仪器分析练习题及答案.pdf

仪器分析系列练习题 壹壹壹壹.基础基础基础基础知识知识知识知识 一一一一. 名词解释名词解释名词解释名词解释 仪器分析法 化学分析法 比较法 标准曲线法 工作曲线 标准加入法 内标法 外标法 空白溶液 参比溶液 线性规律 化学现象 仪器信号 仪器响应 信噪比 检测器 质量型检测器 浓度型检测器 读出装置 显示装置 噪声 基线 基 线漂移 基线噪声 检出限 最小检测限 重复性 再现性 二二二二. 简答简答简答简答 1简要说明仪器分析为什么要依据线性规律进行分析。 2简要说明为什么不是线性（模型）规律的方法也可以进行分析 3简述仪器分析法与化学分析法的共同点和区别 4. 简述标准加入法和内标法的区别。什么情况下可以使用标准加入法，什么情况下可以使 用内标法？为什么有些仪器分析方法可以使用内标法，而有些方法则不能使用内标法？ 5举例说明如何进行标准曲线法测量，并说明使用此方法的基本要求。 6举例说明标准加入法的分析过程 7. 举例说明外标法的分析过程 8. 举例说明内标法的分析过程 9. 说明仪器分析的一般程序及各个步骤的基本原则 10. 列出学过的仪器分析方法的定量模型（数学模型） 11. 运用作图的方法进行标准曲线法分析时，回归直线是否必须经过原点？为什么？ 12. 说明比较法、标准曲线法与外标法、内标法的联系和区别 13. 为什么仪器的信号必须大于噪声的标准差的 3 倍？ 14. 请列举出学习和使用过的分析仪器的种类和型号 15. 样品进入检测器，是否一定会产生有用信号？说明原因 16. 样品的预处理一般包括几个方面的内容？说明具体原因 17如何制作标准曲线？得到的回归直线是否必须经过原点？为什么？ 18. 简要说明什么是外标法、内标法以及它们特点 19. 为什么仪器分析经常需要标准样品才能测量？ 20. 哪些仪器分析方法可以不用标准样品？说明原因 21. 说明化学分析方法和仪器分析方法的共同点和不同点 22. 为什么不要将化学分析方法和仪器分析方法的误差的大小直接进行比较？ 23. 说明仪器分析方法的一般分析思路 24. 说明比较法和标准曲线法的做法和各自的特点 25. 说明标准加入法的基本过程 26. 你认为学习仪器分析课程有什么意义？请提出你对仪器分析课程教学（教师的讲授、学 生的学习以及课堂和实验教学等）的意见和建议 三三三三. 填空填空填空填空 1. 使用内标法的条件是 ， , 2. 基线是 ，基线噪声则是 3. 学习过的仪器分析方法中不需要标准样品的是 ， 贰贰贰贰色谱色谱色谱色谱 一一一一. 名词解释名词解释名词解释名词解释 空气峰 峰高 半峰宽（半宽度） 峰底宽度 色谱峰面积 分离度 保留值 相对保留值 调整保留值 保留时间 保留体积 保留指数 柱效因子 容量因子 选择因子 固定相 流动相 固定液 液液色谱 液固色谱 化学键合相 塔板理论 塔板高度 理论 塔板数 有效塔板数 速率理论 速率方程 柱效率 归一化法 反相色谱 正相色谱 梯度洗脱 程序升温 担体 担体粒度 吸附色谱 分配色谱 分配系数 分配比 相 比 色谱曲线 定量校正因子 相对定量校正因子 填充柱 毛细管柱 FID FPD TCD ECD 浓度型检测器 质量型检测器 检出限 最小检出量 线性范围 高压泵 高压 梯度 低压梯度 内梯度 外梯度 3D 色谱图 六通进样阀 定量管 色谱条件 摸条件 二极管阵列检测器 紫外检测器 归一化法 示差折光检测器 二二二二. 简答简答简答简答 1气相色谱分析法怎样进行定量分析？考虑不同物质再同一检测器中产生信号的能力不同 时，如何定量？ 2简述气相色谱分析法怎样进行定性分析？ 3画出气相色谱仪的结构框图，并说明各部分的功能。 4. 简述定量校正因子的意义和使用原理。简述程序升温的作用。 5. 画出液相色谱仪的结构框图，并说明各部分的功能。 6. 简要说明 TCD、ECD、FID、FPD 的工作原理 7. 简要说明塔板理论的基本要点 8. 写出速率理论的基本方程式并解释各项的意义 9. 常见的色谱分离条件有哪些？ 10. 为什么同样的样品在同一台色谱仪器上会得到不一样的信号？ 11. 简要举例说明内标法的测量原理 12. 气相色谱分析进样时，进样时间或过长进样量过大会产生什么结果？ 13. 简述色谱分析法的定性方法，指出色谱保留值方法定性的基本要求 14. 比较气相色谱和液相色谱仪主要异同点 15. 说明归一化法的基本要求 16. 简要说明气相色谱仪器的系统构成及其作用 17. 气相色谱和液相色谱分析分别适合什么性质样品的分析？ 18. 按顺序比较气相色谱和液相色谱仪器的各部分的功能和特点 19. 如何进行归一化法的测量？测量的原则是什么？ 20. 简要说明色谱分析法定性、定量原理 21. 色谱进样时对样品、进样速度和进样量有什么要求？ 22. 试说明如何选择合适的进样口温度、柱温和检测器温度 三三三三. 填空填空填空填空 1色谱分析法通过判断物质的 进行定性分析，根据 的关系进行定量分析。 2色谱分析可以用 来判断相邻两组分的分离情况，正常时，当其值为 时，就可 以认为两组分的色谱峰已经完全分离。 3气相色谱是以_为分离原理的，仪器中的_检测器的信号产生方式与其他检测器截然 不同。 4分离宽沸程混合物时，气相色谱采用 ，而液相色谱分离复杂混合物时采用 。 5色谱分析是以 为特征的分析方法。反相色谱是指流动相的极性 固定相的极 性。 6色谱分析的实质是利用样品在 和 之间进行 从而达到 的过程。 7. 按流动相的形态，一般可以将色谱分为 和 两大类 8. 气相色谱分析进样时，进样速度要 ，进样量要 9. 样品的 必须大于噪声的标准差的 ，才能测量 10. 色谱分析的实质是利用样品在 和 之间进行 从而达到 的过程。 11. 使用内标法的条件是 ， , 四四四四. 计算计算计算计算 1气相色谱法测酒样。用一体积分数为 0.03 的标准溶液测得峰面积为 11200。若在同样 的条件下用稀释 10 倍后的酒样，在同样进样量时测得的峰面积为 13600，求酒样中乙醇的 体积分数。 2. 气相色谱用内标法测酒样。用一体积分数均为 0.03 的异丙醇（内标）和乙醇标准溶液 测得色谱峰峰面积分别为 1380 和 1104。若用同样的内标和酒样在同样的条件下时测得测 得色谱峰峰面积分别为 1380 和 1311，求酒样中乙醇的体积分数。 3. 气相色谱测酒样时，用一体积分数为 0.03 的内标标准溶液测得色谱峰峰面积为 1100。 若在同样的条件下用相同浓度的标准乙醇样品和未知酒样， 在同样进样量时， 测得的峰面积 分别为 1260 和 1160，求乙醇与内标的定量校正因子之比和酒样中乙醇的体积分数。 叁叁叁叁电学电学电学电学 一一一一. 名词解释名词解释名词解释名词解释 法拉第定律 法拉第常数 库仑滴定 电位滴定 支持电解质 电极响应时间 跨膜电 位 扩散电流 极限扩散电流 极谱极大 库仑计 离子强度 TISAB 液 极谱 半 波电位 残余电流 迁移电流 参比电极 内参比电极 内参比溶液 指示电极 不 对称电位 能斯特方程式 格氏作图法 极化 浓差极化 二二二二. 简答简答简答简答 1以直接电位法为例说明非线性关系如何进行定量分析 2直接电位法测 pH 值时，为什么要使用标准缓冲液？ 3电位法如何测 pH 值，并说明依据的基本原理。 4简述库仑滴定分析法的分析原理。 5为什么大多数的仪器分析方法需要使用标准样品，而库仑分析不用标准样品？ 6简要说明电位滴定法和库仑滴定法的特点和区别 7举例说明参比电极的电位保持不变的原因 8. 分别简述气体库仑计、滴定库仑计、电重量库仑计和电子库仑计的计量原理 9. 简要说明经典极谱的分析原理和电极特点 10. 为什么会出现极谱极大？怎样消除 11. 简要说明电位测量和电池电动势测量的关系 12. 简要说明电位测量的方法和仪器原理 13. 简述电位滴定法的基本原理 14. 简述库仑分析的基本要求 15. 为什么电位滴定法的误差比直接电位法小？ 16. 什么是支持电解质？什么是总离子强度调节缓冲液？它们的作用是什么？ 17. 为什么会产生迁移电流？怎样消除迁移电流？ 18. 简要说明所学过的电分析方法的定量分析原理 19. 为什么库伦分析法既可以用于高浓度的样品的测量，又能够用于低浓度样品的测量? 三三三三. 填空填空填空填空 1电解阳离子时， 的电位要_ _被电解阳离子电对的电极电位。 2极谱分析电解池的阳极是以 为特征的电极，而阴极却是以 为特征的电极。 3阴离子选择性电极的_越高，则说明溶液中阴离子的浓度_。 4TISAB 液用于调整溶液的 ；支持电解质的作用是 。 5. 库仑分析要求电解的电极反应是 ，电解效率是 。 6. 极谱极大是因为 造成的，会引起 测量的不准确 7. 库仑计是 的装置；支持电解质是 的物质 四四四四. 计算计算计算计算 1用离子选择性电极测定 F 离子的浓度，测量时组成下列电池： (-)参比电极| F 离子待测溶液 | F离子选择性电极(+) 取水样，测得电池的电动势为 0.13 伏，若再用 F 标准溶液，测得电池的电动势为 0.11 伏， 计算水样和标准溶液中的 F 浓度之比。 2用离子选择性电极测定 F 离子的浓度，取水样，测得 F电极的电极电位为 0.13 伏， 若再用 F 标准溶液，测得 F电极的电极电位为为 0.11 伏，计算水样和标准溶液中的 F浓 度之比。 3库仑分析法测定溶液中的 Fe3 。在 10 毫升含 Fe3的溶液中，通电电解到 Fe3被完全 电解时，共消耗 4.833 库仑的电量，求原溶液中 Fe3 的物质的量的浓度和用 ppm 表示的浓 度。 4用离子选择性电极测定 F 离子的浓度，测量时组成下列电池： (-) F 离子选择性电极 | F离子待测溶液 | 参比电极 (+) 若浓度为 2.010-3molL-1的 F 离子待测溶液测得其电动势为 0.25 伏，则浓度为 4.0 10-3molL-1的 F 待测溶液测得的电动势应为多少？ 5用标准加入法测定离子浓度时，于 100ml 铜盐溶液中加入 1ml 0.1molL-1硝酸铜溶液 后，指示电极的电位增加 4mV，求原铜盐的浓度。 6用 pH4.00 的标准溶液测得玻璃电极的电极电位为 112mV，而用待测溶液测得玻璃 电极的电极电位为 135mV 求待测溶液的 pH 值。 7. 测量氟离子（F-）时，欲将指示电极的电位增加 10 毫伏，则氟离子浓度应该如何变化， 变化量是多少? 8. 库伦滴定分析法测铜。于 10ml 铜盐溶液中加入 1ml 0.01101molL-1 硝酸铜溶液后， 电解的电量总计 2.250 库伦，求铜盐溶液的浓度 肆肆肆肆光谱光谱光谱光谱 一一一一. 名词解释名词解释名词解释名词解释 锐线光源 激发态 基态 基体效应 自吸收现象 背景吸收 塞曼效应 原子化器 锐线吸收 锐线发射 锐线光源 吸收曲线 连续光谱 空心阴极灯 发射光谱 吸收光 谱 共振线 分析线 离子线 最后线 ICP 多普勒变宽 压力变宽 积分吸收 峰值 吸收 单色器 连续光谱 线状光谱 氘灯扣除背景 塞曼效应扣除背景 分光系统 吸光度 透光率 红移 蓝移 单色器 铁谱法 标准铁谱 透射光栅 反射光栅 半定量分 析 二二二二. 简答简答简答简答 1画出原子吸收分光光度计的结构框图，并说明各部分的功能。 2原子吸收分光光度法分析时为什么要扣除背景吸收？ 3简要说明原子吸收分光光度计中用空心阴极灯做光源的原因。 4原子发射光谱法如何进行定性、定量分析？ 5简述氘灯扣除背景的原理 6为什么光谱分析可以进行定性分析和定量分析？ 7什么是背景吸收？不同浓度的同类溶液的背景吸收相同吗？为什么？ 8为什么要用空心阴极灯做原子吸收分光光度计的光源？ 9为什么原子发射和吸收光都具有选择性？简述原子发射和吸收分析法的定量依据。 10说明积分吸收和峰值吸收的区别，什么条件下才能用峰值吸收取代积分吸收？ 11为什么不用积分吸收进行原子吸收测量？ 12简述氘灯扣除背景和塞曼效应扣除背景的基本原理 13. 简述原子吸收分光光度计中的单色器的作用 14. 为什么原子吸收分光光度计中的单色器要放在原子化器之后？ 15. 原子吸收分光光度计的光源调制的作用是什么？ 16. 为什么 ICP 可以消除自吸收现象？ 17. 以原子发身光谱法为例说明非线性关系如何进行定量分析。 18. 铁谱法如何进行定性分析？ 19. 简要说明火焰光度法的分析原理。 20. 为什么火焰光度法分析时要调整量程？ 21. 简述原子吸收线变宽的原因 22. 为什么光学方法测量时一般都要配制一个浓度为 0 的标准溶液？ 23. 简要说明 ICP 的工作过程及其特点 24. 简要说明电热石墨炉的工作过程 25. 简要说明空心阴极灯的工作原理 26. 简要说明光电倍增管的工作原理 27. 为什么光学分析一般都要用到空白溶液？ 28. 原子吸收分析时为什么要控制空心阴极灯的灯电流？ 29. 自吸收现象主要有哪些影响因素？ 30. 原子吸收法测量时为什么要采用测量峰值吸收？对仪器硬件有什么要求？ 31. 说明原子发射光谱仪器中的各部分的作用 三三三三. 填空填空填空填空 1空心阴极灯可以发出 和 两类谱线。 2原子吸收分光光度计常用的有 和 两种高温原子化器。 3原子吸收分析法中原子蒸汽中的 原子对光产生吸收，而原子发射光谱法的原子蒸汽 中是 原子在发光。 4火焰光度法测量时，当浓度很稀时， 现象可以忽略不计，所以谱线强度与样品浓 度的关系为 。 5 原子由第一激发态跃迁至基态所发出的谱线称为 ， 用于原子发射光谱法中测定的谱 线称为 。 6原子吸收线在磁场中发生分裂的现象称为 ，利用此现象可以扣除原子吸收时 的 。 7原子发射光谱法采用 作为定性依据，而定量的数学模型是 8. 原子吸收分光光度计常采用被测元素的 进行测量，通过控制空心阴极灯 的 以保证谱线的纯度 9. 原子吸收分光光度计中用 做光源，能发出被测元素的 10. 原子发射光谱定性分析的能确定的是 ，不能确定 11. 原子吸收分光光度计中单色器的作用是 四四四四. 计算计算计算计算 1原子吸收分光光度法测铜。用一浓度为 5mg L-1的标准溶液测得吸光度为 0.117，背 景吸收为 0.022，若在同样的条件下测得未知溶液的吸光度为 0.107，背景吸收为 0.019，求 未知溶液的浓度。 2原子吸收分光光度法测锌。用一浓度为 10mg L-1的标准锌离子溶液测得吸光度为 0.055，在同样的条件下测得未知浓度锌离子溶液的吸光度为 0.088，求未知溶液的浓度。 3邻二氮菲法测定铁。用一浓度为 1.2510-2molL-1的标准溶液在 1cm 的比色杯中测 得其透光率为 35.5%， 若用同样的比色杯测得未知溶液的吸光度为 0.48， 求未知溶液的浓度。 4. 原子吸收分光光度法测铜。用一浓度为 5mg L-1的标准溶液测得吸光度为 0.117，背 景吸收为 0.022，若在同样的条件下测得未知溶液的吸光度为 0.107，背景吸收为 0.019，求 未知溶液在没有扣除背景时产生的浓度测量误差。 参考答案参考答案参考答案参考答案（仅供参考仅供参考仅供参考仅供参考） 一. 名词解释 基本概念 比较法 标准曲线法 ：利用一系列不同浓度的标准溶液制备试验溶液，并测定相应的信号，以信号 对浓度作图所得曲线，为标准工作曲线，标准曲线法适用于任何仪器分析方法，但要求被分 析溶液和标准溶液的组成尽可能一致；仪器操作参数也要尽可能一致。 标准加入法： 对被分析溶液中加入一定浓度一定体积的标准溶液， 根据响应信号与加入浓度 的关系求出被测物质的浓度 内标法：内标法是一种间接或相对的校准方法。在分析测定样品中某组分含量时，加入一种 内标物质以校准和消除出于操作条件的波动而对分析结果产生的影响， 以提高分析结果的准 确度。 外标法：就是应用欲测组分的纯物质来制作标准曲线，来求取未知组分的方法。 空白溶液 ：测定空白所用的分析溶液，溶液不含被测量对象成分，称为空白溶液。 参比溶液：在光度分析中用作调零点的任何溶液。 检测器：是把所测量的其他信号转换为电信号的装置 读出装置：是用于显示输出的装置 噪声：仪器开始记录，没有进样时发出的背景信号 基线：由噪声所产生的信号线 基线漂移：基线随时间的缓慢变化 （一）光学 标准铁谱： 锐线光源：所谓锐线光源就是能发射出谱线半宽度很窄的发射线的光源 基体效应：即物理干扰（基体效应）是指试样在转移、蒸发过程中任何物理因素变化而引起 的干扰效应.这类干扰是非选择性的，亦即对试样中各元素的影响基本上是相似的. 自吸收现象：未被激发的原子吸收激发原子发出的光而使谱线中心强度减弱的现象 塞曼效应：在磁场作用下，简并的谱线发生分裂的现象 原子化器：将样品中的待测组份转化为基态原子的装置。 共振线：由激发态直接跃迁到基态时所辐射的谱线。 分析线：用于定性或定量分析的最后谱线或灵敏线叫分析线，这是测定时采用的最灵敏线。 空心阴极灯： 由一个阳极和空心圆筒形阴极组成的气体放电管， 能辐射原子吸收所需的理想 的锐线光源 发射光谱： 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所形成的特征谱线 铁谱 ：铁的波谱谱线较多，其中每条谱线的波长都已做了精确的测定，载于谱线表内，将 各个元素的分析线按波长位置标插在铁光谱图的相应位置上， 可用来判断未知样中存在的元 素。 背景吸收：由于原子化器（火焰和石墨炉）中存在的气体分子和盐类所产生的吸收以及存在 的固体颗粒对光的散射引起的干扰，叫背景吸收。 锐线吸收：在用很窄的锐线光源作原子吸收测量的方法叫锐线吸收。 最后线：元素谱线强度会随元素含量减少而降低，有一些谱线还会消失，其中最后消失的几 条谱线叫最后线。 ICP：电感耦合高频等离子体 多普勒变宽：原子在空间作无规则热运动所引起的变宽，称为热变宽或多普勒变宽 积分吸收：原子吸收分析中常将原子蒸气所吸收的全部能量的总和称为积分吸收 峰值吸收：所谓峰值吸收是在发射线很窄的锐线光源下，测量峰值吸收系数的方法。 单色器：将待测元素的共振线与邻近谱线分开的装置，主要由色散元件(常用的是光栅),入射 和出射狭缝,反射镜等组成. 连续光谱：在一定范围内。各种波长的光都有，连续不断，无明显的谱线和谱带。 线状光谱：由若干条强度不同的谱线和暗区相间而成的光谱。 氘灯扣除背景： 先用锐线光源测定分析线的原子吸收和背景吸收的总吸光度,再用氘灯(紫外) 在同波长下测这背景吸收,计算两次测定吸光度之差, 即可使背景吸收得到校正. 塞曼效应扣除背景： 光源发射的谱线在强磁场作用下， 因原子中能级发生分裂而引起光谱线 分裂的磁光效应（塞曼效应） 。磁场将吸收线分裂为具有不同偏振方向的成分，利用这些分 裂的偏振成分来区别被测元素和背景的吸收。 （二）电学 法拉第定律：1.电极反应产物的质量与通过体系的电量成正比，2.通过系统的电量相同时， 电极上产生的物质的质量与该物质的摩尔质量和转移的电子数的商（M/n）成正比： 库仑滴定：库伦滴定是在试液中加入适当物质后，以一定强度的恒定电流进行电解，使之在 工作电极（阳极或阴极）上电解产生一种试剂，此试剂与被测物发生定量反应，当被测物作 用完毕后，用适当的方法指示终点并立即停止电解。 电位滴定：通过测量在滴定过程中电池电动势的突变来确定滴定终点的电化学分析方法。 支持电解质： 在电解池中加入大量电解质， 负极对加入的阳离子产生静电吸引而减弱对被测 离子的吸引，从而消除迁移电流。这种加入的电解质称为支持电解质。 电极响应时间：指电极从接触试液开始到电极电位变化稳定（波动在 lmV 以内）所经过的 时间。 跨膜电位：当玻璃电极浸入到被测溶液时，玻璃膜处于内部溶液和待测溶液之间，这时跨越 玻璃膜产生一电位差，这种电位差称为跨膜电位。 扩散电流：从极限电流减去残余电流后的电流称为扩散电流。 极谱极大： 当外加电压达到待测物分解电压后， 在极谱曲线上出现的比极限扩散电流大得多 的不正常的电流峰，称为极谱极大。 库仑计： 库仑分析中在电路中串联一个用于精确测量电解中所消耗电量的装置叫库仑计， 它 本身也是一个电解池。 TISAB 液：总离子强度调节缓冲剂 极谱：通常将使用滴汞作为工作电极的伏安法称为极谱法。 半波电位：电流等于扩散电流一半处所对应的电位值叫半波电位， 残余电流：在进行极谱分析时，外加电压虽未达被测物质的分解，但仍有一微小电流通过电 解池即残余电流。 极限扩散电流：当电流值增大到一定值后，电解电流达到一极限值，它不再随着电压的增大 而增加。此时的电流我们叫它极限扩散电流 参比电极：电极电位恒定，不受溶液组成或电流方向变化影响的电极称为参比电极。 格氏作图法：太长，见书 130 页 指示电极：电化学中把电位随溶液中待测离子活度（或浓度）变化而变化，并能响应待测离 子活度（或浓度）的电极。 不对称电位：E 膜 = E 外 - E 内 = 0.059 lg( a1 / a2）如果: a1= a2 ，则理论上 E 膜=0，但 实际上 E 膜0 ，跨越玻璃膜仍存在着一定的电位差，这种电位差称为不对称电位。它是由 玻璃膜内外表面的情况不完全相同而产生的。 法拉第常数 F：它是近代科学研究中重要的物理常数，代表每摩尔电子所携带的电荷，单位 C/mol，它是阿伏伽德罗数 NA=6.022141023mol-1 与元电荷 e=1.60217610-19 C 的积。 此值约为 96487。 （三）色谱 噪声：没有样品进入时，仪器本身产生的信号。 基线噪声：指由各种因素所引起的基线起伏。 空气峰：不被固定相吸附或溶解的气体（如空气，甲烷）通过检测器时出现的峰。 半峰宽（半宽度） ：峰高一半处对应的峰宽度。 分离度：相邻两组分色谱峰保留值之差与两个组分色谱峰峰底宽度总合之半的比值。 保留值：表示各组分在色谱柱内滞留时间的数值 保留时间：组分从进样开始到出现最大浓度时的时间叫保留时间。 保留体积：从进样开始到柱后被测组分出现浓度最大值时所通过的载气的体积叫保留体 积。 基线：色谱柱后没有成分进入检测器时，记录仪记录到的（噪声）信号随时间变化的曲线。 基线漂移：指基线随时间定向的缓慢变化。 峰底宽度：从峰两边的拐点作切线与基线相交部分的宽度 固定相，流动相：使混合物中各组分在两相间进行分配，其中一相是不动的，称为固定相。 另一相是携带混合物流过此固定相的流体，称为流动相。 （另一说法：在色谱分离中固定不 动、对样品产生保留的一相为固定相。与固定相处于平衡状态、带动样品向前移动的另一相 为流动相。 ） 理论塔板数：又称理论塔板片数，描述物质在色谱柱中分配行为的半经验理论-“塔 板”理论中，把色谱柱比拟成一个分馏塔的模式，并引入理论塔板数作为描述色谱柱 效能的一个指标，用 n 表示，n 越大，柱效率越高。 公式如右： 有效塔板数：由于死时间的存在，从分配理论计算出的理论塔板数 n 与理论塔板高度 并不能完全反映柱效率，特别是那些较早流出色谱柱的组分，而扣除死时间后计算出 的有效塔板数事不随保留值而变化的，因而它能更好地反映柱效率。公式如右所示： 梯度洗脱：载液中含有两种（或更多）不同极性的溶剂，在分离过程中，按照一定的程序连 续改变流动相的配比和极性， 通过载液中极性的变化来改变分离组分的分离因素， 以提高分 离效果。 塔板高度：组分在柱内每达成一次分配平衡所需要的柱长叫理论塔板高度。它越小，也表示 柱效能越高。 归一化法：太长，见书 52 页 反相色谱：流动相极性比固定相极性大 正相色谱：流动相极性比固定相极性小 程序升温：柱温按预定的加热速度，随时间作线性或非线性的增加。 担体：气液色谱柱中用以承担固定相液的一种化学惰性，多孔性的固体颗粒 保留指数：把物质的保留行为用两个紧靠近它的标准物（一般是两个正构烷烃）来标定，并 以均一标度（即不用对数）来表示。 公式如下： 式中 X 为保留值，i 为被测组分， Z， Z+1 代表具有 Z 个和 Z+1 个碳原子的正构烷烃， 正够烷烃的保留指数则人为地定为它的 碳原子数乘以 100。 分配色谱：利用不同组分在两相间的分配系数的差别进行分离的方法。 吸附色谱：利用吸附剂（固定相一般是固体）表面对不同组分吸附能力的差别进行分离的方 法； 相比：色谱柱中流动相体积与参与分配的固定相体积之比。 分配系数： 它是指在一定温度和压力下， 组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的浓度之 比值 分配比：在一定温度和压力下，组份在两相间的分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的 质量比 色谱峰面积：色谱峰与峰底基线所围成区域的面积叫峰面积。 峰高：色谱峰的顶点到基线之间的距离称之为峰高 定量校正因子： 色谱定量分析是基于被测物质的量与其峰面积的正比关系， 但是由于同一检 测器对不同的物质具有不同的响应值， 所以两个相等量的物质出的峰面积往往不同， 这样就 不能用峰面积来直接计算物质的含量。 为了使检测器产生的响应信号能真实地反映出物质的 含量，就要对响应值进行校正，因此引入定量校正因子。一般用相对校正因子，即某物质与 一标准物质的绝对校正因子之比值。 填充柱：气相色谱中内装固定相的色谱柱 FID：氢火焰离子化检测器 FPD：火焰光度检测器 TCD：热导池检测器 ECD：电子捕获检测器 液-液 色谱：流动相和固定相都是液体的色谱 液-固色谱：流动相是液体，固定相是吸附剂的色谱 固定液：在担体上涂的一层高沸点的有机化合物的液膜。 （用于溶解待分离组分） 浓度型检测器： 测量的是载气中组分浓度的瞬间变化， 即检测器的响应值正比于组分的浓度。 质量型检测器： 测量的是载气中样品进入检测器的速度变化， 即检测器的响应信号正比于单 位时间内组分进入检测器的质量。 检出限：检测器恰能产生三倍于噪音（ 3N）时的单位时间（单位：s）引入检测器的样品 量（单位：g）或单位体积（单位：cm3 ）载气中需含的样品量。 最小检出量：最小检测量制产生二倍噪声峰高时，色谱体系（由柱、气化室、记录仪和连接 管道等组成一个色谱体系）所需的进样量。 线性范围： 指试样量与信号之间保持线性关系的范围， 一般用最大允许进样量与最小检测量 之比表示。 化学键合相： 用化学反应的方法通过化学键把关能基团键合到表面上所形成的固定相， 解决 固定相流失的问题。 高压梯度：将溶剂用高压泵增压以后输入色谱系统的梯度混合室，加以混合后送入色谱柱， 也叫内梯度。 低压梯度：在常压下预先按一定的程序将溶剂混合后再用泵输入色谱柱，也叫外梯度。 柱效率：指色谱柱在分离中由动力学因素（操作变数）所决定的色谱分离效率。通常用理论 塔板数 n，有效塔板数 n 有效及理论板高度 H 值表示。 二. 简答 基本概念 1简要说明为什么不是线性（模型）规律的方法也可以进行分析。 2简要说明仪器分析为什么要依据线性规律进行分析。 因为利用线性关系， 用有限的实验数据便可对未知物质进行测定。 即用标准样品的信息找出 化学信息与仪器信号的关系，根据直线的特点，未知物质也应该符合此种关系。并不要求样 品的每一信息（如浓度）都要实际测定出仪器信号，而利用标准物质的信息即可以得到未知 物质的信息。 3简述仪器分析法与化学分析法的区别。 答： （1）化学分析依据物质的性质、化学反应进行分析。物质与这些信息是固定关系。 （2） 仪器分析依据物质的化学信息与仪器信号的对应关系进行分析。 此对应关系会随测量条件的 变化而变化。 （3）误差和测量对象：化学分析误差小，适用于常量、半微量分析；仪器分析 误差较大，适用于微量、痕量分析。 4. 简述标准加入法和内标法的区别。什么情况下可以使用标准加入法，什么情况下可以使 用内标法？ 内标法：标准物和未知样品组成不同，标准样和样品放在一起，同时进行实验。 5举例说明如何进行标准曲线法测量，并说明使用此方法的基本要求。 答：标准曲线法的步骤： （1）配制标准系列 a.线性范围 b.标准系列浓度范围（2）测定标 准和未知（3）绘制标准曲线（4）测的未知浓度 例：紫外可见分光光度法测定： （1）配制标准样品系列：c1， c2， c3， cn 未知样品的浓度为 cx （2）上机测定得到标准系列的吸光度分别为 A1 ， A2， A3， An； 未知样品的吸光度 为 Ax （3）绘制标准曲线 （4）从标准曲线上查的得未知样品的浓度 6举例说明标准加入法的分析过程。 例： （1）将一系列已知量待测物分别加入到几等份的样品中，配制成浓度为(cx+0)，(cx+c1), (cx+c2), (cx+c3)，得到和样品有相同基体的标准系列(加标，spiking)； （2）通过仪器分别测量以上系列的响应值 S0，S1，S2，S3，S4； （3）以浓度 c 对响应信号与 S 作图，再将直线外推与浓度轴相交于一点(下图)，求得样品 中待测物浓度 cx。 7. 为什么有些仪器分析方法可以使用内标法，而有些方法则不行？ 8. 举例说明内标法的分析过程。 选取被测元素的一条谱线作为分析线， 另选一条内标元素的谱线作为内标线， 组成分析线对。 分别测定两条谱线的强度，通过强度的比较，确定被测元素的含量 对被测元素:Ixaxcxbx 9. 说明仪器分析的一般程序 答：确定方法-采样-预处理-上机测量-数据采集-报告 10. 列出学过的仪器分析方法的定量模型 （1）仪器分析的一般方法： 建立物质(化学)信息与仪器信号的数学模型(物质信息与仪器信号一一对应的关系) 根据已知物质(标准)信息与信号的对应关系,用未知物质在仪器中产生的信号推算出未知 物质的化学信息 数学模型的基本框架 化学信息与信号是线性关系, 其数学模型是：y=kx+b 通常 x 是化学信息,y 是仪器信号 （2）气象色谱定量分析法：m fi Ai fi定量校正因子；Ai 色谱峰面积 （3）极谱分析 比较法 标准曲线法 标准加入法 未知：hx k cx 加入标准后 k (Vx cx+Vs cs ) Vx +Vs cx hx Vs cs H（Vx +Vs）hx Vx （4）原子发射光谱定量模型： 定量依据： 元素的谱线强度与试样的浓度满足下列关系：I acb a 常数，与样品的激发，蒸发和组成有关 b 自吸收常数，与自吸收有关 （5）峰值吸收 积分吸收测量的困难 锐线光源：能发出半宽度很窄的发射线的光源 峰值吸收 当光源发射的光的波长范围与原子吸收峰的宽度相当并小于吸收峰的宽度， 并且发射峰的中 心频率与吸收峰的频率对准(相同）时，有以下定量关系：A = k N0 L 11. 运用作图的方法进行标准曲线法分析时，回归直线是否必须经过原点？为什么？ 因为在待测元素浓度较高时曲线向浓度坐标弯曲,这是因为当待测元素的含量较高是,吸收线 的变宽除考虑热变宽外,还要考虑压力变宽,这种变宽会使吸收线轮廓不对称,导致光源辐射 共振线的中心波长与共振吸收线的中心波长错位,因而吸收相应的减少,结果标准曲线向浓度 坐标弯曲 （一）光学 1画出原子吸收分光光度计的结构框图，并说明各部分的功能。 光源-原子化器-单色器-检测器-显示 光源: 作用是发射被测元素的特征光谱。 原子化器：提供能量将样品中的待测元素转变成 原子蒸气 单色器： 把待测元素的共振线(实际上是分析线)与邻近其它谱线分离开来,只让待测元素的共 振线能通过, 检测器：将单色器分出的光信号转换为电信号 显示装置：显示测定值的指示仪表 2原子吸收分光光度法分析时为什么要扣除背景吸收？ 答： 背景吸收主要由于在火焰中形成了分子或较大的质点， 因此除了待测元素吸收共振线外， 火焰中的这些物质分子和盐类， 也吸收或散射光线， 引起了部分共振发射线的损失而产生 误差.这种影响一般是随波长的减短而增大，同时随基体元素浓度的增加而增大，并与火焰 条件有关.无火焰原子化器具有严重得多的分子吸收，测量时必须予以校正 3简要说明原子吸收分光光度计中用空心阴极灯做光源的原因。 答：原子吸收对光源的基本要求：能辐射锐线，能辐射出半宽度比吸收线半宽度还窄的谱 线，共振辐射强度足够大； 稳定性好，背景吸收小。而空心阴极灯是符合上述要求的 理想的锐线光源，故选它作光源 4原子发射光谱法如何进行定性、定量分析？ 答：元素的原子都有其特定的发射光谱（特征光谱） ，通过鉴定这些光谱的出现与否即可以 对元素进行定性。 元素的特征谱线的强度与元素的原子数量之间 （即试样中的该元素的含量） 存在着正函数的关系，因此可以利用这些谱线的强度来定量 5简述氘灯扣除背景的原理。 答：氘灯自动背景校正原理： 氘灯发射的连续光谱经过单色器的出光狭缝后，待测元素的 共振线吸收相对于总入射光强度来说可忽略不计。 因此可以合理的认为用氘灯作光源， 测得 的吸收值时背景吸收值，而不必考虑共振线吸收的影响。方法：先用锐线光源测定分析线的 原子吸收和背景吸收的总和。 再用氘灯在同一波长测定背景吸收 （这时原子吸收可忽略不计） 计算两次测定吸光度之差，即为原子的吸光度。 6为什么光谱分析可以进行定性分析？ 答： 特定的光谱是由于物质的原子或分子的特定能级的跃迁所产生的， 这些特征谱线按特定 的顺序排列，并保持一定的强度比例， 根据其特征光谱的波长以确定其是否存在而进行定 性分析 7什么是背景吸收？不同浓度的同类溶液的背景吸收相同吗？为什么？ 答：由于原子化器（火焰和石墨炉）中存在的气体分子和盐类所产生的吸收以及存在的固体 颗粒对光的散射引起的干扰，叫背景吸收。因为这种影响与溶液浓度有关，一般随基体浓度 的增加而增大，故不同浓度的同类溶液的背景吸收不相同 8原子吸收分光光度计的单色器要放在原子化器之后？ 答： 为了避免来自火焰的辐射直接照射到光电检测器上， 否则将影响检测器的正常运转或使 准确度降低，因而分光系统都安排在火焰原子化器和检测器之间。 9为什么原子发射和吸收光具有选择性？简述原子发射和吸收分析法的定量依据。 答：原子吸收的能量与原子的能级差相对应，当原子的结构一定，则原子内部的能级的高低 和数目也就一定，原子吸收的能量也就有特定的值。当激发态的原子返回基态时，会放出能 量， 此能量的大小也与原子的能级差对应。 所以原子只吸收和发出能量与其内部的能级差对 应的光谱线，因而具有选择性。 原子所发射的特征谱线的强度与元素的原子数量之间 （即试样中的该元素的含量） 存在着正 函数的关系，因此可以利用这些谱线的强度来定量。同理，原子吸收也利用谱线光被减弱的 程度也与元素的含量存在线形关系来定量。 10说明积分吸收和峰值吸收的区别，什么条件下才能用峰值吸收取代积分吸收？ 答： 原子吸收分析中常将原子蒸气所吸收的全部能量的总和称为积分吸收。 而峰值吸收是在 发射线很窄的锐线光源下， 测量峰值吸收系数的方法。 一般采用测量峰值吸收系数的方法代 替测量积分吸收系数的方法。 如果采用发射线半宽度比吸收线半宽度小得多的锐线光源， 并 且发射线的中心与吸收线中心一致， 这样就不需要用高分辨率的单色器， 而只要将其与其它 谱线分离， 就能测出峰值吸收系数， 测得的吸光度与原子蒸汽中待测元素的基态原子数呈线 性关系. 11为什么不用积分吸收进行原子吸收测量？ 答：由于原子吸收线的半宽度很小，要测量这样一条半宽度很小的吸收线的积分吸收值，就 需要分辨率高达五十万的单色器，这在目前的技术情况下难以做到。2、若采用连续光源时， 把半宽度如此窄的原子吸收轮廓叠加在半宽度很宽的光源发射线上， 实际被吸收的能量相对 于发射线的总能量来说及其微小， 在这种条件下使测定灵敏度极差。 所以不用积分吸收进行 原子吸收测量？ 13. 简述原子吸收分光光度计中的单色器的作用 答：原子吸收分光光度计中单色器的作用是将待测元素的共振线与邻近谱线分开 15. 原子吸收分光光度计的光源调制的作用是什么？ 答：目的是为了区分光源（经原子吸收减弱后的光源辐射）和火焰发射的背景辐射。 16. 为什么 ICP 可以消除自吸收现象？ 答：ICP 焰炬温度成外高内低分布，从中央进样，不会影响火焰的稳定性，同时由于从温度 高的外围向中央通道的气溶胶加热不会出现因外部冷原子蒸气造成的自吸现象 17. 以原子发身光谱法为例说明非线性关系如何进行定量分析。 答：根据被测试样光谱中欲测元素的谱线强度来确定元素浓度的，元素的谱线强度 I 与该元 素在试样中浓度 C 之间存在的比例关系,I=acb (赛伯罗马金公式)，它是光谱定量分析依据 的基本公式，式中 a 及 b 是两个常数，常数 a 是与试样的蒸发，激发过程和试样组成等有 关的一个参数。常数 b, 称为自吸系数，它的数值与谱线的自吸收有关。所以，只有控制在 一定的条件下，在一定的待测元素含量的范围内, a 和 b 才是常数。对该式取对数得： lgI=blgc+lga，上式为光谱定量分析的基本关系式，符合 y=px+Q 形式，此式表明，以 lgI 对 lgc 作图所得曲线在一定浓度范围内为一直线。故可对非线性关系进行定量分析 18. 铁谱法如何进行定性分析？ 答：制备标准铁谱板：制备铁的光谱板，并标出其他元素的谱线的相对位置将样品与纯 铁同时摄谱将实际铁谱与标准铁谱对准后， 检查其他元素的谱线是否出现， 以确定元素的 种类 19. 简要说明火焰光度法的分析原理。 答： 某些待测元素的供试品溶液用喷雾装置以气溶胶形式引入火焰光源中， 靠火焰的热能将 供试品元素原 子化并激发出它们的特征光谱，通过光电检测系统测量出待测元素特征光谱 的光强程序可求出供试品中待 测元素的含量。通常借比较标准品和供试品的光强程度，求 得样品中待测元素的含量。 用火焰光度法进行定量分析时，谱线强度与浓度之间的关系可用 I=acb 表示，由于用火焰 作为激发光源时较为稳定， 式中 a 为常数， 当浓度很低时， 自吸现象可忽略不计， 此时 b=1， 于是谱线强度与试样中欲测元素的浓度成正比，即 I=ac，便可由吸光度求出待测物浓度。 20. 为什么火焰光度法分析时要调整量程？ 一般用火焰光度计分析时， 先要把最大量程调整为小于仪表上的最大值， 目的是防止有些样 品浓度大后超过最大量程，以致无法读数。 21. 简述原子吸收线变宽的原因 答：引起谱线变宽的主要因素有： 自然宽度：在无外界影响下，谱线仍有一定宽度，这种宽度称为自然宽度，以 vN 表示。 它的大小与产生跃迁的激发态原子寿命有关，激发态原子的寿命 长，吸收线自然宽度 窄。 多普勒宽度：由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称为热变宽用 D 表示。 待测元素的原子质量 M 越小，温度愈高，则 D 越大 压力变宽： 由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而引起的能级稍微变化， 使发射或 吸收光量子频率改变而导致的谱线变宽。根据与之碰撞的粒子不同，可分为两类：(1) 因和 其它粒子(如待测元素的原子与火焰气体粒子)碰撞而产生的变宽劳伦兹变宽， 以vL表示。 （2) 因和同种原子碰撞而产生的变宽共振变宽或赫鲁兹马克变宽。 其他变宽：场致变宽；自吸效应。不论哪一种变宽都将导致原子吸收分析灵敏度下降 22. 为什么光学方法测量时一般都要配制一个浓度为 0 的标准溶液？ 光学方法测量时，不含被测物的样品溶液，测得的吸光值可能大于零，这样依次测的的样品 值就不准确，所以一般配制一个浓度为零的标准溶液，人为调整吸光值为零，便于以后的样 品溶液分析。 23. 简要说明 ICP 的工作过程及其特点 答：将石英玻璃炬管置于高频感应线圈中，等离子工作气体持续从炬管内通过。最初在感应 线圈中施加高频电场时，由于气体在常温下不导电，没有感应电流产生，也不会出现等离子 体。 若使用一感应线圈产生电火花触发少量气体电离，产生的带电粒子在高频交变电磁场 的作用下高速运动，碰撞气体原子，使之迅速大量电离，形成“雪崩”式放电，电离了的气体 在垂直于磁场方向的截面上形成闭合环形涡流，这个高频感应电流，产生大量的热能，又促 进气体电离，维持气体的高温，从而形成稳定的等离子体焰炬。 特点：1 .工作温度高，有利于大多数元素的原子的激发，分析灵敏度高 2 .ICP 焰炬温度成 外高内低分布，从中央进样，不会影响火焰的稳定性，并使自吸现象消失，提高了测量的线 性范围 3. ICP 焰炬的电子密度很大，形成还原气氛， 使易电离的元素的原子较少形成离子线 产生的干扰 4.试样可以充分激发， 样品消耗量少 5.背景光谱少 6， 没有电极污染 不足： 对非金属测定的灵敏度低；仪器昂贵；维持费高。 24. 简要说明电热石墨炉的工作过程 答：石墨炉原子化器原理是利大电流通过高阻值石墨器时产 生的高温,使置于其中样品蒸发 和原子化。为防止试样及石墨管氧化，需要在不断通入惰性气体的情况下用大电流（300A） 通过石墨管。 石墨炉原子化过程一般需要经四步程序升温完成干燥：在低温（溶剂沸点）下蒸发掉样品 中溶剂； 灰化：在较高温度下除去低沸点无机物及有机物，减少基体干扰； 高温原子 化：使以各种形式存在的分析物挥发并离解为中性原子； 净化：升至更高的温度，除去 石墨管中的残留分析物，以减少和避免记忆效应. 25. 简要说明空心阴极灯的工作原理 答： 空心阴极灯是由玻璃管制成的封闭着低压气体的放电管。 钨棒构成的阳极和一个圆柱形 的空心阴极， 空心阴极是由待测元素的纯金属或合金构成， 或者由空穴内衬有待测元素的其 它金属构成。当在正负电极上施加适当电压（一般为 200500 伏）时，在正负电极之间便 开始放电，这时，电子从阴极内壁向阳极，在电子通路上与载气（惰性气体）原子碰撞使其 电离成阳离子，带正电荷的惰性气体离子在电场加速下，以很快的速度轰击阴极表面，使阴 极内壁的待测元素的