T319注册公用设备工程师基础考试水分析化学精编附带习题及答案62

14.6

吸收光谱法•

吸收光谱原理•

比色法•

分光光度法一、吸收光谱原理1.吸收光谱法：在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。又称吸光光度法。主要有:红外吸收光谱法：吸收光波长范围2.5-1000

nm

,主要用于有机化合物结构鉴定。紫外吸收光谱法：吸收光波长范围200-400

nm（近紫外区）

，可用于结构鉴定和定量分析。可见吸收光谱法：吸收光波长范围400-750

nm

，主要用于有色物质的定量分析。2.物质的颜色与光吸收的关系（1）互补色光：若两种颜色的光按某适当的

强度比例混合后可成为白光,则这两种色光

成为互补色光。例如,黄光和蓝光。（2）物质的颜色与光吸收的关系物质之所以呈现不同的颜色是物质对光选择性吸收造成的。黑色;全吸收,无色透明:全不吸收颜色：若吸收了白光中的某种色光,则呈现透射光的颜色,即被吸收光的互补色。例如,KMnO4溶液吸收波长500—560nm的绿色光,呈现紫色;K2Cr2O7溶液吸收篮紫色光,而呈现黄色;硫酸铜溶液呈现蓝色是由于它吸收了白光中的黄色光波

.（3）吸收曲线：在同样的条件下依次将各种波长的单色光通过某物质溶液,并分别测定每个波长下溶液对光的吸收程度(吸光度A),以波长为横坐标,吸光度为纵坐标得到的A～λ曲线,称为该溶液的吸收曲线，又称吸收光谱。吸收曲线的讨论:①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。

吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax

。②不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似λmax不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。③吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。④在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。3.光的吸收定律（1)朗伯－比耳定律:当一束平行的单色光通过均匀溶液时,溶液的吸光度与溶液浓度（c）和液层厚度（b）的乘积成正比。是吸光光度法定量分析的依据。其数学表达式为：A=kbcA：吸光度(I0

：入射光强度,

It

：透过光强度)k：吸光系数;当b—以cm为单位；c—以mol·L－１为单位；k=εA＝εb

cIoItA

=lgε称摩尔吸光系数物理意义：当某一波长光通过浓度为1mol/L、液层厚度为1cm溶液的吸光度。单位L/mol.cm（2）摩尔吸光系数ε的讨论：①

ε是吸收物质在一定波长下的特征常数。温

度和波长等条件一定时，ε仅与吸光物质本性

有关，而与其浓度c和光程长度b无关；②可作为定性鉴定的参数；③同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。

ε越大表明该物质对某波长的光吸收能力越

强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。

ε代表测定方法的灵敏度。ε

>104为强，

ε

<103为小，（3）透光度(透光率)T:描述入射光透过溶液的程

度,取值范围0～100%。吸光度A与透光度T

的关系:

1TA=lg=

−lgT

to

IIT=IoItA=lg4.偏离朗伯—比耳定律的原因

朗伯—比耳定律知,吸光度与溶液的浓度成正比,即A～C呈线性关系,

标准曲线法测定未知溶液的浓度时发现：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯—比耳定律的偏离。引起这种种偏离的的因素（（两大类类）：（1）物物理性因因素朗伯—比耳定律律的前提提条件之之一是入入射光应为单色色光。分光光度度计只能能获得近近乎单色色的狭窄光带带。复合光可可导致对对朗伯—比耳定律律的正或负偏偏离。(2)化学性因因素朗伯—比耳定律律的假定定：所有有的吸光光质点之间不发发生相互互作用。。故：朗伯—比耳定律律只适用于稀稀溶液(浓度大大,易发发生偏离离)。溶液中中存在着离离解、聚聚合、互互变异构构、配合合物的形形成等化学平平衡时,使吸光光质点的的浓度发发生变化化，影响吸光光度。5.显色色反应及及显色反反应条件件的选择择（1）对对显色反反应的要要求：灵敏度高高、选择择性高、生成成物稳定定、显色色剂在测测定波长长处无明明显吸收，两两种有色色物最大大吸收波波长之差差：“对比⑵显色反反应条件件的选择择①显色剂剂用量：：选择吸吸光度A与显色剂剂用量的的关系变化平平坦处。。②反应体体系的酸酸度在相同实实验条件件下，分分别测定定不同pH值条条件下显色溶溶液的吸吸光度。。选择曲曲线中吸吸光度较较大且恒定的的平坦区区所对应应的pH范围。。度，要求””λ>60nm。③显色时时间与温温度:实验确定定④溶剂：：一般尽尽量采用用水相测测定。⑤共存离离子干扰扰的消除除a.加入入掩蔽剂剂b.选择择适当的的显色反反应条件件c.分离离干扰离离子6.测定定条件的的选择（1）选选择适当当的入射射光波长长:一般应该该选择λmax为入射光光波长。。如果λmax处处有共存存组分干干扰时，则应应考虑选选择灵敏敏度稍低低但能避避免干扰扰的入射光波波长。（2）选选择合适适的参比比溶液选择参比比溶液的的目的：：消除溶剂剂和试剂剂等非测测定物质对入入射光吸吸收的影影响,使使测得的的吸光度度真正反映待测测溶液吸吸光强度度。参比溶液液的选择择一般遵遵循以下下原则：：①若仅待待测组分分与显色色剂反应应产物在在测定波波长处有有吸收，其其它所加加试剂均均无吸收收，用纯溶剂（（水)作参比溶溶液；②若显色色剂或其其它所加加试剂在在测定波波长处略略有吸收，而试试液本身身无吸收收，用“试剂空白白”(不加试试样溶液)作参比比溶液；；③若待测测试液在在测定波波长处有有吸收，，而显色色剂等无无吸收，则则可用“试样空白白”(不加显显色剂)作参比比溶液；④若显色色剂、试试液中其其它组分分在测量量波长处处有吸收，则可可在试液中中加入适适当掩蔽蔽剂将待待测组分分掩蔽后再加加显色剂剂，作为为参比溶溶液。（3）控控制适宜宜的吸光光度（读读数范围围）最佳读数数范围：：用仪器测测定时,应尽量使使吸光度：A=0.80～0.20透光度值值:T=15～65%二、比色色法1.目视视比色法法：采用直接接用眼睛睛比较标标准溶液液与被测溶液颜颜色的深深浅,来来测定物物质含量量的方法法成为目目视比色法法。测量量的是透透过光的的强度。。2.光电比色色法：利用光电电比色计计测定溶溶液吸光光度并进行定量量分析的的方法。。光电比色色计组成成：光源→滤光片片→比色皿→光电池→检流计计（1）光光源:常用钨丝丝灯,发发射400～1100nm的的连续光光谱。（2）滤光片:滤光片最最易透过过的光应应是有色色溶液最最易吸收的的光,即即滤光片片的颜色色与被测测有色溶溶液颜色色互为补色色。（3）比色皿:盛试液和和空白溶溶液的吸吸收池,有玻璃璃和石英两种种,常用用规格有有0.5cm、、1cm、3cm、5cm。。(操作时,需需拿毛面面,有色色溶液注注到比色色皿高度度的4/5处)（4）光光电池:将光信号号转换成成电信号号的装置置。常用用硒光电池。。（5）检流计:测量光电电流的仪仪器,上上有透光光度（T%）和吸光度度（A））两种刻刻度。光电比色色法优点点:（1）仪仪器代替替人眼,消除主主观误差差,提高高准确度度。（2）采采用滤光光片和参参比溶液液消除干干扰,提提高选择择性。光电比色色法局限限性:只限于可可见光区区400～800nm,滤光光片获得单单色光,不纯,影响准准确度和和灵敏度度。三、分光光光度法法:利用分光光光度计计测定溶溶液吸光光度进行定定量分析析的方法法成为分分光光度度法。1.分光光光度计计组成光源→单色器→比色皿→光电池→检流计计除了单色色器以外外,其他他与光电电比色计计构件相相同。单色器：：即分光系系统,是是将混合合的光按按波长顺顺序分散散为不同波波长的单单色光的的装置。。其主要要部件是是棱镜(或光栅栅)+狭狭缝。2.分光光光度法法特点:（1)采采用棱镜镜或光栅栅等分光光器将复复合光变变为单色色光,可获获得纯度度较高的的单色光光,进一一步提高高了准确度和灵灵敏度。。（2）扩扩大了测测量的范范围:测测量范围围由可见见光区扩扩展到紫外外光区和和红外光光区。3.分光光光度计计类型:可见分光光光度计计（工作作范围360～～800nm））;紫外—可见分光光光度计（200～1000nm）;红外分光光光度计（760～800nm）。4.定量方方法:常用标准曲线法法(或工作作曲线法)：配制不同浓度度的标准溶溶液,分别别测定各浓浓度的吸光度,以浓度为为横坐标,吸光度为为纵坐标,绘制制A-C标准准曲线（工工作曲线））。待测试液在在相同条件件下显色,并测定吸吸光度,然后在在工作曲线线上求出其其浓度。标准曲线(工作曲线)例题1、吸收曲曲线是（C）A,A—C关系图B,A—pH关系图C,A--λ关系图D,A---ε关系图2、今有甲甲乙两个不不同浓度的同一有有色物质的的溶液，用用同一波长的光光，同一厚厚度的比色色皿测得吸吸光度为：：甲0。2，乙0。3，如果甲甲的浓度为为4．0××10-4mol/L，则乙的浓度为为（C）mol/LA、2．0×10-4;C、6.0×10-4;B、4.0×10-4;D、8.0×10-4.3.在分光光度度法中，吸吸光度和透透光度的关关系是下列列四个中的哪一个（（B）A、A=1gT;B、A=1g（1/T）;C、T=1gA;D、A=1n（1/T）.4.在分光光光度法中中，理想的的显色剂应应该满足（（A）。A、灵敏度度高、选择择性和稳定定性好B、灵敏度度高、显著性和稳稳定性好C、灵敏度度高、选择择性和显著著性好D、灵敏度度高、显著性和准准确度好5.某试液液用2.0cm的比比色皿,测测得T=60%,若改用用1.0cm的比色皿,测测得T为（D）A15%B30%C39%D77%6.在分光光度度法中，宜宜选用的吸吸光度读数数范围为：：A、0~0.2；B、0.1~0.3；C、0.3~1.0；D、0.2~0.77.某物质的摩摩尔吸光系系数ε很大，则表表明：(D)A、该物质溶溶液的浓度度很大；B、光通过该物物质溶液的的光程长；C、测定该物物质的灵敏敏度低；D、测定该物物质的灵敏敏度高；C、21gT0；D、lgT08.某金属离子子X与R试剂形成一一有色络合合物，若溶液液中X的浓度为1.0×10-4mol·L-1，用1cm比色皿在525nm处测得吸光光度为0.400，则此络合合物在525nm处的摩尔吸光系数为为：(B)A、4×10-3；B、4×103；C、4×10-4；D、4×104。9.某符合比耳定定律的有色色溶液，当当浓度为c时，其透透光度为T0；若浓度增增大1倍，，则此溶液的透透光度的对对数为：(C)。A、T0/2；B、2T0；1210.在吸光光度度法中，透透过光强度度（It）与入射光光强度（I0）之比，即It/I0，称为(C)A、吸光度；；B、消光度；；C、透光度；D、光密度。。11.有甲、乙两两个不同浓浓度的同一一有色物质质水样，用用同一波长长进行测定。。当甲水样样用1cm比色皿，乙乙用2cm比色皿，测测定的吸光度相相同，则它它们的浓度度关系是：：CA、甲是乙的的1/2；B、甲是乙的的4倍；C、乙是甲的的1/2；D、乙是甲的的4倍。12.用双硫腙光光度法测定定Pb2+(其摩尔质量量为207.1g/mol),若50ml溶液中,含有0.1mgPb2+.用1cm比色皿在520下,测得透光度度为10%,则此有色化合物的的摩尔吸光光系数为()A、1.0×102；B、1.0×103；C、1.0×104；D、1.0×10513、相相同同质质量量的的Fe3+和Cd2+[Ar(Fe)=55.85,Ar(Cd)=112.4]各用用一一种种显显色色剂剂在在同同样样体体积积溶溶液中中显显色色,用分分光光光光度度法法测测定定,前者者用用2cm比色色皿皿,后者者用用1cm比色色皿皿,测得得的的吸吸光光度度相相同同,则两两有有色络络合合物物的的摩摩尔尔吸吸光光系系数数为为()(A)基本本相相同同(B)Fe3+为Cd2+的两两倍倍(C)Cd2+为Fe3+的两两倍倍(D)Cd2+为Fe3+的四四倍倍提示示:A=εFe×2×m/55.85A=εCd×1×m/112.414.某有有色色配配合合物物的的溶溶液液投投射射比比为为T=9.77%,则吸吸光光度度值值lg(1/T)为：：CA，1.0；B，1.01；C，1.010；D，1.010115.比色色分分析析时时,下述述操操作作中中正正确确的的是是()A、比比色色皿皿外外壁壁有有水水珠珠；；B、手捏捏比比色色皿皿的的毛毛面面；；C、用普普通通白白纸纸察察试试比比色色皿皿外外壁壁的的水水；；D、待测测溶溶液液注注到到比比色色皿皿的的三三分分之之二二高高度度处处16.分光光光光度度法法与与普普通通光光度度法法的的不不同同点点是是:CA、测量量范范围围不不同同；；B、检测测器器不不同同；；C、获得得单单色色光光的的方方法法不不同同；；D、光源源不不同同。。17.符合合比比尔尔定定律律的的某某有有色色溶溶液液稀稀释释时时,其最最大大吸吸收收峰峰的的波波长位位置置:(C)A、向短波波方向移移动;B、向长波波方向移移动;C、不移动动,但高峰值值降低;