基础化学第8版-自测题及课后习题解答-第13章.pdf

1 第十三章 可见分光光度法和紫外分光光度法 首 页 难题解析 学生自测题 学生自测答案 章后习题解答 难题解析 例 13 1 用邻二氮杂菲光度法测定一含铁样品 已知其大致浓度在 5 10 7 g mL 1 此时 摩尔吸光系 数为 1 1 104 L mol 1 cm 1 问欲使测定时吸光度在 0 2 0 3 之间 该选用多厚的比色皿 Fe 55 85 g mol 1 解 当c用mol L 1表示有 A b c 已知浓度为 5 10 7 g mL 1 则 1 6 1 1317 Lmol1095 8 molg85 55 LmL10mLg105 M a c c A b 当 A 0 2 时 cm2 cmmolL101 1Lmol1095 8 2 0 11416 b 当 A 0 3 时 cm3 cmmolL101 1Lmol1095 8 3 0 11416 b 例 13 2 某有色溶液在 1cm 比色皿中的 A 0 400 将此溶液稀释到原浓度的一半后 转移至 3 cm 的 比色皿中 计算在相同波长下的 A 和 T 值 解 设 b1 1 cm b2 3 cm A1 0 400 c2 0 5 c1 A1 b1 c1 A2 b2 c2 得 A2 0 60 T 10 A2 10 0 6 25 例 13 3 未知相对分子质量的胺试样 通过用苦味酸 Mr 229 处理后转化为胺苦味酸盐 1 1 加成化合物 当波长为 380 nm时 胺苦味酸盐在 95 乙醇中的摩尔吸光系数为 1 35 104 L mol 1 cm 1 现将 0 0300 g胺苦味酸盐溶于 95 乙醇中 准确配制 1 00 L溶液 在 380 nm b 1 00 cm时 测得溶液 吸光度A 0 800 试计算未知胺的相对分子质量 解 设未知胺的相对分子质量为 x 因为胺与苦味酸形成的胺苦味酸盐为 1 1 加成化合物 所以胺 苦味酸盐的相对分子质量为 229 x 2 VM m b V n bbcA 代入 V 1 00L M 229 x 506229 molg 229 L1 g0300 0 cm00 1 cmLmol1035 1 800 0 1 114 x x x 227 g mol 1 例 13 4 尿液中的磷可用钼酸胺处理 再与氨基萘酚磺酸形成钼蓝 在波长 690 nm处进行分光光度 法测定 某病人 24h排尿 1270 mL 取 1 00 mL尿样 用上述方法显色后稀释至 50 00 mL 在 1 00 cm吸 收池中测得吸光度为 0 625 另外 取 1 00 mL磷 以P计算 标准溶液 c 6 46 10 5 mol L 1 代替尿样 进行同样处理 在相同条件下测得吸光度为 0 410 试计算该病人每天从尿液中排出的磷 以P计算 为 多少克 M P 31 0 g mol 1 解 根据标准对照法 尿液中 P 的浓度为 1515 Lmol1085 9 Lmol1046 6 410 0 625 0 标 标 尿 尿 c A A c 该病人每天从尿液中排出的磷 以 P 计算 的质量为 g1088 3 molg 0 31L27 1 Lmol1085 9 3115 Pm 学生自测题 判断题 选择题 填空题 问答题 计算题 一 判断题 对的打一 判断题 对的打 错的打 错的打 1 符合 Lambert Beer 定律的有色物质溶液的浓度越大 其摩尔吸光系数就越大 2 吸光度表示物质对光吸收的程度 物质浓度越大 吸光度一定越大 3 当溶液中无其它干扰离子存在时 应选择波长为 max的光作入射光进行分光光度法测定 4 吸光系数与入射波长 溶剂及溶液浓度有关 5 分光光度法灵敏度高 特别适用于常量组分的测定 二 选择题 将每题一个正确答案的标号选出 二 选择题 将每题一个正确答案的标号选出 1 硫酸铜溶液呈兰色是由于它吸收了白光中的 A 蓝色光 B 绿色光 C 黄色光 D 紫色光 E 橙色光 2 某一有色溶液 测得其透光率为 T 若将该溶液浓缩至其原来浓度的 2 倍 则在同样条件下 测 得的透光率为 3 A 2T B T 2 C T2 D T1 2 E 4T 3 下述有关 Lambert Beer 定律的数学表达式错误的是 A lgT bc B A bc C lgT 1 bc D lgT bc E lgT bc 4 下列叙述正确的是 A 被测物质浓度改变对其吸收光谱形状影响很小 B 吸收光谱与被测物质本性无关 C 在实验条件一定的情况下 吸光度与测定波长成正比 D 在一定波长下 通过测定不同浓度溶液的吸光度而绘制的曲线称为吸收曲线 又称标准曲 线 E 被测物质浓度愈大 吸光系数愈大 5 在一定条件下用厚度为 L 的吸收池测定某一溶液的吸光度为 A 若改用厚度为 2L 的吸收池测 定溶液的吸光度 其测定值为 A A 2 B 2A C A D A2 E A1 2 三 填空题三 填空题 1 分光光度分析中 偏离Lambert Beer定律的主要因素有 1 和 2 2 在分光光度分析中 当空白溶液置入光路时 应使T 3 A 4 3 Lambert Beer定律A bc其中符号c代表 5 b代表 6 称为 7 四 问答题四 问答题 1 Lambert Beer 定律的物理意义是什么 它对吸光光度分析有何重要意义 2 绘制吸收曲线和标准曲线意义何在 五五 计算题计算题 1 用邻菲咯啉法测定铁 已知试液中Fe2 离子的质量浓度为2 5 10 3g L 1 用1cm吸收池在波长508nm 处测得吸光度A为 0 50 计算Fe2 邻菲罗啉配合物的质量吸光系数和摩尔吸光系数 2 某化合物 M 在 270nm 处有最大吸收 取 M 标准样品 0 0250g 配成 5 00L 溶液 用 1 0cm 吸收池在 270nm 处测得其吸光度为 0 625 另称取含 M 样品 0 0750g 配成 2 00L 溶液 用 2 0cm 吸收池在 270nm 处测得该样品的吸光度为 0 750 求该样品中 M 的百分含量 学生自测答案 一 判断题 4 1 2 3 4 5 二 选择题 1 C 2 C 3 D 4 A 5 B 三 填空题 1 1 非单色光 2 化学因素 2 3 T 100 4 A 0 3 5 溶液的量浓度 6 比色皿厚度 7 摩尔吸收系数 四 问答题 1 物理意义 当一束单色光平行照射并通过均匀的 非散射的吸光物质的溶液时 溶液的吸光度 A 与溶液的浓度 c 和液层厚度 b 的乘积成比例 它是吸光光度法进行定量分析的理论依据 2 1 以 A 吸光度为纵坐标 相应波长为横坐标 绘制做图 则得一曲线 这种描述其组分吸光 度 A 与波长 的关系曲线 称吸收曲线 所以从中找到该溶液的最大的吸收波长 以其作为 射光波长 2 以 A 为纵坐标 浓度 c 为横坐标 绘制浓度与吸收度的关系曲线 称为标准曲线 从标准曲 线上可以查得试液的浓度 五 计算题 1 解 试液中Fe2 离子的浓度为 15 3 Lmol105 4 85 55 105 2 M c 由于 1molFe2 离子生成 1molFe2 邻菲咯啉配合物 故配合物的浓度也是 4 5 10 5mol L 1 根据 Lambert Beer定律 Fe2 邻菲咯啉的摩尔吸光系数为 114 5 cmmolL101 1 1105 4 5 0 bc A 2 解 bA Q 1 0 1 5 0250 0 625 0 2 0 2750 0 2 1 2 两式相除得 13 2 2 100 3 0 2 0050 0 75 0 625 0 0 2 0050 0 75 0 625 0 Lg 5 样品中 M 的百分率为 8 0750 0 2100 3 3 章后习题解答 习题 1 与化学分析法相比 分光光度法的主要特点是什么 答 与化学分析法相比 分光光度法的主要特点有灵敏度高 被测物质的最低可测浓度可达 10 5mol L 1 10 6 mol L 1 准确度较好 测量的相对误差一般为 2 5 仪器设备要求简单 操作简便 测定速度快等特点 特别适用于微量及痕量组分的测定 2 什么是质量吸光系数 什么是摩尔吸光系数 两者关系如何 为什么要选用波长为 max的单色 光进行分光光度法测定 答 质量吸光系数 在数值上等于质量浓度 1g L 1 液层厚度为 1cm时被测溶液的吸光度 单位为 L g 1 cm 1 摩尔吸光系数 在数值上等于物质的量浓度为 1 mol L 1 液层厚度为 1cm时被测溶液的吸光 度 单位为L mol 1 cm 1 质量吸光吸数 与摩尔吸光系数 的定量关系为 aM M为吸光物质的摩尔 质量 选择波长为 max 的单色光进行分光光度测定 是为了提高测定的灵敏度 因为在该波长处溶液 的摩尔吸光系数最大 测定的灵敏度最高 3 什么是吸收光谱 什么是标准曲线 各有什么实际应用 答 浓度一定的有色溶液 测定不同波长下的吸光度 A 以波长 为横坐标 吸光度 A 为纵坐标作 图 可得一曲线 此曲线称为吸收光谱 吸收光谱可作为物质定性分析的依据 也可以作为分光光度法 中选择入射光波长的依据 在一定条件和浓度范围内 测定不同浓度的吸光度 A 以溶液的浓度 c 为横坐标 吸光度 A 为纵坐 标作图 可得到一条通过坐标原点的直线 此直线称为标准曲线 标准曲线的实际应用 是在相同条件 下测定被测溶液的吸光度 A 根据吸光度数值 从标准曲线上查到吸光物质的对应的浓度 4 分光光度计主要由哪些部件组成 各部件的功能如何 答 分光光度计主要由光源 单色器 吸收池 检测器 指示器等部分组成 光源的功能是发出一 定波长范围的连续光谱 单色器可从连续波长的光谱中分离出所需波长的单色光 吸收池用来盛装参比 溶液和被测溶液 检测器是将光信号转变为电信号 指示器是将信号放大处理后 通过显示器获得测定 的吸光度 5 某遵守Lambert Beer定律的溶液 当浓度为c1时 透光率为T1 当浓度为 0 5c1 2c1时 在液层 不变的情况下 相应的透光率分别为多少 何者最大 6 解 根据Beer定律 A lgT kc 当浓度为c1时 lgT1 kc1 当浓度为 0 5c1时 lgT2 kc2 k 0 5 c1 lg T1 1 2 T2 T11 2 当浓度为 2c1时 lgT3 kc3 2 k c1 2 lgT1 T3 T12 0 T 1 T2为最大 6 用邻二氮菲测定铁时 已知每毫升试液中含Fe2 0 500 g 用 2 00 cm吸收池于 508 nm波长处测得 吸光度为 0 198 计算三 邻二氮菲 合铁 II 配合物的 508 nm 解 三 邻二氮菲 合铁 II 配离子的浓度为 16 3 16 Lmol1096 8 L1000 1 molg 8 55 g10500 0 c 三 邻二氮菲 合铁 II 配离子的摩尔吸光系数为 114 16 cmmolL1010 1 Lmol1096 8 cm00 2 198 0 cb A 7 有一浓度为 2 0 10 4 mol L 1的有色溶液 当b1 3cm时测得A1 0 120 将其加等体积水稀释后改用 b2 5cm的吸收池测定 测得A2 0 200 相同 问此时是否服从Lambert Beer定律 解 假设此时符合 Lambert Beer 定律 A bc 则摩尔吸光系数 11 14 11 1 1 cmmolL200 Lmol100 2cm3 120 0 cb A 14 14 1 2 Lmol100 1 2 Lmol100 2 2 c c 11 14 22 2 2 cmmolL400 Lmol100 1cm5 200 0 cb A 1 2 假设条件不成立 即此时不符合 Lambert Beer 定律 8 强心药托巴丁胺 M 270 在 260 nm波长处有最大吸收 摩尔吸光系数 260nm 703 L mol 1 cm 1 取该片剂 1 片 溶于水稀释成 2 00L 静置后取上清液用 1 00 cm吸收池于 260 nm波长处测 得吸光度为 0 687 计算这药片中含托巴丁胺多少克 解 溶液的浓度为 7 14 1 Lmol1077 9 cm00 1 molL703 687 0 b A c 该药片中所含托巴丁胺的质量为 g528 0 molg270L00 2 Lmol1077 9 114 cVMm 9 某化合物 其相对分子质量Mr 125 摩尔吸光系数 2 5 105 L mol 1 cm 1 今欲准确配制该 化合物溶液 1L 使其在稀释 200 倍后 于 1 00 cm吸收池中测得的吸光度A 0 600 问应称取该化合物 多少克 解 设应称取该化合物 x 克 A b c cm00 1 200L1 molg125 cmmolL1050 2 600 0 1 115 x g0600 0 x 10 若将某波长的单色光通过液层厚度为 1 0 cm 的某溶液 则透射光的强度仅为入射光强度的 1 2 当该溶液液层厚度为 2 0cm 时 其透光率 T 和吸光度 A 各为多少 解 当液层厚度为 1 0 cm 时 溶液的透光率和吸光度分别为 30 0 50 0 lglg 50 2 11 0 0 0 1 TA I I I I T t 当溶液厚度为 2 0 cm 时 溶液的吸光度和透光率分别为 2525 0 1010 60 0 cm0 1 30 0 cm0 2 60 0 2 1 12 2 2 A T b Ab A 11 人体血液的容量可用下法测定 将 1 00 mL 伊凡氏蓝注入静脉 经 10 min 循环混均后采血样 将血样离心分离 血浆占全血 53 在 1 0 cm 吸收池中测得血浆吸光度为 0 380 另取 1 00 mL 伊凡氏 蓝 在容量瓶中稀释至 1 0 L 取 10 0 mL 在容量瓶中稀释至 50 0 mL 在相同条件下测得吸光度为 0 200 若伊凡氏蓝染料全分布与血浆中 求人体中血液的容量 L 解 若伊凡氏蓝试样的原浓度为 c 则伊凡氏蓝在血浆中的浓度为 血浆 血浆 V c c L1000 1 3 伊凡氏蓝稀释液的浓度为 mL 0 50 mL 0 10 mL1000 mL00 1 cc稀释 8 由 Lambert Beer 定律可得 L63 2 380 0 200 0 L1000 1 mL 0 50 mL 0 10 3 血浆 血浆 血浆 稀释 血浆 稀释 V V c Lc A A c c 人体中血液的容量为 L0 5 53 0 L63 2 血浆 血浆 血浆 V V 12 已知维生素C 1 1cm E 245nm 560 称取含维生素C的样品 0 0500g溶于 100 mL的 5 00 10 3 mol L 1 硫酸溶液中 再准确量取此溶液 2 00 mL稀释至 100 0 mL 取此溶液于 1 00 cm吸收池中 在 max245nm 处测得A值为 0 551 求样品中维生素C的质量分数 解 稀释后维生素 C 溶液的质量浓度为 13 11 Lg1084 9 cmgL560cm00 1 551 0 ba A 样品中维生素 C 的质量分数为 984 0 g0500 0 L100 0 mL00 2 mL 0 100 Lg1084 9 13 13 安络血的相对分子质量为 236 将其配成每 100 mL含 0 4962 mg的溶液 盛于 1 0 cm吸收池中 在 max为 355 nm处测得A值为 0 557 试求安络血的质量吸光系数 及摩尔吸光系数 值 解 安络血的质量吸光系数和摩尔吸光系数分别为 1141112 112 4 cmmolL1064 2 molg236cmgL1012 1 cmgL1012 1 L100 0 g10962 4 cm0 1 557 0 aM b A a Exercises 1 4 12 10 5 mol L 1 solution of the complex Fe Ophen 32 has a measured absorbance of 0 480 at 508nm in a sample cell with path length 1 00 cm Calculate the molar sbsorptivity then the absorptivity in units of milligrams of Fe per liter 0 04mmol L 1 solution of the complex is also 0 04 mmol L 1 in iron and the molar mass of Fe is 55 85 Solution Using Beer law we calculate the molar absorptivity 114 15 cmmolL1017 1 Lmol1012 4cm00 1 480 0 bc A 9 To express the concentration as milligrams of Fe per liter we multiply 4 12 10 5 by 55 85 g Fe mol 1 and by 1000mg g 1 to obtain 2 30 mg liter 1 The absorptivity is then 11 1 cmmgL209 0 Lmg30 2cm00 1 480 0 a 2 If monochromatic light passes through a solution of length 1 0 cm The ratio It I0 is