仪器分析复习题参考答案

仪器分析复习题参考答案一、选择题1.C2.C3.A4.C5.A 6.C 7.D 8.D9.C10.A 11.B12.C13.B14.A15.C16.D17.D18.E19.C20.D21.C22.D23.E24.A25.C26.E27.A28.C29.D30.C二、解释下列名词1moℓ·L-11cmL·moℓ-1·cm-1。电子的基团。红外活性振动。Rt是物质定性的指标。R死体积：不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积，可由死时间确定。AAs振线，是特征线。ev为单位。使原子电离所需要的最小能量称为电离电位（U，也用ev8.原子线和离子线：原子线：原子的外层电子跃迁时发射的谱线叫原子线。离子线：原子最外层电子激发到无穷远处，剩下的离子的外层电子跃迁时发射的谱线叫离子线。可逆极谱波的半波电位是一个常数，不随该物质的浓度变化而变化。质称为支持电解质。（i所得的这条曲线称为极谱波。di示。d谱线的自吸：弧焰中边缘部分蒸气原子，一般比弧焰中心原子处于较低的能级，因而当辐吸。AECS表示。散率和狭缝宽度的乘积。是衡量单色器的定量指标。三、回答下列问题。为什么紫外光谱都是带状光谱。而不是线状光谱。红外光谱产生的条件有哪些？L∆vνν=∆v·ν。L辐射产生红外吸收光谱。>CH2的振动类型有哪些？对称伸缩振动νS::>CH2伸缩振动 不对称伸缩振动νas:>CH2>CH2 >CH2面内变形振动 摇摆振动ρ>CH2变形振动面外变形振动 摇摆振动ω>CH2τ>CH2AASUV-VIS的主要区别有哪些？1）吸收机理不同：AAS法原子吸收线状光谱UV-VIS法分子吸收带状光谱光源：AAS法，锐线光源（空心阴极灯）UV-VIS法连续光源（钨灯氘灯）仪器排列顺序不同：AAS法，锐线光源→原子化器→单色器→检测器UV-VIS法，光源→单色器→吸收池→检测器有三种方法：归一化法，内标法，外标法很小。缺点：试样中组分必须全部出峰。外标法的优点：计算和操作都简便，不必用校正因子。缺点：要求操作条件稳定，进样量重复性好，否则对分析结果影响较大。朗伯-么？朗伯-比耳定律的物理意义为：当一束平行单色光通过单一均匀的，非散射的吸光物质溶液时，非散射的吸光物质（气体或固体，是各类吸光度法定量分析的依据。

I×100％ AgII0 I

= gΤ二者关系：A=gΤTc为坐标？以A为吸光度做纵坐标，以入射光波长为横坐标，在一定温度，浓度，液层厚度条件下测量，所得曲线为光吸收曲线。是选择最大吸收入射光波长的依据。Ac为横坐标，所得通过原点的直线称为标准曲线。是吸光光度法一种定量方法。可使用透光度和c为坐标。有何意义？摩尔吸光系数是吸光物质在特定波长和溶剂的情况下一个特征常数，数值上等于1moℓ.L-1吸光物质在1cm光程中的吸光度。是吸光物质吸光能力的量度。影响其大小的因素是：ε：入射光波长溶剂 吸光物质的本性它的功能：用来估计定量方法的灵敏度和衡量吸收强度。ε→大，方法的灵敏度→高，吸收强度→大。在其它条件固定时，可利用来定性。什么是色谱图？（或质量）的变化转换为电压（或电流）曲线，称为流出曲线，也叫色谱图。何谓积分吸收？何谓峰值吸收？为什么AAS测量？积分吸收就是原子蒸气吸收的全部能量，在AAS法中称为积分吸收，用∫Kνdν表示。所谓峰值吸收是在发射线很窄的锐线光源下，测量峰值吸收系数。K。来计算待测试样中某元素的含量。有机化合物中的哪些基团，化学键和分子中存在？吸收带是指吸收峰在紫外可见光谱的波带位置。依据电子和分子轨道的种类，吸收带可分为R吸收带K吸收带B吸收带E吸收带R带：弱吸收带，是由化合物的n→π*跃迁产生的吸收带。其特点：n→π*λmax270nm以上。跃迁几率小。弱吸收。ε<100L·moℓ-1.cm-1。存在于具有杂原子和双键的共轭基团中，如一NO 一NO2 一N=N- 一C=SK带：是由共轭体系中π→π*跃迁产生的吸收带。其特点：Rλmax>200nm；跃迁几率大。强吸收。ε>104L·moℓ-1.cm-1ππ共轭体系中。B吸收带：是由苯环本身振动及闭合环状共轭双键π→π*跃迁而产生的吸收带。B带特征：230～270nm呈现一宽峰，且具有精细结构。λmax=255nm弱吸收带。εmax200L·moℓ-1.cm-1。是芳香族化合物的特征吸收带。EE1带：苯环内三个乙烯基共轭发生的→π跃迁发生的。特点（1λma≈180nm（2）强吸收带，εmax>104L·moℓ-1.cm-1。E2带：苯环内三个乙烯基共轭发生的π（1）λma≈200nm（2）强吸收带，ε=7000L·moℓ-1.cm-1。E1E2存在于芳香族化合物中。原子吸收光谱法中的干扰有哪些？简述抑制各种干扰的方法。（1）来自光源干扰换分析线。光谱干扰 （2）多重吸收线干扰换分析线予分离（3）背景吸收干扰扣除背景。干扰化学干扰：进行化学分离及加入基体改进非光谱干扰 其中电离干扰：采用电离稀释剂物理干扰：配制与待测试样具有相似组成的标准溶液。什么是程序升温？什么情况下应用程序升温？它有什么优点？混合物的分离，可使用程序升温，有利于组分分离，得到好的色谱峰。峰面积而用峰高进行定量测定？i组分的含量与峰面积成正比，即Wi=fiA，可用峰面积（为检测器的电信号）进行定量测量峰面积的方法： A=1.065W1/2h（峰高乘半峰宽法）iA=（W0.15+0.85（峰高乘平均峰宽法自动积分仪法。用峰高代替峰面积必须是对称色谱峰的情况下使用。什么是红外活性？什么是非红外活性？子，相关的振动称为红外活性振动。Δμ=0子称为红外非活性分子，相应的振动称为红外非活性振动。AES公式中各符号的含义。∆S=γℓgR=γblgc+i式中：∆S：分析线对的黑度差c：待测试样浓度γ：感光板的反衬度，它是感光板重要特性之一，它表示当曝光量改变时，黑度变化的快慢。b：自吸系数，它的数值与谱线自吸收有关。i=γlga进行定量计算的基本关系式。AES法中，选择分析线应根据什么原则？分析线与内标线的激发电位相近，电离电位也相近。分析线没有自吸或自吸很小或相等，且不受其他谱线的干扰。的测定就必须选用最强的吸收线。谱线自吸对光谱分析有什么影响？在光谱定量分析中，谱线自吸现象的出现，将严重影响谱线的强度，限制可分析的含量范围。写出尤考维奇方程式，并指出式中各符号的含义，尤考维奇方程式的物理意义是什么？1 2 1i 607nD2md

6c(25C)i ：平均极限扩散电流（μA；dn：电极反应中的电子转移数；D：被测物质在溶液中的扩散系数（s：汞流速度（mg/s；：滴汞周期（S；c：被测物质的浓度。该式是极谱法的定量公式，表示了扩散电流与被测物质的浓度之间定量关系。在极谱法中，定量的依据是什么？用什么方法来实现定量的？在极谱法中，定量依据是 id

=Kc。因为id

不易测定，由易测的波高代替id

，使h=c ，来实现定量的。测波高h有三切线法，平行线法。四、.(×)2.（×）3.（×）4.（×）5.（√）6.（√）7.（×）8.（√）五、计算题。BAABBAAb1.c= A A 2A1B 1 A 1 2 2 13.131020.3012.041040.398=1.981033.131022.801042.0410480.24987= 5.47108=1.47×10-5（moℓ·L-1）AAABAAABA c= A B A1B 1 2 2 1 1 22.801040.3011.981030.398=2.801042.041048428788.04=

1.981043.131025.7121086.17941067639.96=565020600=1.35×10-5（moℓ·L-1）××h h××hhE2.CE= E P chhEP E=9792200mg/100m114 88=178mg/100mℓt'3.（1）

R 23020/200201.1722,12

t'R12(t

t

2(230200)S 60S（2）R'y1

R R2y1

(1.7 1.9)60S

21.6S(2)2

2

101 101R=0.59R’=278×0.59=1.644.COHb

AxAx100

100%

0.5330.353100%0.6720.312=0.18100%50%0.36t 4005.1）n

R)216 21600块（2）

w 40t15.54(R)2t1有效 y15.545.541001600y 12=5.95H =10000.63(mm)有效 16006.（1）R

2(t'R

t'R

) 21.50)1.50)1.1011.1011.201ww11 2=21.00.872.30（2）

2.1

t' 17.501.50161.07Rt'2 16.501.50 15RR1t 16.50（3）n1=

16(R1w1

)216(1.10

)236001 1t 17.5022n=16(R22w

)216(1.20

)234012 1=nn=2n 1 22平均

3600340123500（4）HLn30.035008.57103(cm)（5）n有效=16R2(

2,1

1.07 )2 16 1.5 2,1

1 1.071=16×1.52×234=8424L=8424×0.1=842cm（一般填充柱H =0.1cm）有效仪器分析实验课后思考题答案实验二气相色谱定性和定量分析1、为什么可以利用色谱峰的保留值进行色谱定性分析？的保留时间进行对照时，若两者的保留时间相同，则认为两者是相同的化合物。2、利用面积归一化法进行定量分析是，进样量是否需要非常准确，为什么？因为归一化法的结果是一个比例峰面积百分比=该峰的峰面积/所有峰面积和可以把进样量（样品浓度）看作是（即100，检测出的各个峰（主峰和杂质峰）都是这个1的一部分，且各个峰面积百分比的和为各个峰面积分别为A,B,C,D……M.各个峰面积和为W=A+B+C+D+……+M那么各峰面积百分比就是A/W,B/W,C/, ,M/WA/W+B/W+C/W+……+M/W=(A+B+C+D+……+M)/W=W/W=1一个样品中各个峰彼此之间的比例是一定的，所以进样量的准确度要求不高。实验三聚乙烯和聚苯乙烯膜的红外光谱分析1、化合物的红外吸收光谱是怎样产生的？它能提供哪些信息？当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。位置、强度、峰形是IR的三要素。吸收峰的位置和形状反2、红外光谱实验室为什么对温度和相对湿度要维持一定的指标？一个很重要的原因是红外光谱仪器中有几个作用较大且比较贵重的光镜是用KBr做的，极25度,45%以精密度、减缓仪器的老化的作用。3、如何进行红外吸收光谱的图谱解释？根据官能团的特征峰，与谱图进行一一对应。实验四电位法测天然水中微量的氟1、标准曲线法有何优点？曲线上读出含量，因此特别适合于大量样品的分析。2、离子选择电极法测F浓度时，加入TISAB的组成和作用是什么？首先说一下它的组成，TISAB由氯化钠，柠檬酸钠，冰醋酸，和氢氧化钠等组成，其作用氢氧化钠是为了行成缓冲溶液。总的作用就是为了减少测定的误差！实验五紫外分光光度法直接测定水中酚1、紫外分光光度法直接测定水样时有何优缺点？优点是找到对的吸收波长时可快速侦测。缺点是浓度不能太高(最好在mM~μM之间)，会有同吸收峰的物质所干扰，而无法得到正确的数据2、紫外分光光度法的适用条件？应用范围：①定量分析，广泛用于各种物料中微量、超微量和常量的无机和有机物质的测定。离解常数等。对溶剂的要求使用范围均不能小于截止使用波长。例如甲醇、乙醇的截止使用波长为205nm。另外，当1cm石英吸收池中，以空气为空白（即空白光路中不置任何物质220～240nm范围内不得超过0.424～250nm范围内不得超过0.225～300nm范围内不得超过0.1300nm0.05。测定法测定时，除另有规定外，应以配制供试品溶液的同批溶剂为空白对照，采用1cm的石0.3～0.7pH应将供试品溶液和对照品溶液的pH值调成一致。含量测定一般有以下几种。对照品比较法100%±10%波长测定供试品溶液和对照品溶液的吸光度后，按下式计算供试品中被测溶液的浓度∶CX=（AX/AR）CR式中CXAX为供试品溶液的吸收度；AR为对照品溶液的浓度；CR吸收系数法100正和检定。比色法供试品溶液加入适量显色剂后测定吸光度以测定其含量的方法为比色法。定的波长处测定对照品和供试品溶液的吸光度，按上述法计算供试品溶液的浓度。加入等量的相应试剂，并用同样方法处理制得。实验六用高效液相色谱法测定饮料中的咖啡因1、解释反相色谱（n-C18）测定饮料中咖啡因的分离原理。反相柱n-C18，是将非极性物质n-C18烷（正构烷烃）键合到硅胶基质上，分离过程中以极性溶剂为流动相，实现弱极性化合物的分离。与其它组分（如：单丁酸、咖啡酸、蔗糖等）相比，咖啡因是弱极性化合物。2、在本实验中，用峰高H为定量基础的校正曲线能否得到咖啡因的精确结果？可以用峰高计算，但这种定量方法多在以前色谱工作站不普及而采用记录仪记录图谱的时代，且前提是色谱峰型、柱效非常好，要求拖尾因子在0.95～1.053、能否用离子交换柱测定咖啡因？为什么？不行因为离子交换色谱exchange上具有固定离子基团及可交换的离子基团。当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相::式中"－－"表示在固定相上，Kxy和Kzm是交换反应的平衡常数，Z+和X-代表被分析的组分离子。M+和Y-表示树脂上可交换的离子团。阳离子交换：阴离子交换：平衡常数K依据咖啡因的结构式1,3,7-三甲基黄嘌呤或3,7-二氢-1,3,7-1H-嘌呤-2,6-酮，其解离常数很小，不符合离子交换色谱的要求。实验七X射线衍射粉末法物相分析讨论本实验所得数据与标准数据为什么存在细微差别？样品颗粒大小对实验结果的影响为了比较充分地说明颗粒大小对测试结果的影响程度,我们选取了来自内蒙古巴丹吉林沙漠表层矿物试样作为分析对象.用日本理学(Rigaku)公司生产的D/Max2400型多晶X射线衍射仪进行测试.Cu靶(λ=0.154056nm),管电压40kV,管电流60mA,扫描速度10deg./min,步长为0.02°,DS(发散狭缝)=SS(防散射狭缝)=1°,RS(接收狭缝)=0.3mm.分别将样品充分研磨过筛,样品细度从小到大分别为45、48、58、75、150μm5个等级,所得X射线衍射分析结果如图1所示.从图中可看出,颗粒度为150μm的样品衍射峰最弱,衍射背底最强,一部分含量微弱的样品物质其衍射峰没有被扫出来.对于颗粒大小为75、58、48和45μm的样品,随着颗粒度的减小,衍射峰强度不断变大,物质中微量成份的衍射峰逐渐变强.从衍射结果可以看出,样品颗粒比较大时,所得的衍射峰强度较弱,背底较大.究其原因,主要是,使X射线衍射峰的强度比较弱,而漫反射现象会非常明显,使本来就比较弱的衍射峰就会更弱,湮没在背底里,甚至会损失掉.反之,样品颗粒度越小,表面参与“镜面反射”的晶面越多,使晶粒取向分布的统计性波动减小,强度的再现性误差减少[4].同时漫反射不容易发生,峰背底较小,一些[2].,如果粒度小于0.1μm时,峰宽化,同时导致积分强度测量不准而产生误差.在实际测量中,一方面有些质地非常坚硬的物质不容易研的很细,能达到50μm已经很不错,另一方面大部分样品当颗粒细化到50μm以下,再进行研磨所得的衍射结果变化不大[3],所以进行衍射实验使粉末样品颗粒达到50μm是一个较为理想的尺寸.玻璃样品架装填量不同对衍射结果的影响选取50μm(NaCl)作为实验样品,用X实验用玻璃样品架为原厂家生产的50×35mm,20×15mm,0.5mm.低于样品架32.,与样品架水平的填样方法衍射图谱效果最好,强度也最大,背底最小;而高出样品架及低于样品架装填样,.结合测角仪的聚焦几何原理[4],对衍射结果进行分析,只有装填样品表面与样品架水平的情况下,才能保证试样表面在扫描过程中始终与聚焦圆相切,使样品表面与聚焦圆有同一曲率,,提高测量准确性.所以,填样与样品架水平时衍射线峰强最大,峰形也最明锐,背底最弱.而填样高出和低于样品架时大部分的晶面(hk)不满足测角仪的聚焦几何原理,扫描过程中探测器接收到的信号比较弱.这2.少量样品或微量试样采用横式填样或竖式填样对衍射结果的影响,很低,.对这类样品进行X,样(3).选用FeNdO3,分别采用2种不同的装样法用X得到如图4.,横式填样方法所得衍射图谱效果较好,强度较大;而竖式填样法所得的衍射图谱弱峰比较模糊,测试效果不好.究其原因,主要是因为填样宽度是为保证在2θ大于盲区(2θmin)的扫描过程中参与衍射的体积保持不变[5],在样品量较少的情况下,应保证填样宽度达到最大值.特别是仪器的D和SS,.,,应采用图3横式填.2 结论本文可以得到粉末X.(1)粉末样品自身颗粒的大小对X.,50μm左右,.,,.,一些.参考资料：多晶X实验八原子荧光光谱法测定水质中的硒从原理、仪器结构、应用三方面对原子吸收、发射和原子荧光光谱法进行比较。AASAESAFS（）基本概念：①AAS（原子吸收光谱）是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光的吸收为基础的分析方法（基于物质所产生的原子蒸气对特征（通常是待测元素的特征谱线的吸收作用来进行元素定量分析的一种方法）原子吸收光谱分析的基本过程：（1）用该元素的锐线光源发射出特征辐射；（2）在原子化器中被蒸发、解离为气态基态原子；（3）当元素的特征辐射通过该元素的气态基态原子区时部分光被蒸气中基态原子吸收而减弱通过单色器和检测器测得特征谱线被减弱的程度即吸光度根据吸光度与被测元素的浓度成线性关系从而进行元素的定量分析。 ②AES（原子发射光谱）原子发射光谱分析是根据原子所发射的光谱来测定物质的化学组分的。不同物质由不同元素的原子所组成而原子都包含着一个结构紧密的原子核，核外围绕着不断运动的电子。每个电子处于一定的能级上，具有一定的能量。在正常的情况下原子处于稳定状态它的能量是最低的，这种状态称为基态。但当原子受到能量(如热能电能的作用时原子由于与高速运动的气态粒子和电子相互碰撞而获得了能量使原子中外层的电子从基态跃迁到更高的能级上处在这种状态的原子称激发态电子从基态跃迁至激发态所需的能量称为激发电位当外加的能量足够大时原子中的电子脱离原子核的束缚力使原子成为离子这种过程称为电离原子失去一个电子成为离子时所需要的能量称为一级电离电位离子中的外层电子也能被激发其所需的能量即为相应离子的激发电位。 处于激发态的原子是十分不稳定的，在极短的时间内便跃迁至基态或其它较低的能级上。当原子从较高能级跃迁到基态或其它较低的能级的过程中，将释放出多余的能量这种能量是以一定波长的电磁波的形式辐射出去的，其辐射的能量可用下式表示： E2、E1分别为高能级、低能级的能量为普朗(Planck)常数；v及λ分别为所发射电磁波的频率及波长为光在真空中的速度。每一条所发射的谱线的波长，取决于跃迁前后两个能级之差由于原子的能级很多，原子在被激发后，其外层电子可有不同的跃迁但这些跃迁应遵循一定的规即“光谱选律因此对特定元素的原子可产生一系列不同波长的特征光谱线这些谱线按一定的顺序排列并保持一定的强度比例。光谱分析就是从识别这些元素的特征光谱来鉴别元素的存定性分而这些光谱线的强度又与试样中该元素的含量有关，因此又可利用这些谱线的强度来测定元素的含(定量分)。这就是发射光谱分析的基本依据。 AF（原子荧光光谱AtomicFluorescenceSpectrometr：通过测定原子在光辐射能的作用下发射的荧光强度进行定量分析的一种发射光谱分析方法。 （二）三者的区别与联系 相似之处——产生光谱的对象都是原子 不同之处——AAS是基于“基态原子”选择性吸收光辐射能h，并使该光辐射强度降低而产生的光谱（共振吸收线；AES是基态原子受到热、电或光能的作用，原子从基态跃迁至激发态，然后再返回到基态时所产生俄光谱（共振发射线和非共振发射线。 AFS气态原子吸收光源的特征辐射后原子外层电子跃迁到激发态然后返回到基态或较低能态同时发射出与原子激发波长相同或不同的辐射即为原子荧光，是光致二次发光AFS本质上仍是发射光谱。 原子发射光谱分析法在发现新元素和推动原子结构理论的建立方面曾做出过重要贡献在各种无机材料的定性、半定量及定量分析方面也曾发挥过重要作用。近20年来，由于新型光源、色散仪和检测技术的飞速发展原子发射光谱分析法得到更广泛的应用到了二十世纪三十年代，人们已经注意了到浓度很低的物质，对改变金属、半导体的性质，对生物生理作用，诸如催化剂及其毒化剂的作用是极为显著的而且地质矿物质的发展对痕量分析有了迫切的需求，促使AES迅速的发展，成为仪器分析中一种很重要的、应用很广的方法。而到了五十年代末、六十年代初，由于原子吸收分析法（AAS）的崛起，AES中的一些缺点，使它显得比AAS有所逊色，出现一种AAS欲取代AES的趋势。但是到了七十年代以后，由于新的激发光源如ICP激光等的应用及新的进样方式的出现先进的电子技术的应用，使古老的AES分析技术得到复苏，注入新的活力，使它仍然是仪器分析中的重要分析方法之一。（三）三者的特点：AAS原子吸收光谱分析的特点： 灵敏度高：火焰原子法，ppm级，有时可达ppb级； 石墨炉可达10-9~10-14(ppt级或更)； 准确度高：FAAS的RSD可达1~3%.测定范围广，可测70种元素。 局限性：多元素同时测定有困难；难熔元素（如、非金属元素测定困难、对复杂样品分析干扰也较严重；石墨炉原子吸收分析的重现性较差。AES原子发射光谱法的特点： 灵敏度高10-3~10-9；选择性好可同时分析几十种元素线性范围约2个数量级若采用电感耦合等离子体光源，则线性范围可扩大至6~7个数量级可直接分析试样中高中低含量的组分可进行定性分析，此特点优于原子吸收法。局限： 1）.在经典分析中，影响谱线强度的因素较多，尤其是试样组分的影响较为显著，所以对标准参比的组分要求较高。 2）.含量（浓度）较大时，准确度较差。 3）.只能用于元素分析，不能进行结构、形态的测定。 4）.大多数非金属元素难以得到灵敏的光谱线。AFS原子荧光光谱法的特点： 灵敏度高检出限较低。采用高强度光源可进一步降低检出限； 谱线干扰较少，可以做成非色散AF；校正曲线范围宽3~5个数量级；易制成多道仪器——多元素同时测定；荧光淬灭效应复杂基体效应等可使测定灵敏度降低散色光干扰；可测量的元素不多，应用不广泛（主要音位AES和AAS没有明显的优势实验九固体电极上的循环伏安法1、循环伏安法的应用领域？1、判断电极表面微观反应过程2、判断电极反应的可逆性3、作为无机制备反应“摸条件”的手段4、为有机合成“摸条件”(CE)的循环伏安特征(EC)的循环伏安特征7、催化反应的循环伏安特征2、固体电极有哪些特点？56电特性，如绝缘、介4电能力，都是指在一m4的材料5w06保持这些性质。当电场强度超过某j临界值时，介255导电状态。这种现象称介1电强度的破坏，或叫1质的击穿，与a30电强度，或称为1击穿电场强12p便于n2