仪器分析(第三版)魏培海课后习题参考答案全本(高教出版社)

#第一章紫外-可见分光光度法习题答案1.(4)2.(3)3.(2)4.(1)5.(3)6.(3)7.(2)8.(4)吸光度(透光率)，波长(频率)波长、狭缝宽度、吸光度值(有色物的形成)、溶液的pH、显色剂用量、显色反应时间、温度、有色化合物的稳定性、掩蔽干扰A=kc(或吸光度与浓度呈正比)石英红移蓝移答：分子具有不同的特征能级，当分子从外界吸收能量后，就会发生相应的能级跃迁。同原子一样，分子吸收能量具有量子化特征。记录分子对电磁辐射的吸收程度与波长的关系就可以得到吸收光谱。答：从化学键的性质考虑，与有机化合物分子的紫外－可见吸收光谱有关的电子为：形成单键的电子，形成双键的电子以及未成键的n电子。电子跃迁主要包括：→*，n→*，→*和n→*等跃迁类型。→*和n→*所需能量较小，吸收波长大多落在紫外和可见光区，是紫外－可见吸收光谱的主要跃迁类型。四种主要跃迁类型所需能量大小顺序为：n→*→*n→*→*。答：能够使化合物分子的吸收峰波长向长波长方向移动的杂原子基团称为助色团，例如CH4的吸收峰波长位于远紫外区，小于150nm，但是当分子中引入-OH后，甲醇的正己烷溶液吸收波长位移至177nm，-OH起到助色团的作用。当在饱和碳氢化合物中引入含有键的不饱和基团时，会使这些化合物的最大吸收波长位移至紫外及可见光区，这种不饱和基团称为生色团。例如，CH2=CH2的最大吸收波长位于171nm处，而乙烷则位于远紫外区。答：摩尔吸光系数的显著差别，是区别π→π*跃迁和n→π*跃迁的方法之一。n→π*跃迁的摩尔吸光系数比较小，一般为10～100L·mol-1·cm-1，比π→π*跃迁小2～3个数量级。溶剂效应也可以区分区别π→π*跃迁和n→π*跃迁。随着溶剂极性增加，π→π*跃迁的吸收波长变大（红移），n→π*跃迁的吸收波长变小（蓝移）。答：朗伯-比耳吸收定律：当一束平行单色光垂直通过溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。数学表达式：Akbc式中k为比例常数，与溶液性质、温度和入射光波长有关；b为液层厚度，单位为cm；c为溶液的浓度。朗伯-比耳吸收定律偏离的原因：（1）朗伯-比耳吸收定律的局限性：定律假设吸收粒子间无相互作用，因此仅在稀溶液的情况下适用，高浓度溶液（通常c>0.01mol·L-1）由于粒子之间的相互影响，会发生偏离。（2）非单色入射光引起的偏离。（3）溶液本身发生化学变化引起的偏离。答：首先光源不同，紫外用氢灯或氘灯，而可见用钨灯，因为二者发出的光的波长范围不同。从单色器来说，如果用棱镜做单色器，则紫外必须使用石英棱镜，可见则石英棱镜或玻璃棱镜均可使用，而光栅则二者均可使用，这主要是由于玻璃能吸收紫外光的缘故。从吸收池来看，紫外只能使用石英吸收池，而可见则玻璃、石英均可使用，原因同上。从检测器来看，可见区一般使用氧化铯光电管，它适用的波长范

围为625-1000nm，紫外用锑铯光电管，其波长范围为200-625nmπ→π*跃迁21.解：Abc,而AlgTlgTbclg0.501.010521.5104Lmol1cm22.解：clgTbc1lg0.200120001.005.82105molL1c2lg0.650120001.001.56105molL1故范围为:1.56×10-5～5.82×10-5（mol·Ｌ-1）23.解：Abc,而AlgTlgTbclg0.3001.701052.01.54104Lmol1cmlgTbc24．解：Abc待测溶液中铁的浓度为：3.911053.9110550.010356wFe0.500100%溶液稀释一cA 0.4340 3.91105molLb1.11041.0AlgTT100.21560.9%0.022%倍后A0.4300.2152第二章红外吸收光谱法习题答案1.(1)2.(3)3.(3)4.(3)5.(3)6.(1)7.(2)8.(4)9.(4)10.(2)对称伸缩振动反对称伸缩振动面内变形面外变形Ar-H伸缩C=C伸缩(苯的骨架)Ar-H变形吸收峰的位置强度形状基团频率区指纹区221答：条件:激发能与分子的振动能级差相匹配,同时有偶极矩的变并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱，具有红外吸收活性，只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱。17.答：(1)17.答：(1)对称与反对称伸缩振动；(2)面内弯曲振动；(3)面外asHHCasHHC弯曲振动答：能代表基团存在，并有较高强度的吸收谱带称为基团频率。影响基团频率的因素有内因和外因两个方面：内因：(1)电效应，包括诱导、共扼、中介效应；(2)氢键；(3)振动耦合等。外因：试样状态，测试条件，溶剂效应，制样方法等。答：在IR光谱中，频率位于1350-650cm-1的低频区称为指纹区。指纹区的主要价值在于表示整个分子的特征，因而适用于与标准谱图或已知物谱图的对照，以得出未知物与已知物是否相同的准确结论，任何两个化合物的指纹区特征都是不相同的。答：由于1H，2H的相对原子质量不同，所以其伸缩振动频率会发生变化。C1HCl3中，μ=12x1/(12+1)=0.9237C2HCl3中，μ=12x2/(12+2)=1.714,由于与u平方根成反比，故氘代氯仿中，C-2H键振动频率会向低波数位移。21.解：1k，1304k(cm1)2cuuu(CO)6.86u(CCl)8.97(CO)130412.16.861732(cm1) (CO)13043.48.97803(cm1)22.解：1304k(cm1)O-H的折合质量u16(161)0.94121042.77(cm1)2所以：k1042.7713040.94127.21(Ncm1)23.解：后者分子中存在-C=O，在1700cm-1附近会有一强吸收带，而前者则无此特征峰。24．解：H3C--CN25.解：CH3CH2OH26.解：-COOH第三章原子吸收光谱分析法习题答案1.(4)2.(1)3.(4)4.(1)5.(1)6.(3)7.(3)8.(1)9.(2)10.(4)11.(3)自然宽度多普勒变宽压力变宽锐线原子背景连续原子干燥灰化原子化净化答：当有一能量等于Ee的特定波长的光通过含有基态原子的蒸汽时，基态原子就吸收该辐射的能量而跃迁到激发态，引起入射光强度的变化产生原子吸收光谱。答：在使用锐线光源时，光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线的中心频率一致。这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值吸收系数Kn在此轮廓内不随频率而改变，吸收只限于发射线轮廓内。这样，求出一定的峰值吸收系数即可测出一定的原子浓度。答：(1)加入消电离剂(即比Ca电离电位低的金属盐类例如KCl)(2)加入释放剂Sr或La等；加入保护剂如EDTA、8-羟基喹啉等。答：因为火焰原子化器有下列缺点：(1)火焰原子化器雾化效率低(10％左右)；(2)雾化的气溶胶被大量载气稀释；(3)基态原子蒸气在光程中滞留时间短。石墨炉原子化器有下列优点：(1)不存在雾化与稀释问题；(2)基态原子蒸气在石墨炉中的滞留时间长，相对浓度大(原子化时停气)。答：锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源，如空心阴极灯。在使用锐线光源时，光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线的中心频率一致。这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值吸收系数Kn在此轮廓内不随频率而改变，吸收只限于发射线

轮廓内。这样，求出一定的峰值吸收系数即可测出一定的原子浓度。答：在一定的浓度范围和一定的火焰宽度条件下，当采用锐线光源时，溶液的吸光度与待测元素浓度成正比关系，这就是原子吸收光谱定量分析的依据。常用两种方法进行定量分析：（1）标准曲线法：该方法简便、快速，但仅适用于组成简单的试样。（2）标准加入法：本方法适用于试样的确切组分未知的情况。不适合于曲线斜率过小的情况。348921.解：hc6.6310343.001081021.解：19616nmE2.0171.602101922.解：未加标准液时 Ax0.22加标准液时Axs0.37Cs1ml5.00ugmL5.00ml1.00ugmL由计算公式C加标准液时Axs0.37Cs1ml5.00ugmL5.00ml1.00ugmL由计算公式CxAxCsAxAx0.221.01.47ug/mL0.370.22金含量:1.475.00金含量:1.475.000.50014.7ug/g23.解：Ax0.325KcxAxs0.670KcAxs0.670Kcxscx5050300105030010解得：cx0.279mg/L2.79104g/L24.略

第四章电位分析法习题答案第四章电位分析法习题答案1.(1)2.(1)3.(4)4.(4)5.(2)6.(4)总离子强度调节剂(TISAB)维持试样与标准试液有恒定的离子活度使试液在离子选择电极适合的pH范围内，避免H＋或OH－干扰使被测离子释放成为可检测的游离离子掺有EuF2的LaF3Ag-AgCl0.1mol/LNaCl和0.1mol/LNaF溶液参比指示电动势答：指示电极：用来指示溶液中离子活度变化的电极，其电极电位值随溶液中离子活度的变化而变化，在一定的测量条件下，当溶液中离子活度一定时，指示电极的电极电位为常数。例如测定溶液pH时，可以使用玻璃电极作为指示电极，玻璃电极的膜电位与溶液pH成线性关系，可以指示溶液酸度的变化。参比电极：在进行电位测定时是通过测定原电池电动势来进行的，电动势的变化要体现指示电极电位的变化，因此需要采用一个电极电位恒定、不随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化的电极作为基准，这样的电极就称为参比电极。例如测定溶液时，通常用饱和甘汞电极作为参比电极。答：(1)维持试样与标准试液有恒定的离子活度；(2)使试液在离子选择电极适合的pH范围内，避免H＋或OH－干扰；(3)使被测离子释放成为可检测的游离离子。答：能斯特方程式:E=E0Ox/Red+RT/nFlg(aOx/aRed)是电位分析的理论依据。13.解：由pHxpH13.解：由pHxpHsExEs2.303RT/F可得：(a)pH4.000.3120.209(a)pH4.000.3120.2090.0595.75同理(b)pH=1.95(c)pH=0.1714.解：E286.568.0S15.00100.5059.014cx c(10S1)1(1059.01)14.72104mol/L50.0ZiZj 115.解：相对误差=Kij(aj) 100%6103103100%60%ai 103第五章库仑分析法习题答案1.(2)2.(4)3.(4)化学指示剂法电位法双指示电极电流指示法指数函数趋近于零负正不断增大m=(Q/nF)×M答：根据法拉第电解定律，在电极上发生反应的物质的质量与通过该体系的电量成正比，因此可以通过测量电解时通过的电量来计算反应物质的质量，这即为库仑分析法的基本原理。由于在库仑分析法中是根据通过体系的电量与反应物质之间的定量关系来计算反应物质的质量的，因此必须保证电流效率 100%地用于反应物的单纯电极反应。可以通过控制电位库仑分析和恒电流库仑滴定两种方式保证电流效率达到100%。答：库仑滴定是一种建立在控制电流电解基础之上的滴定分析方法。在电解过程中，于试液中加入某种特定物质，以一定强度的恒定电流进行电解，使之在工作电极上(阳极或阴极)电解产生一种试剂，此试剂与被测物质发生定量反应，当被测物质反应完全后，用适当的方法指示终点并立即停止电解。然后根据所消耗的电量按照法拉第定律计算出被测物质的质量。答：在控制电位库仑分析法中，用精密库仑计、电子积分仪或作图法来测定电量。在恒电流库仑滴定中，由于电流是恒定的，因而通过精确测定电解进行的时间及电流强度，即可计算出电量。解：根据法拉第电解定律mQM得：nF(1)mOH110317.011.76107g196487(2)mSb1103121.76.31107g296487(3)mCu110363.553.29107g296487(4)mAs2O31103197.85.13107g496487答：阴极反应：Cu2++2e＝Cu阳极反应：2H2O＝O2+4H++4e电解反应：2Cu2++2H2O=4H++O2+2Cu24.75284.9mCu 63.552.320mgCu296487313.解：根据法拉第电解定律：nOH6.906020108.58105molOH19648758.581031所以：cHCl 38.58103molL110103第六章色谱分析法导论习题答案1.(3)2.(1)3.(2)4.(3)5.(1)6.(4)7.(3)8.(4)9.(3)10.11.(3)12.(1)答：可以说明(1)根据色谱峰的数目，可判断样品中所含组分的最少个数。(2)根据峰的保留值进行定性分析。(3)根据峰的面积或高度进行定量分析。(4)根据峰的保留值和区域宽度，判断色谱柱的分离效能。(5)根据峰间的距离，可评价固定相及流动相是否合适。答：(1)外标法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。(2)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。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，因而可以在一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。(3)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。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2，得：wtR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2，得：wtR15.解：由n16wA25162.00mm

2500wB362.88mm16.解：n理论5.54l，且三种组分保留值用记录纸上的n距离表示时为：苯：tR(120/60)120060102.67cmn理论 5.5422.670.211 887H苯2＝0.23cm887同理：甲苯n=1084 H=0.18cm；乙苯n=1204 H=0.17cm。17.解：2(tR2(w1tR1)w2)2(19.4017.63)1.53(1.211.11)1.5318.解tR12：n有效1＝1(61)1(615)23600w136004096n有效138482r2,1161.07R2(1615)115111R12l11231212l26.75mR22l21.52l22n有效2＝16(tR2)21(616)2w1409619.解：组分的峰高校正因子：fiffis'mhiimhss，所以m甲苯h苯0.5478180.1h甲苯m苯84.40.5967m乙苯h苯 0.6120180.14.09h乙苯 m苯 45.20.5967f邻二甲苯m邻二甲苯 h苯 0.6680180.1h邻二甲苯 m苯49.0 0.596720.解：wiAimsAsmfis100%72.21.967593.68.62382.40100%42.24%21.解：fAwi nii100%fiAii1w苯甲酸同理ww苯甲酸同理w对甲基苯甲酸20.68%w邻甲基苯甲酸 9.77%w间甲基苯甲酸 13.16%100%56.39%1.20375100%56.39%1.203751.501101.3060.01.4075.022.解：由wiAifims100%得：Asfsmiw甲酸A甲酸f甲酸m环己酮A环己酮f环己酮m100%＝10.50.2611281.000.20381.132100%0.39%同理w乙苯酸5.48% w丙酸4.01%第七章气相色谱法习题答案1.(1)2.(4)3.(4)4.(1)5.(3)6.(1)7.(4)8.(1)9.(4)10.11.(4)12.(2)选择性总分离效能相对分子质量较大的气体适当增加流动相的平均线速度柱温速率H＝A＋B／u＋Cu氢火焰离子化检测器和火焰光度检测器答：气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发(气液色谱)，或吸附、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。答：气相色谱仪由气路系统、进样系统、分离系统、温控系统以及检测记录系统。气相色谱仪具有一个让载气连续运行、管路密闭的气路系统。进样系统包括进样装置和气化室，其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化，然后快速定量地转入到色谱柱中。分离系统完成物质的分离；温控系统主要控制汽化室、色谱柱和检测器恒温箱的温度。检测记录系统由检测器、放大器和记录仪三部分组成。答：对担体的要求：多孔性，即表面积大，使固定液与试样的接触面积较大。担体的表面积越大，固定液的含量可以越高。表面化学惰性，即表面没有吸附性或吸附性很弱，更不能与被测物质起化学反应。热稳定性高，有一定的机械强度，不易破碎。对担体粒度的要求，要均匀、细小，从而有利于提高柱效。但粒度过小，会使柱压降低，对操作不利。一般选择40-60目，60-80目及80-100目等。对固定液的要求：挥发性小，在操作条件下有较低的蒸气压，以避免流失。热稳定性好，在操作条件下不发生分解,同时在操作温度下为液体。对试样各组分有适当的溶解能力，否则，样品容易被载气带走而起不到分配作用。具有较高的选择性，即对沸点相同或相近的不同物质有尽可能高的分离能力。化学稳定性好，不与被测物质起化学反应。答：柱温对组分分离的影响较大。提高柱温，可以使保留时间减少，加快分析速度。但各组分的挥发靠扰，不利于分离。降低柱温，样品有较大的分配系数，选择性高，有利于分离。但温度过低，被测组分在两相中的扩散速度大大减小，分配不能迅速达到平衡，引起峰扩张使柱效下降，并延长了分析时间。选择柱温的原则是：在使最难分离的组分有尽可能好的分离的前提下，尽可能采取较低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。具体操作条件的选择应根据不同的实际情况而定，并与固定液用量，担体的种类相配合。对于组分沸点差别较大的样品，通常采用程序升温的办法，即柱温按预定的加热速度，随时间作线性或非线性的增加。答：每种固定液都有一定的使用温度，柱温不能高于固定液的最高使用温度，否则会导致固定液的流失。第八章高效液相色谱法习题答案1.(2)2.(1)3.(4)4.(3)5.(2)6.(2)7.(3)8.(2)9.(1)10.11.(1)12.(2)13.(3)14.答：流动相中溶解气体存在以下几个方面的害处：气泡进入检测器，引起光吸收或电信号的变化，基线突然跳动，干扰检测；溶解在溶剂中的气体进入色谱柱时，可能与流动相或固定相发生化学反应；溶解气体还会引起某些样品的氧化降解，对分离和分析结果带来误差。因此，使用前必须进行脱气处理。常用的脱气法有以下几种：(1)氦气鼓泡；(2)超声波振荡脱气；(3)真空脱气等。答：梯度洗脱就是在分离过程中，让流动相的组成、极性、pH值等按一定程序连续变化。使样品中各组分能在最佳的K值下出峰。使保留时间短、拥