04级近代仪器分析试卷答案A、B.doc

中国矿业大学20062007学年第2学期近代仪器分析试卷（A）卷课程编号：06404考试时间：100 分钟 考试方式：闭卷一、 名词解释（本题5小题，每小题2分，共10分）1. 驰豫：从高能态回到低能态不以辐射的形式放出原来所吸收能量的过程叫驰豫；2. 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；3. 蓝移：吸收波长向短波方向移动的现象叫蓝移；4. 分子离子：分子失去一个电子形成的离子叫分子离子；5.助色团：能使吸收峰波长向长波方向移动的杂原子基因称为助色团。评分标准：概念完全正确给全分； 基本正确扣0.5分； 概念中个别问题说不清楚扣1分； 完全错误扣2分。二、 选择题（本题10小题，每小题2分，共20分）1.B 2.B 3.B 4.C 5.B 6.B 7.A 8.C 9.D 10.C评分标准：错一个扣2分三、简答题（本题5小题，每小题5分，共25分）1.（CH3）3N能发生n*跃迁，其max=227nm（=900）。试问，若在酸中测定时，该峰会怎么变化？为什么？答：在酸中测定时，（CH3）3N在max=227nm（=900）的吸收峰会消失（2分）。（CH3）3N能发生n*跃迁，产生max=227nm（=900）的吸收峰是因分为（CH3）3N中存在氮的孤对电子，而在酸中存在大量的氢离子，（CH3）3N 中氮存在孤对电子会和氢离子作用产生氢键，从而氮的孤对电子消失，相应（CH3）3N在max=227nm（=900）的吸收峰会消失（3分）。2.什么叫梯度洗脱？它与气相色谱中的程序升温有何异同？答：梯度洗脱就是在分离的过程中，让流动相的组成、极性、pH值等按一定的程序连续变化。使样品中各组分能在最佳的分配比下出峰。使保留时间短，拥挤不堪、甚至重叠的组分，保留时间过长而峰形扁平的组分获得良好的分离，特别适合样品中组分的分配比范围很宽的复杂样品的分析（3分）。梯度洗脱十分类似气相色谱的程序升温，两者目的相同。不同的是程序升温是通过程序改变柱温，而液相色谱是通过改变流动相组成、极性、pH值来达到改变分配比的目的。（2分）3. 原子吸收分光光度计由那几部分组成，简要说明各部分的作用。答：原子吸收分光光度计由五部分组成：（1）光源，提供锐线光源（即辐射线）（1.5分）；（2）原子化系统，使待测的样品变成原子（1.5分）；（3）分光系统，使待测谱线与临近的谱线分开（1分）；（4）检测系统，检测谱线的吸光情况（0.5分）；（5）显示系统，显示检测的结果（0.5分）。4. 回答飞行时间质谱仪工作原理。答：试样进入离子源，受到电子轰击变成正离子，通过在栅极上是加一负脉冲将正离子引出电离室，进入一电场区，在电场区获得一动能，然后以速度v飞越长度为L的无电场又无磁场的漂移空间，最后到达离子接收器。zU = mv 2 v =（2zU/m）0.5 t=L（m/2zU）0.5在L、U参数不变条件下，离子由离子源到达接收器的t与（m/z）0.5成正比。5. 回答C6H5-CH2-NH2与CH3-CO-N(CH3)2红外光谱有何不同？答：C6H5-CH2-NH2的红外谱图中C6H5-骨架振动峰1600cm-1，1500 cm-1；苯环上的氢3040 cm-1；苯环单取代700 cm-1，750 cm-1； -NH2伸缩振动峰3400 cm-1左右。（3分）CH3-CO-N(CH3)2中的CO的伸缩振动峰在1700 cm-1左右（1分）；N(CH3)2上甲基的振动偶合在1370 cm-1左右产生两个强度相当的两峰（1分）。评分标准：简答题回答全面，内容正确，给全分； 回答内容不全，酌情扣分； 没有回答全扣分。四、计算题（本题2小题，共20分）1 在1m长的填充柱上，某化合物A及其异构体B的保留时间分别为5.80min和6.60min；峰宽分别为0.78min和0.82min，空气通过色谱柱需1.10min。计算（1）载气的平均线速率；（2）组分A和B的k；（3）该色谱柱的平均理论塔板数；（4）组分A和B的R；（5）组分A和B达到完全分离时所需柱长。（12分）解：tA=5.80 tB=6.60 tM=1.10 YA=0.78 YB=0.82（1） 载气的平均线速率 （1分） （2） （1分） （1分） （3）（1分）（1分）（1分）（4）（3分）（5）因为所以 （3分）2 用原子吸收分光光度法测定矿石中的金。称取试样1.050g，经溶解处理后，转移到250mL容量瓶中。标准金溶液在250mL中含金1.0010-3g。吸取10.00mL矿样溶液于100mL容量瓶中；在另一个100mL容量瓶中，加入10.00mL矿样溶液和10.00mL标准金溶液，均稀释到刻度，测的吸光度分别为0.326和0.678。计算该矿样中的金的百分含量。（8分）解：设该1.05g矿样中金含量为x由吸光度A与浓度c之间的关系为A=k*c所以的两式（1）（2）联合（1）（2）两式求解x=9.2610-4g该矿样中的金的百分含量五、推断题（本题3小题，共25分）1 某两异构体的分子式为C4H8O2，二者在红外光谱1735cm-1处均有强吸收，它们的核磁共振谱如下，试推断它们的结构。（7分）解：根据分子式计算化合物的不饱和度：=1 说明有一个双键，此二异构体在红外光谱1735 cm-1处均有强吸收，说明此二化合物中均有羰基C=O。由图1知：（1） 4.2，四重峰，2H：是-CH2-，旁邻-CH3和-O-，有结构CH3-CH2-O-；（2） 2.0，单峰，3H：是-CH3，旁邻C=O，有结构CH3-C=O；（3） 1.3，三重峰，3H：是-CH3，旁邻-CH2-，有结构CH3-CH2-； 由此该化合物结构为由图2知：（1） 3.7，单峰，3H：是-CH3，旁邻-O-，有结构CH3- O-；（2） 2.4，四重峰，2H：是-CH2-，旁邻-CH3和C=O，有结构CH3-CH2-C=O；（3） 1.2，三重峰，3H：是-CH3，旁邻-CH2-，有结构CH3-CH2-；由此该化合物结构为2.从杏仁核中分离出一种化合物，经测定其分子式为C7H6O。其红外光谱如图，试确定此化合物的结构。（8分）解：根据分子式计算该化合物的不饱和度：=5 不饱和度4可能有苯环的存在（1）3040，1600与1500cm-1的吸收峰说明有苯环的存在；（2）2750和2850cm-1的吸收峰说明有醛基的存在；（3）1700cm-1的强吸收峰说明有羰基的存在；根据（1）-（3）可知C、H、O原子数为C7H6O，与分子式相符合。因此该化合物为苯甲醛。3已知某未知物为纯物质，分子式为C4H4O，相对分子质量是68.98。试根据其红外，核磁图谱确定该未知物的分子结构式。（10分）解：根据分子式计算该化合物的不饱和度：=3 可能有一个双键和一个三键的存在由图3 2100 cm-1有强吸收峰，说明有碳碳三键的存在； 2980，2920，1425，1368cm-1有吸收峰，说明有CH3； 1685 cm-1有强吸收峰，说明有共扼的C=O； 3280 cm-1有吸收峰，为碳碳三键上-C-H振动。 由图4 根据积分面积计算知两组互不偶合的氢核的个数比为3：1=2.6 单峰3H，说明CH3存在，与-CO相连； =3.4 单峰1H，说明CH=CO。 综上可知：该化合物结构为 HC=C-CO -CH3中国矿业大学20062007学年第2学期近代仪器分析试卷（B）卷课程编号：06404考试时间：100 分钟 考试方式：闭卷一、名词解释（本题5小题，每小题2分，共10分）1. 化学位移：由屏蔽作用所引起的共振时磁场强度的移动现象称为化学位移；2. 共振线：原子光谱分析中，试样原子要吸收具有频率的谱线，使得其核外电子由基态跃迁到第一激发态，该特定频率的谱线即共振吸收线； 3. 红移：吸收波长向长波方向移动的现象叫红移；4. 亚稳离子：离子在飞行过程中发生裂解的母离子称为亚稳离子，由于母离子中途已经裂解生成某种离子和中性碎片，记录器中只能记录到这种离子，也称这种离子为亚稳离子；5. 生色团：含有键的不饱和基因，将使这一化合物的最大吸收峰波长移至外及可见区范围内，这种基因称为生色团。评分标准：概念完全正确给全分； 基本正确扣0.5分； 概念中个别问题说不清楚扣1分； 完全错误扣2分。二、 选择题（本题10小题，每小题2分，共20分）1.D 2.B 3.B 4.C 5.B 6.D 7.B 8.B 9.B 10.D评分标准：错一个扣2分三、简答题（本题5小题，每小题5分，共25分）1.三种不同的质子A，B和C，其屏蔽常数大小顺序为ABC，这三种质子发生核磁共振时，哪个质子所需外磁场强度最大？哪一个最小？为什么？答：A，B和C三种质子发生核磁共振时，A质子所需外磁场强度最大，C质子所需外磁场强度最小。因为三种质子A，B和C，屏蔽常数大小顺序为ABC，屏蔽常数表示核外电子云对核的屏蔽作用的大小，如果屏蔽常数越大，说明核外电子云运动产生的反向感应磁场越大，核实际受的磁场强度越小，若使核发生核磁共振应增加外磁场强度，以抵消屏蔽作用的影响，因此屏蔽常数越大的核，发生核磁共振时，所需外磁场强度越大。2.空间排阻色谱分离的基本原理。答：空间排阻色谱法固定相是凝胶；凝胶表面有不同孔径分布，当试样随载液在凝胶空隙及孔穴流过时：(1)分子直径孔径时，分子受到阻排，最先流出色谱柱 (2)分子直径孔径时，分子全部进入穴孔，最后流出色谱柱处于两者之间分子，部分进入空穴，因而在中间出峰（中间流出色谱柱），即空间排阻色谱法是按分子大小或相对分子质量大小将分子分离的。3.质谱仪主要由哪几个部分组成的，简要说明各部分的作用。答：质谱仪主要由以下五部分组成：（1） 进样系统：在真空度不降低的情况下，将被分析的样品送入质谱仪中；（2） 真空系统：使离子源、质量分析器、检测器处于高真空状态；（3） 离子源：将被分析的样品转化为离子，进入质量分析器分析；（4） 质量分析器：离子在此进行分析，将不同质荷比的离子分开，送入检测器分析（5） 离子检测器：检测不同质荷比的离子，并记录其强度。4.石墨炉原子化法的工作原理是什么？与火焰原子化法相比，有什么优缺点？ 答：石墨炉原子化法的工作原理为：将一根石墨管固定在两电极之间，两端开口，安装时使其长轴与原子吸收分析光束的通路重合，试样从石墨管中心的一个进样口注入，不间断通入惰性保护气体防止试样及石墨管氧化，通入大电流，加热到高温（约3000）使试样原子化。与火焰原子化法相比：其优点：（1）试样原子化程度高，几乎到90%以上；（2）所需试样少，适合痕量检测；（3）绝对灵敏度高。缺点为：（1）背景干扰大（2）重现性不好。5.异丙叉丙酮有两种异构体：CH3-C(CH3)=CH-CO-CH3及CH2=C(CH3)-CH2-CO-CH3。它们的紫外吸收光谱为：（1）最大吸收波长在235nm处，max=12000Lmol-1cm-1；（2）220nm以后没有强吸收。如何根据这两个光谱来判别上述异构体？说明理由。答：异构体（1）为CH3-C(CH3)=CH-CO-CH3，异构体（2）为CH2=C(CH3)-CH2-CO-CH3。因为异构体（1）为双键共扼化合物，它的紫外最大吸收波长是由*电子跃迁引起的，它的特点是：最大吸收波长向长波的方向移动，达到220nm以上，而且强度增大，最大摩尔吸光系数1104到2104之间；异构体（2）虽然为不饱和化合物，它的紫外最大吸收波长也是由*电子跃迁引起的，但它并不是双键共扼化合物，它的紫外最大吸收波长在220nm以下，甚至在200nm以下，而且吸收强度也不大。由此即可判断。 评分标准：简答题回答全面，内容正确，给全分； 回答内容不全，酌情扣分； 没有回答全扣分。四、计算题（本题2小题，共20分）1. 用15cm长的ODS柱分离两组分。已知在实验条件下，柱效n=2.84104 m-1。用苯磺酸钠溶液测的死时间t0=1.31min；测的组分的tR1=4.10及tR2=4.38min。（1）求k1,k2,和R值；（2）若增加柱长到30cm，分离度R可否达1.5？（12分）解：（1）同理：（2） 达不到1.52解：设原10g试样中有La xg，则由朗伯比尔定律： 则有 两式相除： 代入数据解得：x=7.8510-5g 即：每克食品试样中镧含量为7.8510-6g。评分标准：步骤正确，答案正确，给全分； 有一步出错扣1-2分。五、推断题（本题3小题，共25分）1 某未知化合物具有强烈的刺激气味，其分子式为C3H6O2，核磁共振谱图如下，试推断该化合物的结构。（7分）解：该化合物的不饱和度为=1（1） 1.3，三重峰，3H：是-CH3，旁邻-CH2-，有结构CH3-CH2-；（2） 2.4，四重峰，2H：是-CH2-，旁邻-CH3和C=O，有结构CH3-CH2-C=O；（3） 11.3，单峰，1H：有结构COOH； 由此可知该化合物的结构为CH3-CH2-COOH2 某一化合物熔点29，分子式为。用液膜法测的红外吸收光谱如图，试推断其结构。（8分） 解：该化合物的不饱和度为=6，可能有苯环存在。（1）3030，1610与1510cm-1的吸收峰说明有苯环的存在；（2）815cm-1的吸收峰说明苯环为对二取代