原子发射光谱分析法习题答案.pdf

原子发射光谱分析法习题解答 来源：来源：来源：来源：仪器分析 制作：制作：制作：制作：刘田宇 本人保留对于答案的解释权，但不是最终解释权本人保留对于答案的解释权，但不是最终解释权 2059影响谱线强度的内因是影响谱线强度的内因是 _各元素的统计权重各元素的统计权重_ ，外因是，外因是 _待 测元素的浓度和弧焰的温度 待 测元素的浓度和弧焰的温度_ 1565 NaD双线双线 (D1)5895.92, 由由3P1/2跃迁至跃迁至3S1/2; (D2) 5889.95, 由由3P3/2跃迁至跃迁至3S1/2的相对强度比的相对强度比I(D1)I(D2)应为应为( ) (1) 1/2 (2) 1 (3) 3/2 (4) 2 3364已知已知Zn I：3072.06和和Zn I：3065.90的激发电位分别为的激发电位分别为8.11eV和和 4.03eV, 两者跃迁概率两者跃迁概率A及统计权重之比及统计权重之比g(Ag)1g (Ag)2380, 两谱 线强度分别为 两谱 线强度分别为64.75和和165.96,试计算等离子体的温度试计算等离子体的温度. 解： T/K5040(8.114.03)lg380lg(3072.063075.90)lg(64.75 165.96)20563(2.5800.408)6882 2082 光谱分析中有自吸现象的谱线光谱分析中有自吸现象的谱线,在试样中元素的含量增 多时 在试样中元素的含量增 多时,自吸程度将自吸程度将_不会改善不会改善_. 2440 在直流电弧光源中在直流电弧光源中, 自吸现象严重的主要原因是自吸现象严重的主要原因是_电 弧中待测原子密度在一定范围内过大 电 弧中待测原子密度在一定范围内过大_。 4369在发射光谱法中谱线自吸对光谱定量分析有何影响在发射光谱法中谱线自吸对光谱定量分析有何影响? 答：在发射光谱法中定量分析公式 IAc答：在发射光谱法中定量分析公式 IAcn n无自吸时 n 1, IAc, 有自吸时n1,往往不是常数。根据公式I Ac 无自吸时 n 1, IAc, 有自吸时n1,往往不是常数。根据公式I Acn n绘制绘制 1735 低压交流电弧光源适用发射光谱定量分析的主要原 因是 低压交流电弧光源适用发射光谱定量分析的主要原 因是( ) (1) 激发温度高激发温度高 (2) 蒸发温度高蒸发温度高 (3) 稳定性好稳定性好 (4) 激发的原子线多激发的原子线多 4148试比较电感耦合等离子炬试比较电感耦合等离子炬(ICP) 发射光谱法与经典的发射光谱法 各自有哪些特点并简述其理由。 发射光谱法与经典的发射光谱法 各自有哪些特点并简述其理由。 (1) 灵敏度高, 10(1) 灵敏度高, 10-9 -9g数量级的成分不难测定。因为 ICP 的火 焰温度可高达10000 K，能激发一般光源难激发的元素，不易生成难 熔金属氧化物，背景小，故灵敏度高。 (2) 精密度好，1% 的误差范围很易实现。因为试样用溶液法 进样，气化均匀，没有试样溅散问题。 (3) 线性范围宽，可达 4-5 个数量级。因 ICP 光源中试样微 粒集中在高频涡流的轴向通道内，试样浓度、微粒形状都不会影响 原子化和激发效率，对低浓度试样, 背景低, 对高浓度试样又无自 吸危害，故分析的浓度范围宽。 (4) 基体影响小。同一标准溶液可用于不同的试样。 (5) 因不用电极（无极放电）,光谱干扰及背景小。 g数量级的成分不难测定。因为ICP 的火 焰温度可高达10000 K，能激发一般光源难激发的元素，不易生成难 熔金属氧化物，背景小，故灵敏度高。 (2) 精密度好，1% 的误差范围很易实现。因为试样用溶液法 进样，气化均匀，没有试样溅散问题。 (3) 线性范围宽，可达 4-5 个数量级。因 ICP 光源中试样微 粒集中在高频涡流的轴向通道内，试样浓度、微粒形状都不会影响 原子化和激发效率，对低浓度试样, 背景低, 对高浓度试样又无自 吸危害，故分析的浓度范围宽。 (4) 基体影响小。同一标准溶液可用于不同的试样。 (5) 因不用电极（无极放电）,光谱干扰及背景小。 1568下面几种常用的激发光源中下面几种常用的激发光源中, 最稳定的是最稳定的是( ) (1)直流电弧直流电弧; (2)交流电弧交流电弧; (3)电火花电火花; (4)高频电感耦合等离子体高频电感耦合等离子体 1729 矿物中微量矿物中微量Ag、Cu的发射光谱定性分析应采用的光源是的发射光谱定性分析应采用的光源是( ) (1) CP光源光源; (2) 直流电弧光源直流电弧光源;(3) 低压交流电弧光源低压交流电弧光源; (4) 高压火花光源高压火花光源 1572下面几种常用的激发光源中下面几种常用的激发光源中, 激发温度最高的是激发温度最高的是( ) (1)直流电弧直流电弧; (2)交流电弧交流电弧; (3)电火花电火花;(4)高频电感耦合等离子体高频电感耦合等离子体 1571下面几种常用的激发光源中下面几种常用的激发光源中, 背景最小的是背景最小的是( ) (1)直流电弧直流电弧 (2)交流电弧交流电弧 (3)电火花电火花 (4)高频电感耦合等离子体高频电感耦合等离子体 1566下面哪种光源下面哪种光源, 不但能激发产生原子光谱和离子光谱不但能激发产生原子光谱和离子光谱, 而且许多元素的离 子线强度大于原子线强度？ 而且许多元素的离 子线强度大于原子线强度？( ) (1)直流电弧直流电弧;(2)交流电弧交流电弧;(3)电火花电火花; (4)高频电感耦合等离子体高频电感耦合等离子体 1552下面哪些光源要求试样为溶液下面哪些光源要求试样为溶液, 并经喷雾成气溶胶后引入光源激 发？ 并经喷雾成气溶胶后引入光源激 发？ ( ) (1) 火焰火焰(2) 辉光放电辉光放电(3) 激光微探针激光微探针(4) 交流电弧交流电弧 1572下面几种常用的激发光源中下面几种常用的激发光源中, 激发温度最高的是激发温度最高的是( ) (1)直流电弧直流电弧(2)交流电弧交流电弧(3)电火花电火花(4)高频电感耦合等离子体高频电感耦合等离子体 1553发射光谱分析中发射光谱分析中, 具有低干扰、高精度、高灵敏度和宽线性范围的 激发光源是 具有低干扰、高精度、高灵敏度和宽线性范围的 激发光源是( ) (1)直流电弧直流电弧 (2)交流电弧交流电弧(3)电火花电火花(4)高频电感耦合等离子体高频电感耦合等离子体 2605原子发射光谱仪中原子发射光谱仪中, 低压交流电弧、高压火花等激发光源中激发过 程主要是 低压交流电弧、高压火花等激发光源中激发过 程主要是_高速热运动的粒子高速热运动的粒子_激发激发, 是由是由_碰撞碰撞_引起的。引起的。 3086今有一块每毫米今有一块每毫米 600 条的光栅，复合光的入射角 为 条的光栅，复合光的入射角 为 10，试求复合光中波长为，试求复合光中波长为400 nm 的单色光的衍 射角（只考虑一级光谱）。 的单色光的衍 射角（只考虑一级光谱）。 解：光栅基本公式解：光栅基本公式n n = = b b(sin(sin sinsin ) = 10，sin= 0.17365 光栅常数 ) = 10，sin= 0.17365 光栅常数b b= 1/600 ( mm ) = 10= 1/600 ( mm ) = 106 6/600 ( nm ) = 1667 nm A.先按 /600 ( nm ) = 1667 nm A.先按n n= +1 , = +1 , = = b b(sin(sin + sin+ sin ) 计算： 400 = 1667 ( 0.17365 + sin ) 计算： 400 = 1667 ( 0.17365 + sin 1 1) ) 1 1= 348 这些单色光的衍射方向与入射光在光栅法线的同侧。 B.再按 n = -1 , = (sin- sin) 计算： -400 = 1667 ( 0.17365 - sin = 348 这些单色光的衍射方向与入射光在光栅法线的同侧。 B.再按 n = -1 , = (sin- sin) 计算： -400 = 1667 ( 0.17365 - sin1 1) ) 1 1= 2426 这些单色光的衍射方向与入射光在光栅法线的两侧。 = 2426 这些单色光的衍射方向与入射光在光栅法线的两侧。 3148用一每毫米有用一每毫米有 500 条刻痕线的衍射光栅观察钠光谱线条刻痕线的衍射光栅观察钠光谱线 ( =589.6nm), 问光线以问光线以30角入射时角入射时, 最多能看到第几级条纹最多能看到第几级条纹 ? 解：根据光栅公式解：根据光栅公式 n = b(sin + sin ) 当 当 = 30时时 sin = 1/2 最多能看到衍射级次最多能看到衍射级次 n 的最大值对应于反射角的最大值对应于反射角 = 90即即 sin = 1 b 为光栅上二刻痕线间距离为光栅上二刻痕线间距离,故故 b = 1/500 mm = 1/5000 cm b(sin +sin ) 0.5 + 1 所以所以 n = = = 5.09 5 5000589610-8 答：最多能看到第答：最多能看到第 5 级条纹。级条纹。 3146有一每毫米有一每毫米 1200 条刻线的光栅条刻线的光栅,其宽度为其宽度为 5cm, 在一级光谱中在一级光谱中, 该光栅的分辨率为多少该光栅的分辨率为多少? 要将一级光谱中要将一级光谱中742.2 nm 和和742.4 nm两条 光谱线分开 两条 光谱线分开, 则需多少刻线的光栅则需多少刻线的光栅? 解：解：(1) 设光栅的分辨率为设光栅的分辨率为 R = nN = 1(5101200) = 60,000 (2) 需如下刻线的光栅 需如下刻线的光栅 (742.2+742.4)/2 R= = = 3711 742.4-742.2 N = R/n = 3711/1 = 3711 条条 3099 一块宽为一块宽为 50mm，刻痕密度为，刻痕密度为 2400mm-1的光栅，在二级光谱中 的分辨能力为多少？在 的光栅，在二级光谱中 的分辨能力为多少？在 240.00nm 附近能分辨的两波长差为多少？附近能分辨的两波长差为多少？ 解：解： R = nN = 2502400 = 2.4105 = /R = 240.00 / (2.4105) = 0.001 nm 3501某光栅摄谱仪的理论分辨率要达到某光栅摄谱仪的理论分辨率要达到50000，至少需要用多宽的光栅 （ ，至少需要用多宽的光栅 （1140条条/mm）？这样的光栅哪级光谱能分开）？这样的光栅哪级光谱能分开501.122nm和和501.130nm两条 谱线吗？ 两条 谱线吗？ 解：对一级光谱而言解：对一级光谱而言R=nN，总刻线数，总刻线数N=50000 ， 则光栅的宽度 ， 则光栅的宽度 =50000/1140=43.8644mm 因为因为 R= /=(501.122+501.130)/2(501.130-501.122)= 501.126/(810-3)=62640.850000 要分开此二波长的谱线，必须使要分开此二波长的谱线，必须使 R62641， 所以对 ， 所以对N50000的摄谱仪应采用二级光谱可使的摄谱仪应采用二级光谱可使 R=250000=10000062641 3147 今有刻线为每毫米今有刻线为每毫米1200 条的光栅条的光栅, 当其闪耀角为当其闪耀角为 20时时, 其一级 闪耀波长和二级闪耀波长各为多少 其一级 闪耀波长和二级闪耀波长各为多少 ? 解：解： (1) 根据根据 n = 2bsinr r= 2bsinr/n 2(1/1200)sin20 r1= = 5.710-4mm = 570.0 nm 1 (2) 同理同理 2(1/1200)sin20 r2= = 285.0 nm 2 1016闪耀光栅的特点之一是要使入射角闪耀光栅的特点之一是要使入射角 、衍射角、衍射角 和闪耀角和闪耀角 之间满足下 列条件 之间满足下 列条件 ( ) (1) = (2) = (3) = (4) = = 1017下列哪个因素对棱镜摄谱仪与光栅摄谱仪的色散率均有影响？下列哪个因素对棱镜摄谱仪与光栅摄谱仪的色散率均有影响？ ( ) (1) 材料本身的色散率材料本身的色散率(2) 光轴与感光板之间的夹角光轴与感光板之间的夹角 (3) 暗箱物镜的焦距暗箱物镜的焦距 (4) 光线的入射角光线的入射角 1085 光栅公式光栅公式 n = b(Sin + Sin )中的中的 b值与下列哪种因素有关？值与下列哪种因素有关？( ) (1) 闪耀角闪耀角; (2) 衍射角衍射角; (3) 谱级谱级; (4) 刻痕数刻痕数 (mm-1) 1220某光栅的适用波长范围为某光栅的适用波长范围为 600200nm，因此中心波长为，因此中心波长为 460nm 的一级光谱线将与何种光谱线发生重叠的一级光谱线将与何种光谱线发生重叠? ( ) (1) 230nm 二级线二级线(2) 460nm 二级线二级线 (3) 115nm 四级线四级线(4) 除除 460nm 一级线外该范围内所有谱线一级线外该范围内所有谱线 1218以光栅作单色器的色散元件，光栅面上单位距离内的刻痕线越 少，则 以光栅作单色器的色散元件，光栅面上单位距离内的刻痕线越 少，则 ( ) (1) 光谱色散率变大，分辨率增高光谱色散率变大，分辨率增高(2) 光谱色散率变大，分辨率降低光谱色散率变大，分辨率降低 (3) 光谱色散率变小，分辨率增高光谱色散率变小，分辨率增高(4) 光谱色散率变小，分辨率亦降低光谱色散率变小，分辨率亦降低 2048有一闪耀光栅长有一闪耀光栅长 5cm，每毫米刻痕线数为，每毫米刻痕线数为 600 条，若入射角为条，若入射角为 5, 则在该入射角时，对则在该入射角时，对 300.0nm 波长的辐射，最多可能看到波长的辐射，最多可能看到 _一一_ 级亮条纹。级亮条纹。 2053 一光栅光谱仪，所用的光栅宽度一光栅光谱仪，所用的光栅宽度 5cm，刻痕，刻痕 1200条条/mm，其第 二级衍射光栅的分辨率为 ，其第 二级衍射光栅的分辨率为 _12000_ 。 2017在进行光谱定性全分析时，狭缝宽度宜在进行光谱定性全分析时，狭缝宽度宜_窄窄_,目的是保证有一 定的 目的是保证有一 定的_分辨率分辨率_，而进行定量分析时，狭缝宽度宜，而进行定量分析时，狭缝宽度宜 _宽宽_ ，目的是 保证有一定的 ，目的是 保证有一定的 _照度照度_ 。 2469 衡量摄谱仪的性质衡量摄谱仪的性质, 可根据 可根据 色散率、分辨率和集光本领色散率、分辨率和集光本领 等三个光学特性指标来表征等三个光学特性指标来表征. 1174用发射光谱法测定某材料中的用发射光谱法测定某材料中的 Cu 元素时，得铜的某谱线的黑 度值 元素时，得铜的某谱线的黑 度值(以毫米标尺表示以毫米标尺表示)为为 S(Cu) = 612，而铁的某谱线的黑度值，而铁的某谱线的黑度值 S(Fe) = 609，此时谱线反衬度是，此时谱线反衬度是 2.0，由此可知该分析线对的强度比是，由此可知该分析线对的强度比是 ( )(1) 31.6(2) 1.01(3) 500(4) 25.4 注： 注： S = lgI(Cu)t lgI(Fe)t= lgI(Cu)/I(Fe) I(Cu)/I(Fe)=R=10 S/ 4531在发射光谱定性分析中在发射光谱定性分析中, 当当1, 2级谱线出现时级谱线出现时, 810级谱线级谱线 ( ) (1)不一定出现；不一定出现；(2)一定全部出现；一定全部出现； (3) 有的出现有的出现, 有的不出现；有的不出现；(4) 个别的不出现个别的不出现, 大部分出现。大部分出现。 2602 原子发射光谱法定性分析的依据是原子发射光谱法定性分析的依据是_不同原子激发出特征光谱 线 不同原子激发出特征光谱 线_。 对被检测的元素一般只需找出 。 对被检测的元素一般只需找出_2-3根2-3根_灵敏线即可判断该元素 是否存在 。 灵敏线即可判断该元素 是否存在 。 4533 第一共振线是发射光谱的最灵敏线第一共振线是发射光谱的最灵敏线, 它是由它是由_第一激发态第一激发态_跃 迁至 跃 迁至_基态基态_时产生的辐射时产生的辐射.（第一激发态（第一激发态, 基态）基态）. 2080 在光谱定性分析时在光谱定性分析时,只能使用原子线只能使用原子线,不应使用离子线不应使用离子线,这种说法 是 这种说法 是_错误的错误的_。 2607 在原子发射光谱分析的元素波长表中在原子发射光谱分析的元素波长表中, Li670.785nm表示表示 _Li 的波长为670.785nm的原子线 Li 的波长为670.785nm的原子线_Be313.034nm表示表示_Be的波长 为313.042nm的第一离子线 Be的波长 为313.042nm的第一离子线_ 。 2441发射光谱定性分析中发射光谱定性分析中, 识别谱线的主要方法有识别谱线的主要方法有(1)_铁谱比较法铁谱比较法_ (2)_标准试样比较法标准试样比较法_。 2443发射光谱分析用的标准试样必须具发射光谱分析用的标准试样必须具_含量准确的含量准确的_, _与待测样与待测样 基体组成、结构和形态相似基体组成、结构和形态相似_, _各组分均匀分布各组分均匀分布_等条件。等条件。 2600 用原子发射光谱进行定性分析时用原子发射光谱进行定性分析时, 铁谱可用作铁谱可用作_谱线波长的标尺，以 用于判断出待测元素的特征分析线 谱线波长的标尺，以 用于判断出待测元素的特征分析线_ 。 1087 用摄谱法进行光谱定性全分析时应选用下列哪种条件？用摄谱法进行光谱定性全分析时应选用下列哪种条件？( ) (1) 大电流，试样烧完大电流，试样烧完 (2) 大电流，试样不烧完大电流，试样不烧完 (3) 小电流，试样烧完小电流，试样烧完 (4) 先小电流，后大电流至试样烧完先小电流，后大电流至试样烧完 4018 选择分析线对时两谱线的波长为什么要尽量靠近？选择分析线对时两谱线的波长为什么要尽量靠近？ 答：感光板的反衬度答：感光板的反衬度r r和惰延量和惰延量H Hi 都与波长有关，在分析线对 的波长相距很近时 i 都与波长有关，在分析线对 的波长相距很近时, ,它们的反衬度和惰延量才相等，因而内标法定 量公式 它们的反衬度和惰延量才相等，因而内标法定 量公式 S S= =rbrblglgc c+ + r rlglgA A才成立。才成立。 1238 分析线和内标线符合均称线对的元素应该是分析线和内标线符合均称线对的元素应该是( ) (1)波长接近波长接近(2)挥发率相近挥发率相近 (3)激发温度相同激发温度相同(4)激发电位和电离电位相近激发电位和电离电位相近 1563以直流电弧为光源以直流电弧为光源, 光谱半定量分析含铅质量分数为光谱半定量分析含铅质量分数为10-5以下的以下的 Mg时时, 内标线为内标线为2833.07, 应选用的分析线为应选用的分析线为 ( ) (1)Mg2852.129, 激发电位为激发电位为4.3eV (2)Mg2802.695, 激发电位为激发电位为12.1eV (3)Mg3832.306, 激发电位为激发电位为5.9eV (4)Mg2798.06, 激发电位为激发电位为8.86eV 2103 感光板的二个重要的特性是感光板的二个重要的特性是_反衬度反衬度_和和_灵敏 度 灵敏 度_。 2432 光谱定量分析中光谱定量分析中, 发现工作曲线低含量部分向上弯曲发现工作曲线低含量部分向上弯曲, 可能是由于可能是由于_分析线或分析线对有背景吸收分析线或分析线对有背景吸收_引起的引起的, 必须进 行 必须进 行_扣除背景吸收扣除背景吸收_加以校正。加以校正。 2104 应用三标准试样法时应用三标准试样法时,分析线对的黑度一定要在感光板 的 分析线对的黑度一定要在感光板 的_乳剂特性曲线的线性乳剂特性曲线的线性_部分部分. 2433 光谱定量分析中产生较大背景而又未扣除会使工作曲 线的 光谱定量分析中产生较大背景而又未扣除会使工作曲 线的_低浓度含量低浓度含量_部分向部分向_上上_弯曲。弯曲。 1238 分析线和内标线符合均称线对的元素应该是分析线和内标线符合均称线对的元素应该是( ) (1)波长接近波长接近(2)挥发率相近挥发率相近 (3)激发温度相同激发温度相同(4)激发电位和电离电位相近激发电位和电离电位相近 4147试述光谱定量分析的基本原理及何谓内标法。试述光谱定量分析的基本原理及何谓内标法。 答：光谱定量分析是根据待测元素谱线的强度和待测元素的含量之间存 在一种关系,即罗马金公式 答：光谱定量分析是根据待测元素谱线的强度和待测元素的含量之间存 在一种关系,即罗马金公式I I= = acacb b来进行定量分析的，谱线强度可以 用光电直读法，也可以用照相法记录。 在被测元素的谱线中选一条分析线，在基体元素谱线中选一条与