仪器分析练习习题集

本文格式为Word版，下载可任意编辑——仪器分析练习习题集三、简答题：

1．在极谱分析中，为什么要使用滴汞电极？答：由于滴汞电极具有如下一些优点：

(1)滴汞电极由于汞滴不断滴落，使电极表面保持新鲜，重现性好；

(2)汞与大量金属生成汞齐，降低了这些金属离子的析出电位，故大量金属离子能用极谱法测定；

(3)氢在汞电极上有较大的过电位，其析出电位一般负于1.2伏，即使在酸性溶液中氢波也不会产生干扰；(4)滴汞电极表面积很小，因此电解时的电流密度很大，易于产生浓差极化现象。2．在极谱分析中，影响扩散电流的主要因素有哪些？测定中如何注意这些影响因素？解：影响扩散电流因素主要有下面几项：

(1)滴汞电极毛细管特性的影响。汞的流速和汞滴滴下时间都会影响扩散电流，即汞柱高度影响扩散电流，一般说来，汞柱高度每增加1厘米，扩散电流大约增加约2%。因此，试验中应注意保持汞柱高度不变。

(2)溶液组分的影响。扩散电流随着扩散系数的增加而增加，而溶液的组分不同，其粘度也不同，并且粘度越小，被测物质的扩散系数越大。在分析中要求试液与标准溶液组分力求一致。

(3)温度的影响。从扩散电流方程式可知，扩散电流与扩散系数D有关，而D受温度的影响较大。在严格的条件下，一般使用恒温装置，实际分析中，试液与标准溶液的温度接近，故可以不考虑温度的影响。3单扫描极谱与普通极谱的曲线是否有区别？为什么？

解：单扫描极谱与普通极谱原理基本一致，但是它们的极谱图形状有区别，前者呈峰状。产生峰状的原因是由于极化电压变化的速度很快，当达到可还原物质的分解电压时，该物质在电极上急速地还原，产生大的电流。正是由于这种急速的还原，使可还原物质在电极表面上浓度猛烈地降低，而溶液中可还原物质又来不及扩散至电极表面，这样在高极化速度下继续增加电压，电流就会减少，因而形成尖峰状的极谱图。普通极谱的极化速度一般较慢，远小于单扫描极化的速率，故得到一种S形的极谱图。4．脉冲极谱的主要特点是什么？

解：在普通极谱、单扫描极谱中，影响灵敏度的主要因素是充电电流，脉冲极谱主要是为了战胜充电电流的干扰而提出来的。脉冲极谱的主要特点是：

(1)灵敏度高，对可逆氧化还原物质，灵敏度可达10–8mol/L，而脉冲溶出伏安法的灵敏度会更高。(2)分辩率高，两峰相差25mV的物质可以同时测定。

(3)允许前放电物质的量大，可比被测物质浓度高50000倍，不会干扰测定。(4)脉冲极谱法以及由它发展的极谱新技术是研究电极过程动力学的重要工具。

5．在pH为5的醋酸和醋酸盐缓冲溶液中，IO3–离子还原为I–离子的可逆极谱波的半波电位为0.785V，计算此电极反应的标准电极电位？

解：电极反应为：IO3?6H?6e??I?3H2O

?][H?]60.059[IO30.0590lg在25C时，有：????，当电极电位在半波电位时，有：????lg[H?]61/2?6[I]6????00得到：???1/2?0.059lg100?5?0.785?0.059?5?1.08V

6．在1mol/l盐酸介质中用极谱法测定铅离子，若Pb2+浓度为2.0×10–4mol/l,滴汞流速为2.0mg/s，汞滴下时间为

4.0s，求铅离子在此体系中所产生的极限扩散电流。(铅离子的扩散系数为1.01×10–5cm2/s)解：铅离子还原是两电子过程：Pb2++2e?Pb

从尤考维奇方程式得到：id=708nD1/2m2/3t1/6c=708×2×(1.01×10–5)1/2×(2.0)2/3×41/6×0.2=1.08?A7.某物质的循环伏安曲线说明，?p.a=0.555V(vsSCE),?p,c=0.495V，计算：(1)该可逆电对的电子转移数目；(2)形式电位?0解：可逆电极过程循环伏安图有：??p=?p,a–?p,c=

RTnF21

在250C时，得到：n=0.059/??p=0.059/(0.555–0.495)

形式电位?可从下式计算：?=

00

Ep,a?Ep,c2=0.525V.

8.对于一个可逆电极反应，从其极谱波的有关数据中可计算得到其电极反应的电子转移数。如从某金属离子还原的极谱波上，测得极限扩散电流为42.2?A，半波电位为–0.781V，电极电位为–0.750V处对应的扩散电流为3.4?A。求该金属离子的电极反应电子数目。

解：从极谱波上任意一点的电极电位与扩散电流的关系式中，可求得电极反应的电子数：?d,e=?1/2–

0.059iRTilg得到：n=lnE1/2?Ed,eid?inFid?i将有关数据代入上式，求得：n=

0.0593.4lg??1.9lg0.088?2

?0.781?(?0.750)42.2?3.49在pH值为5的乙酸盐缓冲溶液中，IO3–还原为I–的可逆极谱波的半波电位为+0.785V，计算此电极反应的标准电极电位。

解：电极反应为：IO3–+6H++6e?3H2O+I–

0.059[IO3?][H?]6lg在25C时，有：?=?+6[I?]0

0

当电极电位在半波电位时，有：?0=?1/2–0.059lg10–5

由于是氧化还原体系，当?d,e=?1/2时，[IO3–]=[I–]，得到

0.059[IO3?][H?]6lg?1/2=?+=0.785–0.059×5=0.49V.?6[I]0

10.用极谱法测定氯化锶溶液中微量镉离子。取试液5ml，参与0.04%明胶5ml，用水稀释至50ml，倒出部分溶液

于电解池中，通氮气5~10分钟后，于–0.3V~–0.9V电位间记录极谱图，得波高为50?A。另取试液5ml，参与0.5mg/ml镉离子标准溶液1.0ml，混合均匀。按上述测定步骤同样处理，记录及谱图，波高为90?A。(1)请解释操作过程中各步骤的作用；

(2)能否用还原铁粉、亚硫酸钠或者通CO2替代通氮气？(3)试计算试样中镉离子的含量(以g/l表示)

解：(1)参与明胶是为了消除极谱极大。通氮气5~10分钟是为了驱除溶液中的氧，消除氧气还原所产生的极谱波的干扰。

(2)在此介质中不能用铁粉亚硫酸钠或者通CO2替代通氮气除氧。由于，在中性介质中参与还原铁粉，不能达到产生氢气除氧效果。亚硫酸钠虽然可用于中性溶液中，但这里有可能生成CdSO3或者SrSO3沉淀。通CO2仅用于酸性溶液，在SrCl2介质中会产生SrCO3沉淀。

(3)设试液中Cd2+的浓度为c(g/l)，根据扩散电流和浓度的关系：I=Kc

i试5c50??即：故得：试样中Cd2+含量为c=0.125g/l

i试?i标505c?1.00?0.5色谱分析法

1．在色谱图中，从进样点到组分顶点的流出时间，称为该组分的(A)A．保存时间B调整保存时间C相对保存时间D死时间

2．在气液色谱中，色谱柱内填充的是(C)A吸附剂B固定液C涂有固定液的载体D离子交换树脂3．在其他条件不变的状况下，分开度R与色谱柱的柱长L之间的关系为(C)

A与L成正比B与L成反比C与L的平方根成正比D与L的平方根成反比

22

4．应用于在色谱中的定性分析的参数是(A)A保存值B分派系数C半峰宽D峰面积

5．衡量色谱柱总分开效能的指标是(B)A塔板数或塔板高度B分开度C相对保存值D分派比6．为了用气相色谱测定某有机物中的水含量，宜选用的检测器为(A)

A热导检测器B氢火焰离子化检测器C电子捕获检测器D火焰光度检测器

7．对某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽窄主要取决于组分在色谱柱中的(B)A保存值B扩散速度C分派比D理论塔板高度

8．指出以下参数中，哪些改变会引起相对保存值的增加(C)A柱长增加B相比率增加C降低柱温D滚动相速度降低9．色谱柱载体填充的均匀程度主要影响(A)

A涡流扩散速度B分子扩散C气相传质阻力D液相传质阻力10．在气相色谱分析啤酒中微量的硫化物，宜采用哪种类型的检测器(D)

A热导检测器B氢火焰离子化检测器C电子捕获检测器D火焰光度检测器11．为了测定某组分的保存指数，气相色谱一般采用的基准物质是(C)A苯B正庚烷C正构烷烃D正丁烯和丁二烯12．在气液色谱中，色谱柱的使用上限温度取决于(C)

A样品中沸点最高组分的沸点B样品中各沸点的平均值C固定液的最高使用温度D固定液的沸点13．在液相色谱中，常用来作为固定相又可以作为键合相基体的是(B)A分子筛B硅胶C氧化铝D活性炭

14．色谱图中被测组分峰的半宽度与哪种因素有关(D)A极性差异B沸点差异C热力学性质D动力学性质15．指出以下哪种参数的改变会使色谱峰变窄(A)

A提高柱温B减小相比C滚动相流速减小D增大分派容量

16．其他色谱参数一致，若理论塔板数增大一倍，两相邻峰的分开度将(C)A增加一倍B减少√2倍C增加√2倍D增加2√2倍17．在液相色谱法中，吸附色谱特别适应于分开(A)

A异构体B沸点相近官能团一致的试样C沸点相差很大的试样D极性变化范围宽的试样18．色谱法中分派系数是指在一定柱温柔柱压下，组分在两相之间达到平衡时，组分在(B)A滚动相和固定相中浓度之比B固定相和滚动相中浓度之比C滚动相和固定相中重量比D固定相和滚动相中重量比

19．若在一根1.0m的色谱柱上检测到的两组分的分开度为0.9，当要使它们完全分开(R>1.5)，柱长至少应为(B)A2.0mB3.0mC4.0mD5.0m

20．色谱法中色谱柱的理论塔板数的表达式为(A)

A5.54(tR/Y1/2)2B5.54(tR/Y)2C16(tR/Y1/2)2D16(tR/Y)2

21．反映色谱柱柱型的参数是：(C)A分派系数B分派比C相比D保存值22．在气相色谱中，通用的检测器是(B)

A氢火焰离子化检测器B热导检测器C示差折光检测器D火焰光度检测器23．在液相色谱中，梯度洗脱用于分开(D)

A异构体B沸点相近官能团一致的试样C沸点相差很大的试样D极性变化范围宽的试样24．在气相色谱中，调整保存值实际上反映了哪些部分分子之间的相互作用(B)A组分与载气B组分与固定相C组分与组分D载气与固定相25．在气液色谱中，色谱柱使用的下限温度(C)

A应当不低于试样中沸点最高组分的沸点B应当不低于试样中沸点最低组分的沸点C应当超过固定液的熔点D不应当超过固定液的熔点

26．为了检查气相色谱的整个流路是否漏气，比较简单而快速的方法是开启载气后(B)A用皂液涂在管路接头处，观测是否有肥皂泡出现

B用手指头堵死气路的出口，观测转子流量计的浮子是否较快下降到其底部

C开启记录仪，观测基线是否漂移或者不稳定D细心观测柱前压力表的指针是否稳定

23

27．以下诸因素中，对热导池检测器灵敏度无影响的因素是(D)

A池体的温度B金属热丝的电阻--温度系数C桥路电流D柱长

28．俄国植物学家茨维特用石油醚为冲洗剂，分开植物叶子的色素时是采用(B)A液液色谱法B液固色谱法C凝胶色谱法D离子交换色谱法29．在气液色谱中，为了改变柱子的选择性，可以进行如下哪种操作(D)

A改变固定液的种类B改变载气和固定液的种类C改变色谱柱柱温D改变固定液种类和色谱柱柱温30．在液相色谱中，为了改变柱子的选择性，可以进行如下哪种操作(C)A改变滚动相的种类和柱子B改变固定相的种类和柱长C改变固定相种类和滚动相种类D改变填料的粒度和柱长

31．衡量色谱柱选择性的指标是(C)A分开度B容量因子C相对保存值D分派系数32．衡量色谱柱柱效能的指标是(C)A分开度B容量因子C塔板数D分派系数

33．当载气线速度较小，范氏方程中的分子扩散项起控制作用时，采用以下哪一种载气可以提高柱效(A)A氮气B氢气C二氧化碳D氦气二、填空题

1．在气相色谱分析中，常用的载气是氮气、氢气，液体样品常用微量注射器进样。2．在气相色谱中，常用分开度Rs来衡量两组分被分开的程度。当Rs大于或者等于1.5时，认为两组分分开完全。影响Rs的主要因素是柱选择性、柱效率及分派比。

3．在气液色谱法分开极性组分时，一般选择极性(填极性或者非极性)固定液，在此状况下，各组分按极性的先后顺序出峰，极性小的组分先出峰。

4．液相色谱中，滚动相(填滚动相或者固定相)极性大于固定相的极性叫反相色谱，反之称为正相色谱。

5．色谱分析中，定量分析方法主要有归一化法、外标法、内标法等三种定量方法，当样品中各组分不能全部出峰或者在多种组分中只需要定量几个组分时，可选用内标法。

6．在气相色谱法中，被测组分分子与固定液分子之间作用力主要有色散力、诱导力、定向力和氢键作用力等7．校正因子fi与si响应值之间的关系是互为倒数关系或fi=1/si(若两者的计量单位一致)。8．对于永久性气体，往往采用气固(填气固、气液等)色谱，其固定相是由固体吸附剂组成。9．高压输液泵是HPLC的关键部件之一，按其工作原理可分为恒流泵和恒压泵两大类

10．影响液相色谱中色谱峰展宽的主要因素为涡流扩散、滚动相传质、停留滚动相传质及柱外效应等。11．在HPLC中，组分和溶剂分子之间存在的作用力有色散力、偶极作用、氢键作用和介电作用

12．在色谱分析中，常用两峰之间的距离来表示柱子的选择性，两峰之间的距离越大，则柱子的选择性越好，组分在固液两相的热力学性质相差就越大。

13．气液色谱法多用高沸点的有机化合物涂渍在惰性载体上作为固定相，一般只要在4500C以下有1.5~10kPa的蒸气压而且热稳定性好的无机和有机化合物都可以用气相色谱进行分开。

14．在气相色谱中，被分开组分分子与固定液分子的性质越接近，则它们之间的作用力越大，该组分在柱中停留时间越长，流出越晚。

15．气液色谱法即滚动相是气体，固定相是液体的色谱法。样品与固定相间的作用机理是溶解(分派)16．气固色谱法即滚动相是气体，固定相是固体的色谱法，样品与固定相之间的作用机理是吸附

17．气相色谱仪中气化室的作用是保证样品迅速完全气化。气化室温度一般要比柱温高50~100度，但不能太高，否则会引起样品分解18．气相色谱仪的基本程序是从气化室进样，气化了的样品在色谱柱分开，分开后的各个组分依次流经检测器，它将各组分的物理或者化学性质的变化转换成电量变化，输出记录仪，描绘成色谱。

19．色谱柱的分开效率用?表示。?越大，则在色谱图上两个峰之间的距离越远，说明这两个组分越易分开，寻常当?大于1.5时可认为完全分开。20．分派系数K用固定液和载气中溶液浓度之比表示。待分开组分的K值越大，则它在色谱柱中停留时间越长，其保存值越大。各组分的K值相差越大，则它们分开越易。

21．一般地说，为了获得较高的柱效率，在制备色谱柱时，固定液用量宜少，载体粒度宜小，柱管直径宜细。22．色谱定性的依据是保存值，定量的依据是Q=fisA。

23．为制备一支高性能的填充柱，除选择适当的固定液并确定其用量以外，涂渍固定液时力求涂得薄而匀，装柱

24

时要紧而匀。三、简答题：

1．用热导检测器时，为什么常用氢气或氦气作载气而不用氮气做载气？

解：根据热导检测器原理，载气与待测组分的导热系数相差越大，则灵敏度越高，由于一般组分的导热系数都比较小，而氢气、氦气导热系数最大，应选用导热系数大的作为载气，灵敏度高。

2．某人制备了一根填充色谱柱，用组分A和B为测试样测得该柱子理论塔板数为4500，因而推断A、B两组分一定能得到很好的分开，这种推断正确吗？简要说明理由。解：不正确。

决定两组分能否分开的关键是热力学参数：选择性因子?，假使?=1，无论色谱柱柱效如何高，A、B两组分是无法分开的。

3．在色谱流出曲线上，两峰之间的距离决定于相应两组分在两相间的分派系数还是扩散速度？为什么？解：分派系数。

色谱流出曲线上，两峰之间的距离是由热力学性质决定的，反映在二物质流出峰之间的距离是与它们在固定相和滚动相中的分派系数有关，而扩散速度是研究物质在色谱柱内的运动状况，反映在色谱曲线上即为色谱峰宽，这是色谱动力学的研究内容。

4．色谱内标法是一种确凿度较高的定量方法。它有何优点？

解：色谱内标法的优点是：进样量不要求确凿；操作条件变化时对结果无影响。

5．分开度R是柱分开性能的综合指标。R怎样计算？在一般定量、定性或者置备色谱纯物质时，对R如何要求。

解：分开度计算如下：R?tR(2)?tR(1)W1/2(2)?W1/2(1)，一般定量分析时，R?1.5即可。制备色谱纯物质时，R越大越好。

若只做定性分析，R=1即可满足要求。

6．什么是最正确载气流速？实际分析中是否一定要选用最正确流速？为什么？

解：柱效最高时(n最大或者H最小)的载气流速叫最正确流速。实用中要根据具体状况选择流速，假使分开不好，尽量选用最正确流速，假使速度太慢而分开甚佳，则可选远大于最正确值的流速。7．在色谱分析中对进样量和进样操作有何要求？

解：在色谱分析中，进样量——宜少不宜多。进样操作—直、稳、快、轻，即针要垂直于气化室密封垫，持针要稳，动作要快，注射要轻。

8．色谱归一化定量法有何优点？在哪些状况下不能采用归一化法？

解：色谱归一化法的优点：简便、确凿；不必确凿进样；操作条件稍有变化对测定结果影响不大。

采用归一化法的条件是：样品所有组分都出峰(不能有不流出或者不产生信号的组分)；所有峰都能测量峰面积或者峰高，并知道其f值。不符合上述两个条件的状况下，不能采用归一化法。

9．色谱分析中，气化室的密封垫片要往往更换。假使采用的是热导检测器，在操作过程中更换垫片时要注意什么？

解：跟换垫片时一定要先切断热导丝上的电流(桥电流)，然后才能更换。而且动作应迅速，假使不切断桥电流，气化室就会开启，因检测室中断气，可能将热丝烧毁。

10．柱温是最重要的色谱操作条件之一，柱温对色谱分析有何影响？实际分析中应如何选择柱温？

解：柱温能影响分开性能(或者柱效率)和分析速度。柱温升高时柱效率会降低，但分析速度加快。故若分开为主要矛盾时，应选择较低柱温；若分析速度为主要矛盾，则宜选用较高柱温(高低范围还要考虑固定液的适用温度范围及样品沸点。)

11．色谱柱的分开性能可用分开效率的大小描述。分开效率怎样表示？其大小说明什么问题？要提高分开效率应当怎样办？

25

绪论及发射光谱法

一、选择题：

1．下面四个电磁波谱区，能量最小的是(C)AX-射线B红外线C无线电波D微波2．原子发射光谱的产生是由于(B)

A原子的次外层电子在不同能态之间的跃迁B原子的外层电子在不同能态之间的跃迁

C原子的次外层电子的振动和转动能级之间的跃迁D原子的次外层电子在不同振动能级之间的跃迁3．某光栅的适用波长范围为600~200nm，因此中心波长为460nm的一级光谱线。将与其发生重叠的光谱线是(A)A230nm的二级线B460nm的二级线C115nm的四级线D除460nm的一级线外该范围内的所有谱线。4．用发射光谱测定某材料中的Cu元素时，得铜的某谱线的黑度值(以毫米标尺表示)为SCu=612，而铁的某条谱线的黑度值SFe=609，其时谱线的反衬度为2.0，由此可知该分析线对的强度比是(A)A31.6B1.01C500D25.4

5．原子发射光谱分析中，所用的激发光源为：(A)

A交流或直流电弧B空心阴极灯C硅碳棒D镍铬丝灯

6．从谱线和原子结构的关系可知，以下元素中发射光谱谱线数目最少的是(A)A钠B镁C铝D铁7．用摄谱法进行光谱定性分析时应选用的条件是(D)

A大电流，试样烧完B大电流，试样不烧完C小电流，试样烧完D先小电流，后大电流至试样烧完8．谱线强度与激发温度之间的关系为(B)

A温度愈高，谱线愈强B在某一温度下，谱线最强C温度愈低，谱线愈强D温度对谱线强度影响不大。9．原子发射光谱进行定量分析的方法是(C)A比较法B谱线浮现法C内标法D标准参与法10．原子发射光谱对矿石样品进行定性分析，一般选用以下那种光源作为激发光源(B)A交流电弧B直流电弧C高压电火花D等离子体光源

11．在原子发射光谱分析法中，选择激发电位相近的分析线对是为了(C)A减少基体效应B提高激发几率C消除弧温影响D降低光谱背景

12．光量子的能量正比与辐射的(A)A波数B波长C传播速度D周期

13．以下四个电磁波谱区，波数最大的为(A)AX-射线B红外区C无线电波D紫外-可见区14．频率可用以下哪种方法表示(B)A?/cBc?C1/?Dc/?15．以下光学分析法中，哪种方法不属于光谱法(C)

A核磁共振波谱法B拉曼分析CX-射线衍射法D化学发光

16．摄谱法中，波长每隔100?的间隔距离，感光板上光谱在用光栅单色器时其间隔距离(D)

A随波长的减少而减少B随波长的增大而增加C随波长减少而增大D几乎不随波长的变化而变化17．以下有关原子发射光谱分析法的表达不正确的是(C)

A要判断某元素存在，至少应当有2~3条灵敏线B光谱线的自吸现象对发射光谱定量分析影响很大C分析线中必需包含着最终线D谱线的灵敏度标记数字越大，说明谱线越灵敏。18．以下这些光谱定量分析的公式中，使内标法能在实际中得到应用的是(D)AI=acbBlgR=blgc+lgaCS=?(lgH–lgHi)D?S=?(blgc+lga)

19．在发射光谱分析中，当光束?射出谱线时，假使透过未受光作用部分的光强为I0，透过变黑部分谱线的光强I，谱线变黑处，透光度T=I/I0，则其黑度值相当于光电比色计上的(D)AI0/IBlg(I0/I)Clg(I/I0)DA

20．摄谱法中，波长每隔100?的间隔距离，感光板上光谱在用棱镜单色器时其间隔距离(C)

A随波长的减少而减少B随波长的增大而增加C随波长减少而增大D几乎不随波长的变化而变化21．对于易熔金属合金试样中的高含量元素进行定量分析时，最好选用哪种类型的光源进行激发样品(C)A直流电弧B交流电弧C高压电火花D电感耦合等离子体22在原子发射光谱法中，光源的作用是(A)

A提供试样蒸发和激发所需要的能量B产生紫外光C发射待测元素的特征谱线D产生足够强的散射光。23．摄谱法中定量分析的依据是(D)

A谱线强度与基态原子数目成正比B谱线黑度与基态原子数目成正比

1

C分析线对的黑度差与元素的含量成正比D分析线对的黑度差与元素的含量的对数成正比

25．感光板的乳剂性曲线表示了以下哪两种参数之间的关系(A)AS~lgHBS~lgCCS~HDS~C26．在原子发射光谱的定性分析时，为要确定某元素的存在，要求检测到该元素的(B)A一条谱线B2~5灵敏线C一条灵敏线D8~11条灵敏线27．谱线的自吸现象是由于下述哪种因素引起的(C)

A不同粒子之间的相互碰撞B外部电场的作用C同类低能态原子的吸收D外部磁场的作用28．下述哪种光谱法是发射光谱法(B)

A红外分光光度法B荧光分光光度法C紫外-可见分光光度法D核磁共振波谱法二、填空题：

1．将试样进行发射光谱分析的过程有A激发；B复合光分解；C跃迁；D检测；E蒸发；

按先后顺序排列应为E?A?C?B?D

2．发射光谱定量分析的最基本的方法是三标准试样法，当标准样品与被测试样组成相差很大时，为得到更好的分析结果，可采用标准参与法。

3．棱镜摄谱仪，结构主要由照明系统、准光系统、色散系统、投影系统、四个部分组成。

4．原子发射定性分析时，摄谱仪狭缝宜小，原因是保证有一定的分辩率，减少谱线间重叠干扰；而定量分析时，狭缝宜大；原因是保证有较大的光照度，提高谱线强度。

5．以铁的光谱线作为波长的标尺是适合的，一般将元素的灵敏线按波长位置标插在铁光谱图的相应位置上。这样制备的谱图称为元素标准光谱图；此谱图上，标有MII或MI等符号，其中罗马字母I表示原子线，II表示一级离子线。

6．等离子体光源(ICP)具有检测限低、基体效应小、线性范围宽等优点，它的装置主要包括高频发生器、等离子炬管、进样系统(雾化器)、等部分。

7．原子发射光谱定性分析的依据是：元素原子的特征射线，定量分析的依据是发射谱线的强度。

8．原子发射光谱分析中，激发光源的作用是蒸发、离解、原子化激发发射特征射线，常用的光源有直流电弧、交流电弧、高压电火花和电感耦合等离子体(ICP)等

9．乳剂特性曲线中，正常曝光部分直线的斜率，称为感光板的反衬度，光谱定性分析时，选用灵敏度高的感光板。

10．光学分析仪器中，常用的色散元件为棱镜或者光栅，它们的分光原理分别为：不同波长光在同一介质中的折射率不同、光的衍射和干扰。

11．原子发射光谱分析所使用的仪器装置寻常包括光源、分光仪和检测器三个部分。

12．在原子发射光谱中，定性分析时，摄谱仪狭缝宜小(填大或者小)，原因是保证一定的分辩率，减少谱线之间的重叠干扰，而定量分析，狭缝宽度宜大(填大或小)，原因是保证较大的光照强度，提高谱线的谱线强度。13．在原子发射光谱分析中，原子发射的特征谱线有原子线和离子线，电离度增大会产生原子线减弱，离子线加强。

三、简答题：

1．简述原子发射光谱产生的过程

解：在一般状况下，原子处于最低能量状态(基态)，当原子在光源获得能量后，就会使外层的电子从基态或者低能量激发至高能态(激发态)，原子外层电子处于激发态时是不稳定的，寿命小于10–8s，当它从激发态跃迁回到基态或者低能态时将释放出多余能量，若此能量以光的形式出现，即得到原子发射光谱。2．说明影响原子发射光谱分析中谱线强度的主要因素：解：根据谱线强度公式Iij?gjg0Aijh?ijN0e?Ei/kT说明影响谱线强度的因素好多，有：

(1)．激发电位或者电离电位(Ei)，成负指数关系，Ei越大，强度越小；(2)．跃迁几率Aij，I与Aij成正比；

(3)．统计权重gi/g0，I与统计权重成正比；

(4)．激发温度T，T升高，I增大，但I与T关系是曲线关系。谱线各有最适合的激发温度，在此温度下，I最大；(5)．基态原子数目N0，I与N0成正比，由于基态原子数目由元素浓度c决定，所以在一定条件下，I与c成正比。

2

3．简述原子发射光谱定性分析的原理，怎样选择摄谱法定性分析的主要工作条件？

解：由于元素原子结构不同。它们激发所产生的光谱也各不一致。因此，根据原子光谱中的元素特征谱线就可以确定试样中是否存在被检元素。光谱定性分析工作条件的选择如下：

(1)．光谱仪；一般选用中型摄谱仪，由于其分辩率较为适中，可以将欲测元素一次摄谱，便于检出。对于十分繁杂的样品(谱线干扰严重)，可采用大型摄谱仪。

(2)．激发光源；采用直流电弧；由于直流电弧的阳极头温度很高，有利于试样蒸发，绝对灵敏度高。

(3)．电流控制；先用小电流(5~6A)，使易挥发的元素先蒸发；后用大电流(6~20A)，直至试样蒸发完毕，这样可以保证易挥发和难挥发元素都能很好地检出。

(4)．狭缝；采用较小的狭缝(5~7μm)，减小谱线的重叠干扰和提高分辩率。

(5)．运用哈特曼光栏；哈特曼光栏是一块多孔板，摄谱时移动它的位置，可以使铁光谱和不同试样的光谱分段摄在谱板上，而不至于改变相对位置。

4．什么叫元素的灵敏线、共振线、最终线？它们之间的有何联系？

解：灵敏线指一些激发电位低、跃迁几率大的谱线；共振线指具有最低激发电位的谱线；最终线指样品中被检定元素浓度逐渐减少时最终消失的谱线。一般灵敏线多是一些共振线，最终线就是最灵敏的谱线。5．写出光谱定量分析的基本关系式，什么叫内标法？怎样选择内标元素及内标线？解：光谱定量分析的基本依据为：

I=acblgI=lga+blgc式中的a、b在一定试验条件下为常数。内标法就是在被分析元素中选一根分析线，在内标元素中选择一条内标线，组成分析线对，测定分析线对的相对强度与被分析元素含量的关系来进行定量分析。内标元素和内标线的选择原则为：

(1)内标元素含量必需固定，即在标样和试样中的含量必需一致；(2)内标元素和分析元素要有尽可能类似的蒸发特征；

(3)用原子线组成分析线对设计，要求两线的激发电位相近；

(4)若用照相板法测量谱线强度，要求组成分析线对的两条谱线的波长尽可能靠近；(5)分析线与内标线没有自吸或者自吸很小，且不受其它谱线的干扰。6．分析以下试样应选用什么激发光源？为什么？(1)、矿石矿物的定性、半定量分析；(2)、合金中的铜(~x%)；

(3)、钢中的锰(0.0x%~0.x%)；

(4)、污水中的铬、锰、钙、铁、钒、钛等(10–6~x%)。

解：(1)、选用直流电弧。由于直流电弧的电极头温度高，有利于蒸发，而且它的激发能力已能满足一般元素激发的要求，样品又是矿石粉末；

(2)、选用电火花光源。由于其电弧瞬间温度很高，激发能量大，可以激发电离电位高的元素，且自吸小，适于高含量元素分析。一般可用于低熔点金属、合金、高含量元素、难激发元素分析；

(3)、选用交流电弧、由于交流电弧的电极头温度低，电弧温度高，稳定性好，易产生自吸。常用于金属、合金中低含量元素的定量分析。

(4)、选用ICP光源。由于ICP光源电极头温度低，电弧温度高，稳定性最好，自吸小，是分析液体试样的最正确光源，适于高、低、微含量金属和难于激发元素的分析测定。7．何谓光谱缓冲剂？它在光谱定量分析中有何作用？

解：光谱缓冲剂是指在试样中参与能够稳定弧温，减少试样组成对谱线强度影响的一类物质。常用的缓冲剂有碱金属、碱土金属盐类、二氧化硅、氧化铜、碳粉等。其作用有：

(1)减小试样组成对电弧温度的影响，使弧焰温度稳定，可达到消除或者抑制试样组分对待测元素谱线强度的影响，提高测定确凿度。

(2)当稀释剂稀释试样，减小试样与标样在组成及性质上的区别。

38．什么是乳剂特性曲线？它可分为几个部分？光谱定量分析需要利用哪一部分？为什么？

解：摄谱法是利用感光板来记录光谱的。乳剂特性曲线是感光板上感光层的黑度(S)与作用其上的曝光量(H)之间的关系曲线，S与H之间的关系是极其繁杂的，一般不能用数学公式来完整表达。以S为纵坐标，H的对数为(lgH)为横坐标，可以绘制乳剂特性曲线。它可分为三个部分组成，即：曝光不足部分、曝光正常部分和曝光过量部分。

3

在光谱定量分析中需要利用正常曝光部分，由于此部分S与lgH成线性关系，可以用简单的数学公式表示。S=?(lgH–lgHi),其中：?为直线斜率，称为反衬度；Hi为感光板的惰延量，可从直线延长至横轴上的截距求得。8．光栅和棱镜的分光原理有何不同？

解：棱镜分光原理是光的折射。由于不同波长的光有其不同的折射率而将不同波长的光分开。

光栅的分光是由于光的衍射和干扰的总效果。不同波长的光通过光栅各自有其对应的衍射角而分开。9．光栅和棱镜都具有分光作用，它们产生的光谱特征有何区别？解：(1)光栅光谱为匀排光谱，而棱镜是非匀光谱；

(2)光栅光谱中各谱线的排列为由紫到红，而棱镜是由红到紫；(3)光栅光谱有谱级，级与级之间有重叠现象；(4)光栅适用的波长范围宽。四、、计算题：

1．今有光栅刻线为每毫米1200条的光栅，当其闪烁角为10.370时，其一级闪烁波长和二级闪烁波长为多少？解：根据闪烁光栅公式：K?=2dsin?，闪烁角?=10.370d=1/n=1/1200=8.333?10–4mm=833.3nm所以一级闪烁波长?=2?833.3?sin10.370=300nm二级闪烁波长为?=2dsin?/2=300nm/2=150nm.

2.若某摄谱仪刚刚可以分辩310.0305nm和309.9970nm的两条谱线，则用该摄谱仪可以分辩以下哪些谱线组？(1)Si251.61nm––––Zn251.58nm(2)Ni337.56nm––––Fe337.57nm(3)Mn325.40nm–––––Fe325.395nm(4)Cr301.82nm–––––Ce301.88nm解：该摄谱仪的分辩率为：R=?/??=310.0138/0.0335=9254(1)R1=251.61/0.03=8387(2)R2=337.56/0.01=33757(3)R3=325.40/0.005=65080(4)R4=310.82/0.06=5030

因此：(1)、(4)谱线组所要求的分辩率都比该摄谱仪的分辩率低，所以(1)、(4)组能够分辩出来。3．某光栅光谱仪，光栅刻数为600条/mm，光栅面积为50?50mm2，试问：(1)：光栅的理论分辩率(一级光谱)是多少？

(2)：一级光谱中波长为310.030nm和310.066nm的双线能否分开？解：(1)R=KN=1?600?50=30000

(2)欲分开310.030nm和310.066nm的双线，要求分辩率为：R?=?/??=310.030/0.036=8612.4，由于R?0.1id时，i才正比与汞高的平方根；C无论可逆极谱波还是不可逆极谱波，极谱波上任何一点都是i正比与汞高的平方根；D无论可逆极谱波还是不可逆极谱波，极谱波上任何一点i都不正比与汞高的平方根

19

29．阴极极谱波方程式适应于(B)

A不可逆过程B可逆过程C不可逆与可逆过程D部分可逆过程30．可逆极谱波的对数分析法，可用于(A)

A确凿地测定半波电位B确凿地测定电极反应速度常数C测定协同物的稳定常数D测定析出电位31．单扫描极谱往往使用三电极系统，即滴汞电极、参比电极与铂丝辅助电极，这是为了(A)A有效的减少电位降B消除充电电流的干扰C加强极化电压的稳定性D提高方法的灵敏度。32．以下说法正确的是(C)

A脉冲极谱由于增大了法拉第电流，改善了信噪比，故有较高的灵敏度B脉冲极谱能很好地战胜剩余电流，从而改善信噪比；C脉冲极谱能很好地战胜充电电流，从而提高了信噪比；D脉冲极谱能有效地战胜背景电流，故有较高的灵敏度。

33单扫描极谱和循环伏安中，根据峰电位与扫描速度的关系，下面说法正确的是(D)A对于可逆电极过程，峰电位随着扫描速度的增大而负移；B对于可逆过程；峰电位随着扫描速度的增大而正移

C对于不可逆电极过程，峰电位随着扫描速度的增大而正移；D对于可逆电极过程，峰电位不随着扫描速度的改变而移动。二、填空题：

1．单扫描示波极谱法中，施加的是锯齿波电压，定量的依据是ip=kc。

2．极谱分析中，为了消除溶解氧的干扰，常用的方法是向待测溶液中通入惰性气体。3．阳极溶出伏安法包括富集和溶出两个过程，常用的电极是汞电极(汞膜电极)

4．用极谱法测定铝化镁溶液中微量镉离子时，寻常参与少许明胶，其目的是消除极谱极大，通入氮气5~10min，是为了消除氧波(氧还原产生的极谱波干扰)。

5．极谱分析中，干扰电流主要有剩余电流、迁移电流、极谱极大和氧还原电流等。

6．普通极谱法、单扫描极谱法中，影响灵敏度的主要因素是充电电流，而脉冲极谱法则战胜了这种电流的干扰。7．常规脉冲极谱和微分脉冲极谱法都是在汞滴生长后期，在线性扫描电压上叠加一个矩形脉冲电压，记录脉冲电解电流与电极电流的关系曲线，但两者记录的极谱不一样，前者得到的是与普通极谱法相像的极谱图，而后者的极谱图是对称峰状的。

8．滴汞电极的滴汞面积很小，电解时电流密度很大，很简单发生浓差极化，是极谱分析的工作电极9．极谱极大可由在被测电解液中参与少量表面活性剂物质予以抑制，参与支持电解质可以消除迁移电流。10．电容电流是剩余电流的主要部分，这种电流是由于对滴汞电极和待测液的界面双电层的充电形成的，所以也称为充电电流

11．选择极谱底液应遵循的原则：波形好，极限扩散电流与被测物质浓度的线性关系好；干扰小等。

12．我国生产的示波极谱仪采用的滴汞时间间隔一般为7s，在最终2s上才加上扫描电压以观测i-V曲线。13．示波极谱仪采用三电极系统是为了确保工作电极的电位完全受外加电压的控制，而参比电极的电位始终保持为零的恒电位控制体系，所以i-V曲线即i-?。

14．单扫描极谱法施加的是锯齿波电压。循环伏安法施加的是三角波电压，其所用的工作电极为表面固定的悬汞微电极。

15．脉冲极谱法是在一个缓慢改变的直流电压上，在每一滴汞生长的后期的某一时刻，叠加一个矩形脉冲电压，并在脉冲终止前的一定时间范围内测量脉冲电解电流的极谱法。

16．阳极溶出伏安法的优点是灵敏度高，这主要是由于经过预先长时间的电解富集，使在电极表面上被测量的浓度增大，从而提高了灵敏度。

17．氢催化波的峰电位与溶液酸度及催化活性物质浓度的关系，一般来说峰电位随pH值的增大而负移，随催化活性物质浓度的增加而正移。18．单扫描极谱测定某物质，其峰电流与扫描速度的二分之一次方成正比，此极谱波为可逆波。对于可逆极谱波，单扫描极谱峰电流与电极反应电子数的2/3次方成正比。

19．在极谱分析中，用对数分析法测定电极反应中的电子转移数，适应于可逆极谱波，极谱波的对数分析法可用于确凿地测定E1/2电位。

20

解??tR2'k1K1??：是分开效率的表达式。?描述的是不同溶质与同一固定液作用力的差异。?越大，则tR1'k2K2这两种物质与固定液的作用力相差越大，在图上两峰之间距离越远。要提高?，可以考虑更换固定液。

12．制备完的色谱柱还要进行老化处理后才能使用。如何使柱子老化？老化的作用是什么？老化时需要注意什么？

解：柱子老化的方法是：将柱子的一端接到气化室，通载气，在稍低于固定液最高允许使用温度下，加热老化直至基线平直。老化的作用是：“赶〞尽溶剂，“赶〞走低温点杂质，固定液可能再分布，变得更匀。老化时本卷须知是：开始时的柱子另一端勿接检测器。13．色谱固定液在使用中为什么要有温度限制？柱温高于固定液最高允许使用温度或低于其最低允许温度会造成什么后果？

解：由于必需保证固定液真正处于液态才能发挥其作用，所以要有温度限制。柱温太高，固定液会流失，基线漂移，柱子寿命缩短。柱温太低，固定液未液化，无法起到分派的作用。

14．简要说明在气相色谱分析中，柱温对分开有何影响？选择柱温的原则是什么？

解：提高柱温对分开不利。降低柱温对分开有利，但柱温下降，影响分开度，延长分析时间。

原则：使最难分开组分有尽可能好的分开前提下，尽可能采用较低的柱温，以保存时间适合，峰形不拖尾为度。

15．试样混合液中仅含有甲醇、乙醇和正丁醇，测得峰高分别为8.90,6.20和7.40cm，已知fi分别为0.60,1.00和1.37，求各组分的质量百分含量(质量分数)？解：

峰高h/cm8.906.207.40校正因子fi0.601.001.37hhhfi5.346.2010.1421.68h故：W甲醇=5.34/21.68?100%=24.63%W乙醇=6.20/21.68?100%=28.60%W正丁醇=10.14/21.68?100%=46.77%

16．用一柱长2m?2.0mm的色谱柱分开乙酸乙酯，丙酸甲酯和正丁酸甲酯。它们的峰面积分别为18.1，43.6及29.9(依保存时间先后顺序排列)，若此三种物质的相对校正因子分别为0.60，0.78及0.88，试计算各组分的质量分数。

解：18.1?0.60=10.8643.6?0.78=34.0129.9?0.88=26.31故：w(乙酸乙酯)=10.86/(10.86+34.01+26.31)=10.86/71.18=15.26%w(丙酸甲酯)=34.01/71.08=47.78%w(正丁酸甲酯)=26.31/71.18=36.96%

17.已知某色谱柱的理论塔板数为3600，组分A与B在该柱上的保存时间为27mm和30mm，求两峰的底宽及分开度？

解：由于n=16(tR/Y)2所以Y=

tR27?Y??1.8(mm)1(n/16)1/23600/162(tR2?tR1)Y1?Y2?2(30?27)6??1.6

1.8?2.03.8间二甲苯140邻二甲苯10526

?Y2?303600/16组分?2.0(mm)Rs?18．某混合物中只含有乙苯及二甲苯的异构体，用FID检测器得到如下数据，计算各组分的含量。

乙苯对二甲苯12075峰面积A(mm)

相对校正因子0.971.000.960.98提醒：由于混合物中只含有以上四种组分且色谱图上均有响应，故可以用归一化方法计算。解：由于mi%?故：mi(乙苯)%=

AifisA1f1s?A2f2s?A3f3s?????Aifis?????A1f1s?100

120?0.97?100=27.5

120?0.97?75?1.00?140?0.96?105?0.98同理可知：对二甲苯%=17.49，间二甲苯%=31.35，邻二甲苯%=24。

19．在PEG-20M柱上测定废水中苯酚的浓度，分别取1微升不同浓度的苯酚标准溶液，测得峰高值见下表：将废水浓缩100倍，取浓缩液一微升注入色谱仪，得峰高为6厘米，已知回收率为92%，请绘制峰高--浓度曲线，计算水样中苯酚的浓度。浓度(mg/ml)峰高(cm)0.020.60.13.40.27.40.310.60.414.6解：根据表中的数据绘制峰高—浓度曲线(下图)，由测得废水中苯酚峰高6cm，从工作曲线查得相当于苯酚浓度为0.174mg/ml。按以下公式计算水样中的苯酚浓度：

0.5high0.40.30.20.10.00481216mg/ml苯酚浓度(mg/l)=(相当于标准溶液的浓度(mg/ml)?1000)/(富

集倍数?回收率)=(0.174?1000)/(100?0.92)=1.89故为1.89mg/l

20.X、Y、Z三组分混合物，经色谱柱分开后,其保存时间分别为tR(X)=5min,tR(Y)=7min,tR(Z)=12min,非滞留组分的洗脱时间tM=1.5min，试求：

(1)Y对X的相对保存时间是多少？(2)Z对Y的相对保存时间是多少？

(3)Y组分在色谱柱中的容量因子是多少？(4)X对Z的容量因子之比是多少？解：已知X、Y、Z、三组分的保存时间及死时间数据，根据t?R=tR–tM,?1,2=?Y,X=(7–1.5)/(5–1.5)=1.57?Z,Y=(12–1.5)/(7–1.5)=1.90K?Y=(7–1.5)/1.5=3.67K?X/K?Y=

'tR1'tR2'tR及k?=三式的关系得：

tM(5?1.5)/1.5=0.63

(7?1.5)/1.521．从甲醇和乙醇的色谱中，可得到tM=1.0min，t甲醇=10.5min，t乙醇=17.5min。已知固定相的体积为5ml，滚动相体积为55ml，计算甲醇和乙醇的分派比、分派系数和该色谱柱的相比。解：k?甲醇=t?甲醇/tM=(10.5–1.0)/1.0=9.5k?乙醇=t?乙醇/tM=(17.5–1.0)/1.0=16.5K甲醇=k?甲醇VM/VS=9.5×55/5=104.5K乙醇=k?乙醇VM/VS=16.5×55/5=181.5或?=K乙醇/k?乙醇=104.5/9.5=11或?=K乙醇/k?乙醇=181.5/16.5=11

22.一试样经气相色谱分析，在6.5min时，显示一个色谱峰，峰的宽度为5mm，记录纸移动的速度为10mm/min，在柱长为2m的色谱柱中其有效理论塔板是多少？相应的有效理论塔板高度是多少？解：把死时间扣除的有效理论塔板数(n有效)，有效理论塔板高度(H有效)的计算为：n有效=5.54(tR2t)=16RH有效=L/n有效

W1/2wb27

由于Wb=5/10=0.5min故：n有效=16(tR/Wb)2=16×(6.5/0.5)2=2704

H有效=L/n有效=2000/2704=0.74mm

23．有一气液色谱柱，长2m，在不同线速时，相应的理论塔板数如下：u/(cm/s)n4.03236.03088.0253计算：(1)最正确线速；(2)在最正确线速时，色谱柱的理论塔板数。解：(1)将不同线速时的塔板数换算成塔板高度。

H1=L/n1=200/323=0.62(cm)H2=L/n2=200/308=0.65(cm)H3=L/n3=200/253=0.79(cm)将不同的h