08级《仪器分析》终极答案.doc

仪器分析复习题一、选择题（共20分，每小题2分）1. 关于直流电弧，下列说法正确的是： ( )a 直流电弧是一种自吸性很强、不稳定的光源b 直流电弧的检出限比交流电弧差c 直流电弧的电极头温度比交流电弧低d 直流电弧只能进行定性、半定量分析，不能进行准确的定量分析2. 应用GC方法来测定痕量硝基化合物, 宜选用的检测器为： ( ) a 热导池检测器 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3. 用反相液相色谱分离苯、甲苯、乙苯、联苯, 先流出色谱柱的组分是：()a 乙苯 b 甲苯 c 苯 d 联苯4. 空心阴极灯的构造是：()a 待测元素作阴极，铂棒作阳极，内充氮气b 待测元素作阳极，铂棒作阴极，内充氩气c 待测元素作阴极，钨棒作阳极，灯内抽真空d 待测元素作阴极，钨棒作阳极，内充惰性气体5. 等离子体是一种电离的气体，它的组成是： () a 正离子和负离子 b 离子和电子 c 离子和中性原子 d 离子，电子和中性原子6. 在色谱流出曲线上，两峰间距离决定于相应两组分在两相间的： ( )a 保留值 b 分配系数 c 扩散速度 d 传质速率7. 用电位法测定溶液的pH值时，电极系统由玻璃电极与饱和甘汞电极组成，其中玻璃电极是作为测量溶液中氢离子活度（浓度）的： ( )a 金属电极 b 参比电极 c 指示电极 d 电解电极8.分离因子a： () a 与柱温无关 b 与所用固定相有关 c 与气化温度有关 d 与柱填充状况及流速有关9. 用色谱法对复杂未知物进行定性分析的最有效方法是： ( ) a 利用检测器的选择性定性 b 利用已知物对照法定性 c 利用文献保留数据定性 d 利用色谱峰的面积或峰高数据定性10. 在气-液色谱分析中，当两组分的保留值很接近，且峰很窄，但只能部分分离，其原因是： ( ) a 柱效能太低 b 容量因子太大c 柱子太长 d 固定相选择性不好11. 在GC和HPLC中，影响柱的选择性不同的因素是：( ) a 固定相的种类 b 柱温 c 流动相的种类 d 分配比12. 分离有机胺时，最好选用的色谱柱为： ( ) a 非极性固定液柱 b 低沸点固定液柱 c 空间排阻色谱柱 d 氢键型固定液柱13. 影响谱线变宽的最主要因素是以下哪种： ( ) a 自然变宽 b 热变宽 c 碰撞变宽 d 自吸变宽14.空心阴极灯中对发射线宽度影响最大的因素是： ( ) a 阴极材料 b 填充材料 c 灯电流 d 阳极材料15. 适合于植物中挥发油成分分析的方法是： ( ) a 原子吸收光谱 b 原子发射光谱 c 离子交换色谱 d 气相色谱16. 原子发射光谱的产生是由于： ( ) a 原子次外层电子在不同能态间的跃迁b 原子外层电子在不同能态间的跃迁 c 原子外层电子的振动和转动d 原子核的振动17. 矿石粉末的定性分析，一般选择下列哪种光源为好： ( ) a 交流电弧 b 直流电弧 c 高压火花 d 等离子体光源18. 原子吸收法测定NaCl中微量K时，用纯KCl配制标准系列制作工作曲线，分析结果偏高，原因是： ( )a 电离干扰 b 物理干扰 c 化学干扰 d 背景干扰19. pH 玻璃电极产生的不对称电位来源于：( )a 内外玻璃膜表面特性不同 b 内外溶液中 H+ 浓度不同c 内外溶液的 H+ 活度系数不同 d 内外参比电极不一样20. 用离子选择电极标准加入法定量分析时，对加入标准溶液的要求为： ( )a 体积要大，其浓度要高 b 体积要小，其浓度要低c 体积要大，其浓度要低d 体积要小，其浓度要高21. 在以下因素中，不属动力学因素的是：( )a 液膜厚度 b分配系数 c 扩散速度 d 载体粒度22. 原子吸收分析中光源的作用是： ( )a 供试样蒸发和激发所需的能量b 产生紫外光c 发射待测元素的特征谱线 d 产生具有足够浓度的散射光23.在液相色谱中，范氏方程中对柱效能的影响可以忽略的是： ( )a 涡流扩散项 b 分子扩散项（纵向扩散项）c 固定相传质阻力项 d 流动相中的传质阻力24. 对于液相色谱，当下列参数改变时，能引起分配系数改变的是： ( )a 柱长缩短 b 固定相改变 c 流动相流速增加 d 相比减少二、填空题（共15分，每空题1分）1. 液相色谱分析法常使用的化学键合反相色谱填充柱是 ，分离原理是 ，常使用 流动相，分析分离 类化合物。十八烷基键合硅胶填充柱或ODS(C18) 疏水作用 极性溶剂（如水-甲醇） 难挥发弱极性2. 气相色谱分析中常用的通用检测器有 ， 。前者是 型，而后者是 型。热导池 火焰离子化 浓度 质量3. 等离子体光源（ICP）具有 、 、 、 等优点，它的装置主要包括 、 、 、 等部分。检出限低 基体效应及自吸效应小 精密度高 线性范围宽 高频发生器 等离子体炬管 工作线圈（或进样系统）4. 原子发射光谱定性分析时，摄谱仪狭缝宜 ，原因是 、 ；而定量分析时，狭缝宜 ，原因是 、 。小 保证有足够的分辨率 减少谱线间重叠干扰大 保证有较大的入射光强 提高谱线强度5. 各种离子选择性电极一般均由 、 和 组成，其电极电位产生的机制都是基于内部溶液与外部溶液 的不同而产生电位差，其核心部分为 ，它主要对欲测离子 响应，而对其它离子则 响应或响应很小，因此每一种离子选择性电极都具有 选择性。敏感膜及其支持体 内参比溶液 内参比电极活度 敏感膜 有 无 一定的6. 光谱定性分析的基本原理是：由于各种元素的 不同，在光源的激发下，可以产生各自的 ，其波长是由元素的 决定的，具有特征性和唯一性，因此可以通过检查谱上有无 的出现来确定该元素的存在。原子结构 特征谱线 原子性质 特征谱线7. 液相色谱的分配比除了与组分、两相的性质、柱温和柱压有关外，还与 有关，而与流动相 和 无关。故柱长增加则分配比 ，固定相量增加则分配比 ，流动相流速减小则分配比 ，相比增大则分配比 。相比 流速 柱长 不变 增加 不变 减小8. 在液相色谱分析中，当增大分配比则保留时间 和峰形变 ；当流动相速度增加则保留时间 和峰形变 ；当减小相比则保留时间 和峰形变 ；当提高柱温则保留时间 和峰形变 。延长 宽 缩短 窄 延长 宽 缩短 窄三、判断下列叙述对与错（对的在括号中打“”，错的打“”，共16分，每小题2分）1. 对于难挥发和热不稳定的物质，可用气相色谱法进行分析。（ ）2. 对于高沸点、热稳定性差、相对分子量大的有机物原则上可用高效液相色谱法进行分离、分析。 （ ）3. 用电位法以pH计测定溶液的pH值时，可以直接在pH计上读出待测溶液的pH值，而不必用标准缓冲溶液先定位。 （ ）4. 原子吸收光谱中原子化器的作用是把待测元素转变为气态激发态原子。（ ）5. 在原子发射光谱分析中，谱线自吸（自蚀）的原因是激发源的温度不够高，基体效应严重。（ ）6. 原子发射光谱仪器对波长选择器的要求与原子吸收光谱仪器要低。（ ）7. 对于高效液相色谱分析，可根据理论塔板数来判断分离的可能性。（ ）8. 离子选择性电极都是由对特定离子有特异响应的敏感膜制成。（ ）9. 在液相色谱中为了承受高压，常采用停流进样与高压定量进样阀进样。（ ）10. 锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源。（ ）11. 共振线是最强的谱线，在没有其它谱线干扰的情况下，常选择共振线作为分析线。（ ）12.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）。（ ）13.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。（ ）14. 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。（ ）15. 火焰原子化法的原子吸收分析中，火焰温度太高，激发态原子增加，电离度增大，基态原子减少，反而会导致测定灵敏度降低。（ ）1.（）2.（）3.（）4. ） 5. () 6. () 7. () 8.( ) 9. ( ) 10.( ) 11. ( ) 12. ( ) 13. ( ) 14. ( )15. ( )四、简答题（共15分，每小题5分）1. 画出气相色谱流程图，解释色谱峰展宽的主要原因。答：载气源进样口和气化室色谱柱和柱温箱检测器记录系统。运用速率方程解释色谱峰展宽。2. 在液相色谱中，提高柱效的途径有哪些？其中最有效的途径是什么？答：液相色谱中提高柱效的途径主要有：提高柱内填料装填的均匀性；改进固定相；减小粒度；选择薄壳形担体；选用低粘度的流动相；适当提高柱温。其中，减小粒度是最有效的途径。3. 为什么原子吸收光谱分析对波长选择器的要求较原子发射光谱要低？答：原子吸收光谱的光谱较原子发射光谱的光谱简单。4. 根据范氏方程，简要分析要实现气相色谱快速分析应注意哪些操作条件？答：根据范氏方程，要实现气相色谱快速分析应注意：（1）应该选择相对分子质量较小的载气（如H2,He），同时还应该考虑载气对不同检测器的适应性。（2）柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的挥发流失。在使最难分离组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。（3）固定液用量：担体表面积越大，固定液用量可以越高，允许的进样量也越多，但为了改善液相传质，应使固定液膜薄一些。（4）对担体的要求：担体表面积要大，表面和孔径均匀。粒度要求均匀、细小（但不宜过小以免使传质阻力过大）（5）进样速度要快，进样量要少，一般液体试样0.15uL,气体试样0.110mL.（6）气化温度：气化温度要高于柱温3070。5. 为什么原子发射光谱法对火焰温度的变化比原子吸收法更敏感？答：因为原子发射光谱法中火焰是作为激发光源，待测元素的蒸发、原子化和激发电离都是在火焰中进行的，且其测定是基于激发态的原子为基础；而原子吸收法中火焰仅作为原子化器，待测元素在火焰中只需要蒸发和原子化，无须激发和电离，且其测定是基于未被激发的基态原子为基础。因此，原子发射光谱法对火焰温度的变化比原子吸收法更敏感。6. 什么叫内标法？为什么使用内标法？答：內标法是在试样各含量不同的一系列标准试样中，分别加入固定量的纯物质，即內标物。当测得分析物和內标物对应的响应后，以分析物和內标物的响应比（或其函数）对分析物浓度（或含量）作图，即可得到相应的校正曲线。最后用测得的试样与內标物的响应比（或其函数）在校正曲线上获得对应于试样的浓度（或含量）。不难看出，內标法实际上是外标法的一种改进。在影响响应参数较多的仪器分析方法中，为了获得精确的结果，宜采用內标法，如气相色谱法和发射光谱法。7. 画出高效液相色谱仪基本结构示意图。 答：储液瓶高压泵进样器色谱柱检测器记录系统8. 简要说明气相色谱分析的基本原理。答：借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。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。9. 对于液相色谱，能否根据理论塔板数来判断分离的可能性?为什么?答：不能。有效塔板数仅表示柱效能的高低，柱分离能力发挥程度的标志，而分离的可能性取决于组分在固定相和流动相之间分配系数的差异。10. 采用火焰原子化法的原子吸收分析中，是否火焰温度愈高，测定灵敏度就愈高？为什么？答：不是。因为随着火焰温度升高，激发态原子增加，电离度增大，基态原子减少。所以如果太高，反而可能会导致测定灵敏度降低，尤其是对于易挥发和电离电位较低的元素，应使用低温火焰。11. 简要说明原子吸收光谱法中消除化学干扰的方法。原子吸收光谱法的化学干扰是由于被测元素原子与共存组份发生化学反应生成稳定的化合物，影响被测元素的原子化，而引起的干扰。消除化学干扰的方法：（1）选择合适的原子化方法提高原子化温度，减小化学干扰。使用高温火焰或提高石墨炉原子化温度，可使难离解的化合物分解。（2）加入释放剂(releasing agent)释放剂的作用是释放剂与干扰物质能生成比被测元素更稳定的化合物，使被测元素释放出来。（3）加入保护剂(projective agent)保护剂作用是它可与被测元素生成易分解的或更稳定的配合物，防止被测元素与干扰组份生成难离解的化合物。保护剂一般是有机配合剂。（4）加入消电离剂(ionization buffer)消电离剂是比被测元素电离电位低的元素，相同条件下消电离剂首先电离，产生大量的电子，抑制被测元素的电离。(5) 缓冲剂(buffer agent)于试样与标准溶液中均加入超过缓冲量(即干扰不再变化的最低限量)的干扰元素。如在用乙炔氧化亚氮火 焰测钛时，可在试样和标准溶液中均加入200ppm以上的铝，使铝 对钛的干扰趋于稳定。 （6）加入基体改进剂对于石墨炉原子化法，在试样中加入基体改进剂，使其在干燥或灰化阶段与试样发生化学变化，其结果可以增加基体的挥发性或改变被测元素的挥发性，以消除干扰。五、计算题（共24分，每小题8分）1. 在一根 3 m长的色谱柱上分析某试样时，得如下色谱图及数据：如果当b峰的底宽Yb=1min时，试计算：(1) a和b组分的调整保留时间tRa和tRb。(2) 两个组分的相对保留值。(3) 该色谱柱的理论塔板数。(4) 如果要使两组分的分离度 R=1.5，需要有效理论塔板数为多少？此时应使用多长的色谱柱？解：1) tRa = 15 - 1 = 14（min）；tRb = 17 - 1 = 16（min）； 2) a（gba）=tRb/ tRa = 16/14 = 1.14； 3）n = 16(tRb / Yb)2 = 16172 = 4624；n有效 = 16(tRb / Yb)2 = 16162 = 4096；4) R=1.5；a = 1.14；通常对于填充柱，有效塔板高度Heff约为0.1cm；代入公式：n有效 = 16R2a /( a1)2 = 161.52(1.14/1.14-1)2 = 2387；L=16R2a /( a1)2 Heff =neffHeff = 23870.1得：L=238.7 cm2.3 m故：该用2.3米以上的色谱柱。2. 在某色谱条件下，分析只含有二氯乙烷、二溴乙烷和四乙基铅三组分的样品，结果如下：项目二氯乙烷二溴乙烷四乙基铅相对质量校正因子1.001.651.75峰面积（cm2）1.501.012.82试用归一化法求各组分的百分含量。解：根据公式将表中数据代入计算得：二氯乙烷：18.5%；二溴乙烷： 20.6%；四乙基铅：60.9%。3.用热导池为检测器的气相色谱法分析仅含乙醇、庚烷、苯和乙酸乙酯的混合试样。测得它们的峰面积分别为：5.00 cm2、9.00 cm2、4.00 cm2和7.00 cm2, 它们的重量相对校正因子分别为：0.64、0.70、0.78和0.79。求它们各自质量分数。解：根据公式将表中数据代入计算得： fiAi = 18.15项目乙醇庚烷苯乙酸乙酯 fiAi5.000.649.000.704.000.787.000.79质量分数0.180.350.170.314. 用 pH玻璃电极测定 pH=5.0 的溶液，其电极电位为+0.0435V；测定另一未知试液时电极电位则为+0.0145V，电极的响应斜率每pH改变为58.0mV，求此未知液的pH值。解：根据公式pHx 5.0 （0.04350.0145）/ 0.058 5.5或公式：E = K0.058 pH+0.0435 = K0.0585.0 +0.0145 = K0.058 pH 解和式，则得：pH = 5.55.在某色谱分析中得到下列数据：保留时间为5.0min, 死时间为1.0min，固定相体积为2.0mL, 柱出口载气流速为50mL/min。 试计算：(1)分配比； (2) 死体积；（3）分配系数； （4）保留体积。解： （1）分配比；4，（2）死体积 50 ml； （3）分配系数 100； （4）保留体积 250 ml6组分A和B在1.8m长色谱柱上的调整保留时间tRA= 3min18s，tRB= 3min2s，两组分峰的半宽分别为Y1/2A=1.5mm和 Y1/2B=2.0mm，记录仪走纸速度为 600mm/h，试计算：(1) 该柱的有效塔板高度H有效、R和选择因子a；(2) 如果要使A和B的分离度R=1.5，色谱柱至少须延长多少？解：(1) n有效 = 5.54 (tRAY1/2,A)2 = 5.54198(1.53600)/6002 = 2681H有效 = L/n = (1.8103)/(2681) = 0.67 mmR=1.18(198-182)/3.5/(600/3600)=0.899 a = tRA/tRB = 198/182 = 1.08(2) n有效= 16R2a/(a-1)2 = 161.52(1.088/0.088)2 = 5503L= n有效H有效 = 55030.67= 3.69 m 需延长 3.71.8 1.9 m注：为什么？底宽不同可用吗？不可用，如果底都为1.5mm话，这样可以。(2) L2=(R2/R1)2L1=(1.5/0.899)21.85.0m7.在一根2 m长的色谱柱上，分析一个混合物,得到以下数据:苯、甲苯、及乙苯的保留时间分别为120，22及31；半峰宽为0.211cm，0.291cm，0.409cm，已知记录纸速为1200mmh-1，求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。解：三种组分保留值用记录纸上的距离表示时为：苯： （1+20/60）（1200/10）/60=2.67cm甲苯：(2+2/60) 2=4.07cm乙苯： (3+1/60) 2=6.03cm故理论塔板数及塔板高度分别为：甲苯和乙苯分别为：1083.7，0.18cm；1204.2，0.17cm8.分析某种试样时，两个组分的相对保留值r21=1.11，柱的有效塔板高度H=1mm，需要多长的色谱柱才能完全分离？解：根据公式得L=3.665m9. 测定血浆试样中锂的含量，将三份0.500mL血浆试样分别加至5.00mL水中，然后在这三份溶液中加入(1)0mL，(2)10.0mL，(3) 20.0mL的0.0500molL-1LiCl标准溶液，在原子吸收分光光度计上测得读数(任意单位)依次为(1)23.0，(2)45.3，(3)68.0。计算此血浆中锂的质量浓度。解：将加入的标准溶液浓度换算成稀释后的浓度,然后用其对吸光度作图。换算后浓度分别为: Vs 10-3 0.050/5.50(1)0，(2)9.09 10-5molL-1， (3)1.82 10-4molL-1故: 血浆中锂的浓度为9.2810-5molL-110.以原子吸收光谱法分析尿样中铜的含量，分析线324.8nm。测得数据如下表所示，计算试样中铜的质量浓度(mgmL-1)。加入铜的质量浓度/mgmL-10.02.04.06.08.0吸光度A0.280.440.600.7570.912解：采用标准加入法,上表中浓度为以试液体积计算的浓度. 标准曲线如下页图所示：六、名词解释（共30分，每小题3分）1.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