仪器分析第四版总复习思考题及答案

PAGEPAGE14仪器分析复习思考第一章绪论一、.术语:分析化学、仪器分析、化学分析、化学测量、标准曲线定义及绘制方法、线性范围、检出限？定义；意义：二、问题：1、仪器分析方法分几大类？（名称）2、是评价仪器性能及分析方法的主要技术指标是什么？（检出限）3、定量分析方法的评价指标有哪些？（P3）4、什么是分析仪器的方法校正？定量分析方法校正有几类？各方法适用什么性能试样？（P9）(*)5、分析仪器基本哪些基本单元或系统?（P7）画出方框图第三章光分析导论一、名词术语：光学分析法、电磁辐射、电磁波谱、原子光谱、分子光谱、吸收光谱、发射光谱、荧光光谱、电子光谱、红外光谱、分子荧光、磷光光谱；原子发射光谱、原子荧光光谱；二、问题：1、波长与能量关系2、为什么说原子光谱是线光谱，分子光谱是带光谱？(*)3、光谱分析仪器基本结构单元及作用4、电磁辐射与物质的相互作用有几种？（吸收、发射、散射）5、本教材介绍了几种光谱分析法？分别对应什么能级跃迁？（记住）第四章原子发射光谱一、名词术语、原子发射光谱、原子发射光谱分析法、谱线强度、灵敏线、最后线、分析线、共振线、灵敏线、最后线、主共振线、自吸及对分析结果的影响；二、问题1.谱线产生；2.一般分析步骤（记住）3.定性依据及方法名称、定量依据方法名称。4.仪器基本组成及作用、光源的种类及选择5.常用激发光源种类及选择：（P68第5题）6.定量分析依据（关系式）及方法名称、原理及适用试样性能；7.什么叫内标法？为什么要使用内标法？（重要）8.标准曲线法原理及适用、标准加入法的原理及适用试样性能；9.原子发射定量分析准确度较原子吸收低？.第五章原子吸收光谱一、名词术语：方法名称原子吸收光谱原子荧光光谱吸收线轮廓及表征参数（半宽度、中心频率）吸收线宽度自然宽度多普勒变宽压力变宽积分吸收峰值吸收共振线灵敏线锐线光源二、问题：1、方法基本分析过程2、吸收定律表达式及意义3、原子吸收分析测量为什么采用峰值吸收法？4、什么是锐线光源？原子吸收法为什么使用锐线光源?5、原子吸收定量分析公式及应用（P9518题）6、仪器基本单元及作用？绘出方框示意图。7、原子化有哪些方法?原子化程度对分析结果有何影响？8、原子吸收分析存在哪些干扰？主要干扰是什么？9、原子吸收分析的背景干扰指什么？简述氘灯校正背景原理。(*)10、画出原子荧光仪器主要单元？与原子吸收有何区别？11、为什么说原子吸收分析法的精密度与准确度优于原子发射分析法？(*)第六章分子发光分析一、名词术语：分子荧光、分子荧光分析法、、分子磷光、分子磷光分析法、振动弛豫、内转换、体系间窜越、荧光激发光谱、荧光发射光谱、荧光量子产率二、问题：1.分子荧光、磷光和化学发光的发光原理（三者区别）2.分子荧光强度的影响因素（分子结构、环境（溶剂、温度、pH、浓度）(*)3.荧光光谱、激发光谱的作用；4.分子荧光、分子磷光定量分析基础？5.仪器基本部件及作用6.与紫外分光光度计比较，荧光分光光度计有何不同。答：光源：激发光源强度比吸收测量中的光源强度大。单色器：两个单色器，激发单色器和发射单色器。检测器：荧光强度很弱，检测器有较高的灵敏度。试样池：荧光分析中要求用石英材料。由于荧光强度与透过光强度相比小得多，在测量荧光时必须严格消除透过光的影响，在测量荧光计的仪器中，是在与入射光和透过光垂直的方向上来测量荧光。（荧光光度计有两个单色器，且入射光路与检测系统的光路垂直）。7.试从原理和仪器两方面比较吸光光度法和荧光分析法的异同，说明为什么荧光法的检出能力优于吸光光度法。(*)答：（1）原理：两者都是吸收一定的光辐射能从较低的能级跃迁到较高的能级，不同的是，吸光光度法是基于吸收，测量的是物质对光的选择性吸收，而荧光分析法是基于发射，测量的是从较高能级以无辐射跃迁的形式回到第一电子激发态的最低振动能级，再辐射跃迁到电子基态的任一振动能级过程中发射出的荧光的强度。（2）仪器：仪器的基本装置相同，不同的是吸光光度法中样品池位于光源、单色器之后，只有一个单色器，且在直线方向测量，而荧光分析法中采用两个单色器，激发单色器（在吸收池前）和发射单色器（在吸收池后），且采用垂直测量方式，即在与激发光相垂直的方向测量荧光。（3）荧光分析法的检出能力之所以优于吸光光度法，是由于现代电子技术具有检测十分微弱光信号的能力，而且荧光强度与激发光强度成正比，提高激发光强度也可以增大荧光强度，使测定的灵敏度提高。而吸光光度法测定的是吸光度，不管是增大入射光强度还是提高检测器的灵敏度，都会使透过光信号与入射光信号以同样的比例增大，吸光度值并不会改变，因而灵敏度不能提高，检出能力就较低。8.如何区别荧光与磷光，依据什么？(*)第七章紫外及可见吸收光谱法一、名词术语：方法名称紫外吸收光谱生色团助色团红移和紫移二、问题：1、常见有机化合物的电子跃迁类型（符号及能差大小），重要的是哪两种？2、芳香族化合物的特征吸收:吸收带名称及产生原因。3、什么是生色团、助色团？K带、R带？红移和紫移？4、共轭作用对π→π*、n→π*两类跃迁有何影响？5、溶剂对吸收光谱有何影响？对π→π*、n→π*两类跃迁有何影响？(*)6、如何区别π→π*、n→π*两类跃迁。(*)7、紫外分光光度计：基本部件，分光光度计主要类型。8、比较单光束、双光束、双波长分光光度计优缺点。(*)9、紫外-可见分光光度法的应用：（P137：8、11）1)判断共轭体系例1有两种异构休，a-异构体的吸收峰在228nm(e=14000)，而b-异构体吸收峰在296nm(e=11000)。试指出这两种异构体分别属于下面结构中的哪一种？结构Ⅰ结构Ⅱ结构Ⅱ解：共轭体系，吸收峰向长波长方向移动，因此结构I为β-异构体，结构II为α-异构体．2）分析跃迁类型例2：在分子（ＣH3）2ＮＣＨ＝ＣH2中,它的发色团是_______________________,在分子中预计发生的跃迁类型为______________________________________。[答]：－Ｎ－Ｃ＝Ｃ＜、→*、n→*、n→*、、→*第八章红外光谱法一、名词术语：红外光谱红外光谱法振动自由度活性振动基团频率指纹区二、问题：1.红外光谱的表示方法，与紫外-可见有何区别？2.红外光谱的如何产生3.分子简谐振动的频率计算公式说明什么？4.分子振动形式分几类？(*)5、振动自由度及意义(*)6.红外吸收的条件及强度7、红外光谱仪器的基本部件及作用?8、基团区范围、起源、特点及意义；指纹区范围、起源、特点及意义；9、影响基团频率的因素有哪些，共轭与诱导效应对C=O频率有何影响？P15910、红外光谱定性分析的依据是什么？第十一章电分析导论一、名词术语：电化学分析法（P221）平衡电位（P238）、原电池、电解池、极化、浓差极化、电化学极化、工作电极、指示电极、参比电极、极化电极去极化电极膜电极膜电位扩散电流对流电流、迁移电流问题：1、理解原电池、电解池的原理2、电池表示方法及电极电位、电动势计算3、电极—溶液界面的传质过程有几种？4.决定电化学电池的阴、阳极和正、负极的根据各是什么？(*)答：凡是电极反应是氧化反应的，称此电极为阳极(anode)；电极上发生的是还原反应的，称此电极为阴极(cathode)。同时按物理学规定：电流的方向与电子流动的方向相反，电流总是从电位高的正极(positivepole)流向电位低的负极(negativepole)。电极的正和负是由两电极的电极电位相比较，正者为正，负者为负。第十二章电位分析法一、名词术语电位分析法直接电位法电位滴定法离子选择性电极二、问题：1、离子选择性电极的基本构造及作用。2、pH电极及F-离子电极膜电位的产生机理(*)3、pH电极及F-离子电极电位表达式4、pH电极操作定义及应用5、比较法、标准曲线法、标准加入法原理、公式及应用（计算）6、电位滴定确定终点的方法7、离子选择性电极选择性取决于什么？对待测离子具有选择性？为什么答：离子选择性电极敏感膜的组成与结构。，都具有一个传感膜，或称敏感膜，是离子选择性电极的最重要的组成部分，也是决定该电极的性质的实体。不同敏感膜依据其组成与结构因此仅对相应的离子响应。8.直接电位分析法定量依据及方法（计算题P25813、14）第十四章极谱分析1.名词术语极谱法、极谱波、伏安法、伏安曲线、扩散电流、残余电流、迁移电流、支持电解质半波电位对流电流充电电流循环伏安法溶出伏安法二、问题：1、简要说明极谱波的形成（分三段说明），为什么到极限电流区，外加电压增大时，扩散电流不再增大？2、说明极谱过程特殊性表现在那两个方面？3、写出极谱分析的定性定量依据；4、简述循环伏安法、溶出伏安法的基本过程及原理。5、写出极谱定量依据及三种定量方法名称、公式。（P281）6..极谱分析与普通电解分析有哪些相同和不同之处？或为什么极谱过程是特殊的电解过程？答：相同点：都是电解过程，需要外加电压才能进行．极谱分析是控制电极电位的电解分析过程．不同点：(1)所用电极不同极谱分析使用一个通常是面积很小的滴汞电极，另一个通常是面积很大的饱和甘汞电极，而一般电解分析都使用二个面积大的电极。(2)电解条件的特殊性极谱分析的溶液是静止的，以利产生浓差极化，且加入了大量的支持电解质，而电解分析是在搅拌的溶液中进行．(3)极谱分析是利用被测物质所产生的氧化还原电流的强度来进行定量．而电解分析是将被测离子还原为金属或氧化为金属氧化物，最后称重进行定量．(4)极谱分析是一种微量成份的分析方法，而电解分析是一种常量成份的分析方法．色谱分析法一、名词术语：色谱分析法固定相流动相气相色谱法：气液色谱气固色谱；液相色谱液－液色谱液－固色谱吸附色谱分配色谱离子交换色谱；色谱流出曲线色谱峰色谱图空气峰峰高半峰宽（半宽度）峰底宽度分离度保留值保留时间死时间保留体积死体积调整保留值相对保留值柱效因子n容量因子k选择因子r2,1反相色谱正相色谱梯度洗脱程序升温分配系数分配比定量校正因子相对定量校正因子二、问题；1、简述色谱分离过程及色谱分离原理.2、色谱中流动相与固定各起什么作用？流动相：载带样品；固定相：分离各组分3、色谱流出曲线、保留值、柱效因子n、选择因子r2,1各有什么意义?4、色谱定性、定量和评价色谱分离情况的依据是什么？答：色谱图或色谱流出曲线5、塔板理论有何意义？得到哪些结论？(*)6、写出速率理论方程，并说明各项意义7、色谱定性分析原理、依据是什么?简述色谱分析法常用的进行定性分析实验方法？答：1）依据：组分的保留值2）实验方法（利用保留值进行定性）：在一定色谱条件下，每种物质都有确定的保留值，比较标准物质与未知物质的保留值是否相同进行定性。①分别测标准和样品，比较它们的峰位和峰宽。②加标增加峰高法:比较加标前后峰高及峰面积;8．评价色谱柱的选择性指标、分离效能指标及色谱分离总效能指标各是什么？9.写出色谱基本保留方程和色谱基本分离方程，并说明各方程意义。10.画出气相色谱仪的结构框图，并说明各部分的功能。气路系统：让载气连续运行，通过该系统获得纯净、流速稳定的载气进样系统：将固体或液体样品在进入色谱柱之前瞬间气化快速定量地转入到色谱柱，分离系统：由色谱柱组成，对试样的不同组分进行分离温度控制系统：温度直接影响色谱柱的选择分离、检测器的灵敏度和稳定性。控制温度主要制对色谱柱炉、气化室、检测室的温度控制。检测系统：将组分的质量或浓度转化为信号并检测。记录系统：记录系统是一种能自动记录由检测器输出的电信号的装置。11.画出液相色谱仪的结构框图，并说明各部分的功能。12.色谱定量分析时，为什么要引入定量校正因子＊？在什么条件下可以不用校正因子?(*)答：由于组分的峰面积与其重量或百分含量不成正比，也就是说，在同一类型的检测器上，重量或浓度相同的不同物质，在同一条件下，产生的信号是不一样的（得到的色谱峰面积却常常不同）；在不同类型的检测器上，同一种物质产生的信号也是不一样的．因此，为使产生的响应信号（测出的峰面积）能定量代表物质的含量，就要对峰面积进行校正，即在定量计算时要引入校正因子。在利用归一化法分析校正因子相同的物质,如同系物中沸点相近的组分测定,可不考虑校正因子;同时使用内标和外标标准曲线法时,可以不必测定校正因子.13.有哪些常用的色谱定量方法?试比较它们的优缺点和使用范围?(*)外标法外标法是色谱定量分析中较简易的方法．该法是将欲测组份的纯物质配制成不同浓度的标准溶液。使浓度与待测组份相近。然后取固定量的上述溶液进行色谱分析．得到标准样品的对应色谱团，以峰高或峰面积对浓度作图．这些数据应是个通过原点的直线．分析样品时，在上述完全相同的色谱条件下，取制作标准曲线时同样量的试样分析、测得该试样的响应讯号后．由标谁曲线即可查出其百分含量．此法的优点是操作简单，因而适用于工厂控制分析和自动分析；但结果的准确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性．内标法当只需测定试样中某几个组份．或试样中所有组份不可能全部出峰时，可采用内标法．具体做法是：准确称取样品，加入一定量某种纯物质作为内标物，然后进行色谱分析．根据被测物和内标物在色谱图上相应的峰面积(或峰高）)和相对校正因子．求出某组分的含量．内标法是通过测量内标物与欲测组份的峰面积的相对值来进行计算的，因而可以在—定程度上消除操作条件等的变化所引起的误差．内标法的要求是：内标物必须是待测试样中不存在的；内标峰应与试样峰分开，并尽量接近欲分析的组份．内标法的缺点是在试样中增加了一个内标物，常常会对分离造成一定的困难。归一化法归一化法是把试样中所有组份的含量之和按100％计算，以它们相应的色谱峰面积或峰高为定量参数．通过下列公式计算各组份含量：由上述计算公式可见，使用这种方法的条件是：经过色谱分离后、样品中所有的组份都要能产生可测量的色谱峰．·该法的主要优点是：简便、准确；操作条件(如进样量，流速等)变化时，对分析结果影响较小．这种方法常用于常量分析，尤其适合于进样量很少而其体积不易准确测量的液体样品．14.判断组分出峰顺序1）气-固色谱先流出的组分是？2）指出下列物质在正相色谱中的洗脱顺序（1）正己烷，正己醇，苯（2）乙酸乙酯，乙醚，硝基丁烷答：(1)苯、正已烷、正已醇；(2)乙醚、硝基丁烷、乙酸乙酯15.高效液相色谱法按固定相和分离机理不同分几类？简要说明各类色谱的分离原理。计算题总汇例1用原子吸收法测定元素铅时。由未知试样得到的吸光度为A1，若9毫升试样中加入1毫升csmg·L-1的Pb标准溶液，测得该混合液吸光度为A2．问未知试液中M的浓度是多少？解：标准加入法.19cs19.21xxckAkcA解得cx=？mg·L-1例2取10mL含氯离子水样，插入氯离子电极和参比电极，测得电动势为200mV，加入0.1mL0.1mol·L－1的NaC1标准溶液后电动势为185mV。已知电极的响应斜率为59mV。求水样中氯离子含量。解：已知E1=0.200V,E2=0.185V下式减上式，得则cx=1.26×10-3mol·L-1例3已知一种未知浓度的铅溶液的极谱图，其扩散电流为6.00mA。加入10mL0.0020mol·L-1Pb2+溶液到50mL上述溶液中去，再作出的极谱图其扩散电流为18m解：代入已知数据，得求得cx=1.54×10-4mol·L-1例4pH玻璃电极和饱和甘汞电极（SCE）组成如下测量电池：pH玻璃电极∣H+（a=x）∣∣SCE在25℃，测得pH为5.00标准缓冲溶液的电动势为0.218V，若用未知pH溶液代替标准缓冲溶液解：E=ESCE-EpH=K+0.059pH=2.33例525℃Ca2+离子选择性电极︱Ca2+(aCa2+=1.00×10-2mol/L)‖SCE用未知溶液(离子强度相等)取代已知Ca2+活度的溶液后,测得电池的电动势为0.279V,问未知液的pCa是多少?解;.列出电池表达式pCa=(0.279-0.192)/0.02958=2.947例6在一定条件下，两个组分的调整保留时间分别为85秒和100秒，要达到完全分离，即R=1.5，计算需要多少块有效塔板。若填充柱的塔板高度为0.1cm，解：r21=100/85=1.18n有效=16R2[r21/(r21—1)]2=16×1.52×(1.18/0.18)2=1547（块）L有效=n有效·H有效=1547×0.1=155例7.在某色谱柱上，二组分的相对保留值为1.211。若有效板高度为0.1cm，为使此组分在该色谱柱上获得完全分离，求所需色谱柱的最低长度？解：已知Heff=0.1cm,r21=1.211,R=1.5即柱长为1.55米时，两组分可以得到完全分离。例8已知物质A和B在一根30.00cm长的柱上的保留时间分别为16.40min和17.63min。不被保留组分通过该柱的时间为1.30min。峰底宽度分别为1.11min和1.21min，计算：（1）柱的分离度；（2）柱的平均理论塔板数；解：（1）分离度（2）柱的平均理论塔板数n=16(16.40/1.11)2=3493n=16(17.63/1.21)2=3397n平均=（3493+3397）/2=3445例9.正庚烷与正己烷在某色谱柱上的保留时间为94s和85s，空气在此柱上的保留时间为10s，所得理论塔板数为3900块，求此二化合物在该柱上的分离度？解：已知n理=3900,t0=10s,t1=85s,t2=94sn理=16×(t1/w1)2n理=16×(t1/w1)2即3900=16×(85/w1)23900=16×(94/w2)2求得w1=5.44s,w2=6.02s所以例10一根2m长的填充柱的操作条件及流出曲线的数据如下：流量20mL／min（50℃）柱温柱前压力：133.32kpa柱后压力101.32kPa空气保留时间0.50min正己烷保留时间3.50min正庚烷保留时间4.10min①计算正己烷，正庚烷的校正保留体积；②若正庚烷的半峰宽为0.25min，用正庚烷计算色谱柱的理论塔板数和理论塔板高度；③求正己烷和正庚烷的分配比k1和