《仪器分析习题》郑大课后习题答案

<j————--=5.00x101

第二章光学分析法导论（书后习题参考答案）£200cm

1.已知1电子伏特=1.602X10"'J,试计算下列辐射波长的频率（以兆赫为单位）,波数（以cm।为单位）

E=hv=6.626xIO.x1.50x10*=9.939xIO-26

及每个光子的能量（以电子伏特为单位）：（1）波长为900pm的单色X射线：（2）589.0nm的钠D线：（3）

12.6阿的红外吸收峰；（4）波长为200cm的微波辐射。26

U„hv9.939xlQ-

解：已知leV=L602Xl（）T9j,ZF6.626X10J•s,c=3.OX10m•s-*E=----------=6.204xl(p7

①4=900pm的X射线1.602xIO'9

用eV表示，则1.602x10eV

s

c3.0x102.一个体系包含三个能级，如果这三个能级的统计权重相同，体系在300K温度下达到平衡时，试计算在

v=—==3.333x10”

900x10-。各能级上的相对分布WN）.能级的相对能量如口

AHz,HP3.333X10!,MHZ(1)OeV,0.OOleV,0.02eV；(2)OeV,O.OleV,0.2eV;

(3)OeV,0.leV,2eV

110

(y'=1.111X107解：已知7=300K,A=l.380XlO'23!・K-8.614X105eV・K

二i1n0

2900x10cm-1M=8.614X10'X300=0.0258eV

E=hv=6.626x10-34x3.333x10"=2.08x1()76*二g"KT

尸hv2.08xl()T6N

卜—_________________—_________________=1.378x103

用eV表示，则-1.602x10-19-1.602xlO-19

eV

①瓦二OeV,£]=0.OOleV,^=0.02eV

②589.Onm的钠I)线

”一_________!_________=_____________!____________-0413

-='0x1°9=5093xIO14

1.-EJKT.-E^/kT

N1+e1+e-1+.ec-0.001/0.02584.-e-0.02/0.0258

4589.0x10Hz,BP5.093Xl0,MHz

P-Ei1/kTPc-0.001/0.0258

1_1丛=

=1.698xl04-]-+-----E-/-K-T--+---~-E-/-k-T=-------------------------=0397

CT力-589.0x10-7Ne}e2]+^-0.001/0.0258+^-0.02/0.0258

cm

八一E、lkT八

JpP-0.02/0.0258

E=hv=6.626xIOfx5093x10>4=3.375x10,■__________________=_________________________=0397

1.八-E/KT.八-E/kT1

N1+e+e-1+.e^-0.001/0.0258+,e„-0.02/0.0258

.hv3.75xIO”

卜------------2ill/®&=OeV,^=0.OleV,6=0.2cV

919

用ev表示，则"1.602X10-'-1.602XIO--'-_________!_________=____________!___________-o596

③12.6Mm的红外吸收峰i,-EJKT-E2/kTi-0.01/0.0258-0.2/0.0258

NXIC1CX1CIc

v=-=30xl0"=2.381X1013

6P-E,1/kTP^-0.01/0.0258

丛=------------------=------------------------=o404

X12.6X10'Hz,即2.381XlO,MHzi-E/KT-E/kTi,-0.01/0.0258.-0.2/0.0258

NLIC11C2XiCiC

11P八一E/kT八P-0.2/0.0258.

=7.937x102必一.__________________=________________________=256x10-4

”二12.6>l(r*1]+«-片/凡丁~E/kTv

cm-Ne2।^-0.01/0.0258^-0.2/0.0258

13-20③瓦=OeV,£1=01eV,伤=2eV

E=hv=6.626xIO'x2.381xIO=1.578xlO

以一_________!_________=___________!__________-o980

===9850xl

E二1.602x10-1.602x10--°1,p-E}!KT-E$kTi,-0.1/0.0258,-2/0.0258

eVNX1C*1CX1CIc

用eV表示，则

P-E1JkTP^-0.1/0.0258

④波长为200cm的微波辐射纹=------------------=----------------------=o020

i,-EJKT-E2/kTi,-0.1/0.0258,-2/0.0258

3.0"=]50x6NX1CICXICIc

^-E2/kT-2/0.0253

2200xlO即-34

Hz,1.50X10-MHz.______£___________=______________________=211xlO

1-EJKT-EJkTi,-0.1/0.0258-2/0.0258*1

NJLICICJLICxIC

66

0.5x103

xl()=89525X10-

则55.85mol•L-1

(1)J=-\gT=-IgO.80=0.0969

3.简述下列术语的含义

⑵由#=£得到:

电磁辐射电磁波谱发射光谱吸收光谱荧光光谱原子光谱分子光谱A

自发发射受激发射受激吸收电致发光光致发光化学发光热发光A

电磁辐射一一电磁福射是一种以巨大速度通过空间传播的光量子流，它即有波动性，又具有粒子性.~bc

电磁波谱一一将电磁辐射按波长顺序排列，便得到电子波谱.电子波谱无确定的上下限，实际上它包括了波长

或能量的无限范围.(3)C2=2C,A-=2A=Q.1938

发射光谱一一原来处了激发态的粒子回到低能级或基态时，往往会发射电磁辐射，这样产生的光谱为发射光即-IgTH).1938,%=0.640

谱(4)/13=-lg7^=-IgO.80=0.0969,Q=2C,贝ij4=4b^b/2

吸收光谱一一物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱.740.069

荧光光谱一一在某些情形下，激发态原子或分了•可能先通过无辐射跃迁过渡到较低激发态，然后再以辐射跃迁

b.3=---=---------------------------6-=0.5

的形式过渡到基态，或者直接以辐射跃迁的形式过渡到基态。通过这种方式获得的光谱，称为荧£C.1.08X1（）4x2X8.9526xW

光光谱Jcm

原子光谱一一由原子能级之间跃迁产生的光谱称为原子光谱.2.钢样中的钛和钿，可以同时用它们的过氧化氢络合物形式测定，1.000g钢样溶解，发色并稀释至50mL。

分子光谱一一由分子能级跃迁产生的光谱称为分子光谱.如果其中含l.OOmg钛，则在400nm波长的吸光度为0.269；在460nm的吸光度为0.134。在同样条件下，

1.00m钿在400nm波长的吸光度为0.057；在460nm为0.091,表中各试样均重1.000g,最后稀释至50mL,根

自发发射一一处于两个能级£、白区汨）上的粒子浓度分别为卅、％当i能级上的•个粒了•跃迁到」能级时，R

就自发发射一个能量为£-瓦的光子，这类跃迁称为自发发射.据它们的吸光度计算钛和乳的百分含量。

受激发射一一对于处于高能级i的粒子，如果有频率恰好等于（£-£）”的光子接近它时，它受到这•外来光子试样号Atw力460试样号力48.11■

的影响，而发射出•个与外来光子性质完全相同的光子，并跃迁到低能级j.这类跃迁过程为受激

发射.101720.11650.9020.570

受激吸收一一频率为（£-6）/力的辐射照射时，粒子从能级j跃迁到能级i,使得辐射强度降低，这种现象称为

受激吸收.20.3660.43060.6000.660

电致发光一一电场引起的碰撞激发，是指被电场加速的带电粒子碰撞而受到激发，从而发射出电磁辐射.这一

过程称为电致发光.30.3700.29870.3930.215

光致发光一一电磁辐射吸收激发，是指吸收电磁辐射而引起的激发，从而发射出电磁辐射，这一过程称为光致

40.6400.43680.2060.130

发光.

化学发光一一在•些特殊的化学反应体系中，有关分子吸收反应所释放的化学能而处于激发态，回到基态时产A_0.269

生光辐射。这样获得的光谱称为化学发光光谱.400（D）=二0.269〃

460(H)=0.134

热发光一一物体加热到一定温度也会发射出电磁辐射，称为热发光.解：依条件，对钛（Ti）：be1x1

4.什么是光谱分析法，它包括哪些主要方法？

答：当物质高温产生辐射或当辐射能与物质作用时，物质内部能级之间发生量子化的跃迁，并测量由此向产生A0.057

61400(V)二0.057a_

的发射，吸收或散射辐射的波长和强度，进行定性或定量分析，这类方法就是光谱分析法.-：0.091

he1x1a460(V)

光谱分析法主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光法、紫外一可见分光光度法、红外光谱对钮(V)：

法、分子荧光法、X射线荧光法等.c=lmg/50mL,相当于1g钢样中有Img钛或锐.

5.翻射光子能量与波长的关系怎样，按光了能量从高到低有哪些辐射类型？则根据吸光度的加和性，得到：

答：辐射光子能量与波长的关系为：E=hc/\0.269cl+0.057所4M

按光子能量从高到低的顺序为：0.134Ci+0.091Q=46O

丫射线，X射线，紫外，可见，红外，微波，无线电波将实验数据代入该方程组，计算结果列于下表.

6.电子光谱一般在什么波长区？振动光谱在什么波长M?转动光谱在什么波长区？试样号月woAttoCl(%)C2(%)注

答：电子光谱——紫外、可见区（笈、E八&均改变）62〜620nm

振动光谱——近红外区（£及瓦改变）620〜24.8阿101720.1160.05370.0484lmg/g=0.1%

转动光谱—远红外、微波区（仅E改变）＞24.8Pm

20.3660.4300.0520.395

第三章紫外及可见吸收光谱法

（书后习题参考答案）30.3700.2980.0990.181

1.已知某Fe（m）络合物，其中铁浓度为0.5的・mL,当吸收池厚度为1cm时，百分透光率为80%。试计算：

40.6400.4360.1980.187

（1）溶液的吸光度；（2）该络合物的表观摩尔吸光系数；（3）溶液浓度增大一倍时的百分透光率；（4）使

（3）的百分透光率保持为80%不变时吸收池的厚度。50.9020.5700.2950.192

解：已知ZFICHI,户80%,*0.5Mg•mL!

60.6000.6600.1010.576

70.3930.2150.1400.0305

（1）问亚铁-邻菲罗咻络合物的组成是怎样的？

80.2060.1300.0670.044（2）络合物的形成常数是多少？

解：（1）作fc关系图.

3.取2.00mL含2mol•L飞乩的CiT溶液放入1.00cm的吸收池中。测得在某一确定波长的吸光度为0.600»

然后取0.0100mol-L"uSOi溶液1.00mL添加到第•个吸收池中。再测得的吸光度为0.800。试指出第一个溶

液中Q?.的浓度为多少？

解：已知4=0.600,/fe=0.800,ZFICHI

依条件，有：力尸£be、即0.600=fX1XC1

4-d/,X.+cMncnA,c*x2+0.0100xl

八2一初,,,,0.800=£xlx^-------------

丫+匕2+1

G=0.00500mol,L1

4.螫合物LU八2吸收峰波长为575nm，实验表明，当配位体的初始浓度超过Cu‘浓度20倍时，吸光度数

值只取决于浓度而与配位体浓度无关。今有两种Cu‘和X浓度均己知的溶液，实验数据如下：

13.10X10-5-5

cCu2+/mol-L-5.00X10

-12.00XlO-26.00X10-1

cx/mol-L

当V=6mL时对应的“0值3:1,即络合物组成为FeL.

A(吸光度)0.6750.36613

⑵在匕=6祉时，离解度为

A-40.720-0.700

Ci、？+d■minuxv।।

试求出LUA2的离解常数。A

ax0.720

解：(1)/I=£6[CUX],/!=0.675,L3.10X]0“CuXj0.0278

,A0.675

eh=—=---------=02.177xliOn4=5.696x10-5

c3.10x10-525mol,L

(2)CuX产+2X\c(Cu")=5.OOXlO^mol•L1,c(X)=6.00X10'mol・L，K

—="366,=i68xIO-1-0.0278

3.28xl017

[CuX-J=2.177X10mol-L133-534

=[Fe][L]ca\3ca)(3x5.696xl0)x0.0278

[CU24]=(5.00-1.68)XIO%32X105mol・L1

或於1cm,FeL的摩尔吸光系数为：

[X']=6.00X10'-2X1.682X10'5=5.66X104mol・L；

[C〃2+][X]2=3.32x10-5x(566x10-4)2=f33义小g=A=0.720x25=126x1q4

c7.12x10-4x2mW

K[CuX2]--1.68x10-5D、、

A=0.700时，

5.血制一组溶液，其中铁(ID的含量相同，各加入7.12x10扁1-L“亚铁溶液2.00mL,和不同体积的

7.12x10hoi-L।邻菲罗啾溶液，稀释至25mL后,用1.00cm吸收池在510nm测得各溶液的吸光度如下：[FeLA=——=5.556xlO-5

1.26x10".-

邻菲罗咻m吸光度邻菲罗噂I%DL吸光度molL

cr“一[F%]=0.14x10-5

2.000.2406.000.700此时[Fe"]=Fe-*Lf」mol•L'

[L]=3[Fe2']=0.42X105mol,L'(或[L]=a-3[FeLJ)

3.000.3608.000.7203

[FeL.]5.556x10-5

4.000.48010.000.720

553

于是小JFe力固3—0.14X10-X(0.42X10-)

5.000.59312.000.720

6.若透光率读数误差AZO.0040,计算下列各溶液的普通光度法浓度相对误差:

(1)尸0.204：(2)4=0.195；(3)>4=0.280：(4)户94.4舟。4=ebcx=2.OOxlO'xlxO.5x10'=1.007；=0.100

4二ebc^2.00xl0\lxlxl0'=2.007；=0.010

Ac0.434人.

—=--------AF即测得的吸光度范围为1.00〜2.00,透光度范围为0.010^0.100.

解：△德0.00400T\gT⑵对于D.50x10"mol・【「，4=1.00,7；=0.10

(1)户0.204Ac0.434

x0.0040=-0.017

Ac0.434nA/in