bi, Mg等含量较高时（4）电子与离子复合过程产生连续背景 是ICP连续背景辐射的重要原因，火花源也较强。（5）杂散光 光谱仪光学系统对辐射的散射被检测背景扣除（消除方法）：ICP带有自动校正背景的装置（试样空白、输入波长范围）7. 教材P46-47 3-11能量，蒸发，气态原子，激发产生辐射8. 教材P46-47 3-14单原子惰

6、性气体，不与试样组分形成难解离的稳定化合物，也不会像分子那样因解离而消耗能量，有良好的激发性能，本身光谱简单9. 教材P46-47 3-16第三章 原子吸收光谱法 复习题一名词解释1. Dopple变宽 2. Lorentz变宽 3. Holtzmark变宽 4. 荧光猝灭二. 简答题1. 原子吸收光谱分析对光源的基本要求是什么？简述空心阴极灯的工作原理和特点。答：1）对光源的基本要求：锐线 （发射线半宽 < 吸收线半宽）高强度稳定 （30分钟漂移不超过1%）背景低 （低于特征共振辐射强度的1%）噪声小（ < 0.1）寿命长（ > 5A h）2） 工作过程：高压直流电(300

7、V)-放电-阴极电子 -撞击隋性气体分子-电离(二次电子和正离子维持放电)-气体正离子-轰击阴极-待测原子溅射 -再碰撞-聚集空心阴极内被激发-待测元素特征共振发射线。3） 特点：优点：辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。缺点：每测一种元素需更换相应的灯。2. 怎样使空心阴极灯处于最佳工作状态？如果不处于最佳状态时，对分析工作有什么影响？用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。灯电流是主要的控制因素，太小：信号弱； 太大：产生自吸，灵敏度降低，灯寿命缩短。3. 简述常用原子化器的类型和特点。包括火焰原子化器和石墨炉原子化器特点：1） 火焰原子

8、化器：(1) 最简单的原子化；(2) 高重现性（精密度 < 1%）：产生小的重现的液滴；产生安静、稳定的火焰，无记忆效应（排空好）；(3) 相对不灵敏 低的原子化效率(10%)，火焰反应复杂，背景吸收严重，原子在光路中停留时间短10-4s，燃气-助燃气稀释2） 石墨炉原子化器优点：（1）自由原子在吸收区停留时间长(3-10s)，灵敏度高（2）原子化在Ar气气氛中进行，有利于氧化物分解（3）原子化效率高(90%)，检出限比火焰低(10-12 g)（4）样品耗量小(1100L)（5）可测固体及粘稠试样缺点：精密度差（基体干扰、灰化损失等）；测定速度慢；操作不够简便；装置复杂。3） 低温原子化

9、器优点：高灵敏度；基体干扰少4. 火焰的高度和气体的比例对被测元素有什么影响，举例说明。1） 火焰高度火焰高度增加，氧化性增加（但吸光度A并不会一直增加）2）气体比例化学计量火焰（燃气=助燃气）：适用于多种元素贫燃火焰（燃气<助燃气）：适用于易电离元素复燃火焰（燃气>助燃气）：适用于难解离氧化物5. 简述低温原子化的原理。它能分析哪些元素？结合上题一起考低温原子化是利用某些元素自身或其氢化物在低温下的易挥发性实现原子化的。哪些元素：氢化物发生原子化： As（砷），Sb（锑），Bi（铋）， Ge（锗），Sn（锡），Pb（铅），Se（硒），Te（碲）等。 冷蒸气原子化：Hg6. 原子吸

10、收光谱中背景是怎样产生的？如何校正？试比较各种校正背景方法的优缺点。背景吸收：分子吸收 是由于原子化过程中生成的氧化物及盐类对辐射的吸收造成的。光散射 是由于原子化过程中产生的固体颗粒（如石墨炉中的炭末）对光的散射造成的。1） 邻近非共振线校正法缺点：因背景吸收随波长而改变，所以该法准确度较差，只适用于分析线附近背景分布比较均匀的场合。2） 连续光源校正背景法（氘灯扣除）氘灯校正法的缺陷：（1）由于使用了两种不同类型的光源，两者的光斑大小和能量分布不同，并且两个光斑像很难重叠等原因，使得该法难以准确校正空间特征很强的背景吸收；（2）氘灯在可见光区的辐射非常低，故氘灯校正法只用于350nm以下的

11、波长范围。（3）氘灯的能量较弱，不能用很窄的光谱通带，共存元素的吸收线有可能落入通带范围内，吸收氘灯辐射而造成干扰。3） Zeeman（塞曼）效应扣除背景法特点：一个空心阴极灯，起到两个光源的作用，可缩小仪器体积；一箭双雕两光束通过原子化器的部位完全一样，所以校正效果好；特别适用于电热原子化器；-便于附加磁场可在全波段校正，校正吸光度比氘灯扣除法高（达1.52.0）不是对所有谱线都同样有效，要考虑谱线的分裂特征。恒定磁场方式的灵敏度有所降低，交变磁场方式接近常规法7. 硒的共振线为196.0nm，欲测食品中的硒，应选用何种火焰，并说明理由。分析矿石中的锆，应采用何种火焰，并说明理由。 硒：乙炔

12、-空气火焰，因为其在短波紫外区（<200nm）有较大的吸收 8. 在原子吸收光谱分析中，一般应根据什么原则来选择吸收线？选择吸收线时一般应考虑以下三个方面： *答案来自网络 (1) 试样的组成和待测元素的含量。 (2) 干扰：邻近谱线干扰和背景吸收、火焰气体吸收干扰等。 (3) 使用的仪器条件：根据灵敏度选择灵敏度高、稳定性好的谱线。 例如，测定Pb(含量约0.2%)，Pb可选283.8nm，但Pb283.8nm比Pb217.0nm灵敏度高(计算结果)，稳定性和精密度都好。因为Pb217.0nm在使用空气-乙炔火焰时，该火焰对波长小于230nm的谱线有强烈的吸收，干扰大。9. 为什么有机

13、溶剂可以增强原子吸收的信号？-这一章看到这里10. 教材P75 4-511. 教材P75 4-712. 教材P75 4-913. 教材P75 4-1114. 教材P75 4-1215. 教材P75 4-13塞曼效应将光源置于强大的磁场中时，光源发射的谱线在强磁场作用下，因原子中能级发生分裂而引起光谱线分裂的磁光效应。Zeeman效应背景校正法是利用原子谱线的磁效应和偏振特性使原子吸收和背景吸收分离来进行背景校正。分为两大类：光源调制法与吸收线调制法。光源调制法是将强磁场加在光源上，吸收线调制法是将磁场加在原子化器上，后者应用较广。调制吸收线有两种方式，即恒定磁场调制方式和可变磁场调制方式。16

14、. 教材P75 4-16 原子荧光光谱法的特点是什么17. 教材P75 4-18课件上详细18. 教材P76 4-2419. 教材P76 4-25 这俩计算可以看看，说不定会考第四章 紫外-可见吸收光谱法 复习题各种跃迁TMD一. 名词解释1. 生色团 能产生紫外-可见吸收的官能团 2. 助色团 具有孤对电子的基团 3. 红移 吸收峰向长波长移动 4. 蓝移 二. 简答题1. 试说明有机化合物的紫外吸收光谱的电子跃迁有哪几种类型及吸收带类型。（重点看划线的和黑体字）（1）*跃迁max < 170 nm，强吸收，C-C，C-H， 远紫外区 10-200。如CH4，max = 125 nm

15、饱和烷烃类只能发生*跃迁（2）n*跃迁max 200 nm，弱吸收，C-O、C-N、C-S、C-X, 远紫外区，属末端吸收10-200。如CH3OH，max = 184 nm；CH3NH2，max = 215 nm 含非键电子对的 饱和醇、醚、卤代烃（含N、O、S和卤素等杂原子） 可发生n*跃迁（3）*跃迁强吸收，C=O、C=C、C=S、C=N、C=C,单个双（三）键，一般max为 150200nm双（三）键共轭，max和max均增加， 近紫外区200-400具有不饱和键的有机化合物分子可发生*跃迁（4）n*跃迁 一般在近紫外区200400nm，有时在可见区400-800，弱吸收max 102

16、， C=O、 C=S、-N=O。例如，-COOR基团，n*，max = 165 nm，max = 4000n*，max = 205 nm，max = 50存在双键和孤对电子的化合物既有电子又有n电子，既可发生*又可发生n*跃迁。这两种跃迁常用。2. 简述引起Beer定律偏离线性的原因。*有效因素，化学因素，仪器因素，其他因素1） 有效因素的影响浓度高或高浓度电解质溶液时偏离比尔定律(1)由于分子间的相互作用。高浓度时，吸收质点靠得很近，会互相影响对方的电荷分布，使吸收质点对某一给定波长光的吸收能力改变，从而偏离比尔定律。(2) 与折射率有关，若溶液浓度改变引起折射率变化很大时，会产生对比尔定律

17、的偏离。2）化学因素的影响解离、缔合、生成络合物或溶剂化等会对比尔定律产生偏离。3） 仪器因素的影响-非单色光、杂散光、狭缝宽度（1）非单色光单色器分出的光并非纯粹的单色光，而是有一定宽度的谱带。 设分光后含l1和l2两个波长的光，对应e1和e 2，非单色光时随波长而变，因此对比尔定律产生偏离。（2）杂散光（非吸收光） 占比越大，表观吸光值偏离实际吸光值越大（3）狭缝宽度s/(通带宽度/吸收带宽)对测定结果有影响。s/越大，Aobs偏离A越大；s/一定时，随A增大，Aobs偏离A越大，高浓度时吸收定律完全消失。4） 其他因素的影响(1)溶剂：I2-四氯化碳（紫色）；I2-乙醇（棕色）(2) 光

18、效应：散射光（胶态溶液）、荧光等3. 简述紫外-可见吸收光谱选择溶剂的基本原则。溶剂的选择原则：溶剂在测定波长下无吸收，截止波长<max在溶解度许可范围内，尽量选择极性小的溶剂（精细结构）对试样溶解度好、惰性。为方便比对，宜采用文献中所用溶剂。4. 简述溶剂对紫外-可见吸收光谱的影响。（个人感觉会结合上题一起考）拓展：影响紫外可见吸收光的因素：1 共轭效应的影响(1) p电子共轭体系增大，lmax红移，emax增大(2) 空间阻碍使共轭体系破坏，lmax蓝移，emax减小2 取代基的影响当共轭双键的两端有容易使电子流动的基团（给电子基或吸电子基）时，极化（激发）现象显著增加。3 溶剂的影

19、响溶剂极性增大，*红移，n*蓝移。溶剂极性增大，由振动跃迁产生的精细结构消失。溶剂效应：当改变溶剂的极性时，对溶质吸收峰的max、吸收强度以及吸收带形状等产生影响的现象。 溶剂极性增大，*红移，n*蓝移。溶剂极性增大，由振动跃迁产生的精细结构消失。5. 试指出紫外吸收光谱中定性的参数。6. 同普通分光光度法相比，导数分光光度法和双波长分光光度法各有什么特点？并说明为什么会有这些特点？联合第10题一起看导数分光光度法特点：灵敏度高，可减小光谱干扰； 可分辨组分混合物的谱带重叠； 增强次要光谱（如肩峰）的清晰度； 消除混浊样品散射的影响。双波长分光光度法特点：可用于两组分体系中单一组分的分析或同时

20、进行两组分分析原因：不晓得7. 试估计下列化合物中，何者吸收的光波最长？何者最短？为什么？ 答：化合物（c）吸收的光波最长，化合物（a）吸收的光波最短。吸收波长随着共轭体系的增大向长波移动（红移）。8. 某化合物的max(己烷) = 305nm，其中max(乙醇) = 307nm。试问，该吸收式由n*还是*跃迁引起？为什么？答： ，溶剂极性增加，波长红移。9. 教材P100 5-5溶剂效应：当改变溶剂的极性时，对溶质吸收峰的max、吸收强度及吸收带形状等产生影响的现象。原因：因为在*跃迁中，激发态的极性大于基态，当溶剂的极性增强时，溶剂与溶质相互作用，使溶质的分子轨道*能量下降幅度大于成键轨道

21、，因而*与间的能量差减少，导致吸收峰max红移。但在n*跃迁中，溶质分子的n电子与极性溶剂形成氢键，降低了n轨道的能量，使n与*轨道间的能量差增大，引起吸收带max蓝移。10. 教材P100 5-7单光束双光束双波长1）单光束分光光度计是由一束经过单色器的光，轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行光强度测量。这种分光光度计的特点是：结构简单 价格便宜 主要适于做定量分析；缺点是：测量结果受电源的波动影响较大，容易给定量结果带来较大误差，此外，这种仪器操作麻烦，不适于做定性分析2） 双光束分光光度计 以两束光一束通过样品、另一束通过参考溶液的方式来分析样品的分光光度计。这种方式可以克服光源不稳定性、

22、某些杂质干扰因素等影响，还可以检测样品随时间的变化等；3） 双波长：不晓得11. 教材P100 5-8 5-9 5-1012. 教材P100 5-913. 教材P100 5-1014. 教材P100 5-11答案：见课本P45515. 教材P100 5-1216. 教材P101 5-16第5章 红外光谱法 复习题振动-转动能级跃迁一. 名词解释1. 基频峰 2. 倍频峰 3. 泛频峰 4. 合频峰 5. 差频峰 6. 振动耦合 7. 费米共振二 简答题1. 产生红外吸收的条件是什么？是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱？为什么？条件：（1）辐射光子具有的能量与分子振动跃迁所需的能量相等 （2

23、）辐射与分子之间有耦合作用（0）不是。原因：分子振动伴随偶极矩改变时，分子内电荷分布变化会产生交变电场，当偶极子频率与入射辐射电磁波频率相匹配时才产生红外吸收。2. 试说明影响红外吸收峰强度、峰数、峰位的主要因素。峰强：1）振动能级的跃迁概率：基频 > 倍频 2）振动过程中偶极矩的变化：as 反对称伸缩> s对称伸缩峰数：与分子自由度有关。无瞬间偶极矩变化时，无红外吸收。峰位：化学键越强（即键力常数k越大），原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。3. 某化合物分子式C8H9NO，试根据如下谱图推断其结构，并说明依据。（略）4. 教材P127 6-3 红外光

24、谱产生的条件？条件：（1）辐射光子具有的能量与分子振动跃迁所需的能量相等 （2）辐射与分子之间有耦合作用（0）5. 教材P127 6-10到6-14 见课本P4556. 教材P128 6-117. 教材P128 6-128. 教材P128 6-139. 教材P128 6-14 （12 13 14三题一起）10. 教材P128 6-16 傅立叶变换红外光谱仪的工作原理和主要优点此题及下题*工作原理：由红外光源R发出的红外辐射，经准直系统准直后。（课本P119最后一段及图） 显示器光源干涉仪样品室检测器计算机 绘图仪 干涉图-FTS光谱图主要优点如下：手打，详细见课本P121下扫描速度快。一次完整

25、的扫描仅需一至数秒灵敏度高分辨率高谱图的信噪比大大提高测量光谱范围宽（10000-10cm-1）精度高（±0.01cm-1），重现性好（0.1%）， 11. 教材P128 6-17 简述迈克尔逊干涉仪的工作原理或参考课本P120，或者下图12. 教材P128 6-20 见下图13. 教材P128 6-21 见下图14. 教材P129 6-22 （略）15. 教材P129 6-23 见下图第6章 核磁共振波谱法 复习题自旋核能级发生裂分三. 名词解释1. 化学位移 2. 耦合常数 3. 磁各向异性效应 4. 电子屏蔽效应5. 自旋-晶格弛豫 6. 自旋-自旋弛豫 7. 化学等价 8.

26、磁等价四. 简答题17. 核磁共振现象是如何产生的？核磁共振的基本公式？核磁共振的产生：静磁场中，磁性核存在不同能级。用一特定频率的电磁波(能量等于E)照射样品，核会吸收电磁波的能量进行能级间的跃迁（自旋方向的逆转），此即核磁共振。公式18. 试简述化学位移有什么重要作用？有哪些因素影响化学位移？结合22题一起考见下图，不过感觉答案莫名其妙的19. 某化合物的NMR波谱内有三个单峰，分别在 7.27ppm， 3.07ppm， 1.57ppm处。它的经验式是C10H13Cl。不饱和度=10-7+1=47.27-苯环（占据所以不饱和度），单峰说明是单取代（有Cl不可能是同对二）后面略略略20. 教

27、材P192 8-1 解释名词，你自己想想会不会考21. 教材P192 8-2 下图写的很好（貌似错了，看课本P456 8-2答案）22. 教材P192 8-5 何为化学位移？为什么会产生？如何表示？常用什么做内标物？Why？在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移的现象称为化学位移。表示： 这就是原因 内标物：选TMS 因为下图23. 教材P192 8-7 下图24. 教材P192-193 8-825. 教材P192-194 8-9CH2-CH2-CH2 / O26. 教材P192-194 8-1027. 教材P192-194 8-1

28、2（选做）第七章 质谱法 复习题转化成气态离子，按质荷比m/z的大小分离一、简答题a) 质谱图中主要离子峰的类型有哪些？b) 麦氏重排c) 质谱中常用的离子源和质量分析器分别有几种？PPT -7.2.2.3结合以下2题一起d) 教材P418 17-7 电子轰击电离源的工作原理及优缺点e) 教材P419 17-8 比较化学电离源、快原子轰击电离源、基质辅助激光解吸电离源的工作原理及特点f) 教材P419 17-11g) 教材P419 17-12h) 教材P419 17-13 2.09微秒i) 教材P419 17-18j) 教材P419 17-24 课本P459k) 教材P419 17-26 课本

29、P459l) 教材P419 17-27 课本P459m) 教材P419 17-28 课本P459二、解析题 略！1. 某化合物疑为3, 3-二甲基-丁醇-2（M=102）或其异构体3-甲基戊醇-3，其质谱图上在m/z 87（30%）及m/z 45（80%）处显两个强峰，在m/z 102（2%）处显一弱峰，试推测化合物结构。2. 某酮分子式C10H12O，其质谱图给出如下m/z值：15、43、57、91、105、148，试写出此化合物的结构。3. 分子式为C6H12O的酮，它的质谱图如下，试确定酮的结构。第八章 气相色谱法 复习题一. 名词解释 1. 半峰宽 2. 程序升温 3. Van Deemter方程二. 简答题1. 根据范第姆特方程，推导出以A、B、C常数表示的最佳线速率和最小塔板高度。2. 试说明塔板理论基本原理，它在色谱实践中有哪些应用？3. 什么是速率理论？它与塔板理论有何区别与联系？对色谱条件优化有何实际应用？4.