仪器分析课后习题答案

1/79第一章绪论1解释下列名词（1）仪器分析和化学分析；（2）标准曲线与线性范围；（3）灵敏度、精密度、准确度和检出限。答（1）仪器分析和化学分析以物质的物理性质和物理化学性质（光、电、热、磁等）为基础的分析方法，这类方法一般需要特殊的仪器，又称为仪器分析法；化学分析是以物质化学反应为基础的分析方法。（2）标准曲线与线性范围标准曲线是被测物质的浓度或含量与仪器响应信号的关系曲线；标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度（或含量）的范围称为该方法的线性范围。（3）灵敏度、精密度、准确度和检出限物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，称为方法的灵敏度；精密度是指使用同一方法，对同一试样进行多次测定所得测定结果的一致程度；试样含量的测定值与试样含量的真实值（或标准值）相符合的程度称为准确度；某一方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量，称为这种方法对该物质的检出限。2/792对试样中某一成分进行5次测定，所得测定结果（单位GML1）分别为036，038，035，037，039。1计算测定结果的相对标准偏差；2如果试样中该成分的真实含量是038GML1，试计算测定结果的相对误差。解（1）测定结果的平均值G370593708360XML1标准偏差122222120581537093703703708376MLGNXSNII相对标准偏差27410375810XSR（2）相对误差。63ER3用次甲基蓝二氯乙烷光度法测定试样中硼时，为制作标准曲线，配制一系列质量浓度B（单位MGL1）分别为05，10，20，30，40，50的标准溶液，测得吸光度A分3/79别为0140，0160，0280，0380，0410，0540。试写出该标准曲线的一元线性回归方程，并求出相关系数。解11582605430215LMGGXB30484AY已知线性回归方程为BXAY其中08582310112NIIBIIINIIIIIAXYB9XBYA一元线性回归方程为。XY082代入数据可求得相关系数9102/1112NINIIIIIIYXR或。910R4下面是确定某方法测定铁的检出限的一组数据空白信号（相对单位）为56，58，62，52，53，56，57，56，59，56，57；10NGML1铁标准溶液信号（相对单位）为106，108，106。4/79试计算此方法测定铁的检出限。解651759675325685BX2701NXSNIBIB46365BLSKX检出限SSXDBL其中/50201686311MLNGMLNGDXS该方法测定铁的检出限为。116/73LNGD5/79第二章光学分析法导论1解释下列名词（1）原子光谱和分子光谱；（2）原子发射光谱和原子吸收光谱；（3）统计权重和简并度；（4）分子振动光谱和分子转动光谱；（5）禁戒跃迁和亚稳态；（6）光谱项和光谱支项；（7）分子荧光、磷光和化学发光；（8）拉曼光谱。答（1）由原子的外层电子能级跃迁产生的光谱称为原子光谱；由分子的各能级跃迁产生的光谱称为分子光谱。（2）当原子受到外界能量（如热能、电能等）的作用时，激发到较高能级上处于激发态。但激发态的原子很不稳定，一般约在108S内返回到基态或较低能态而发射出的特征谱线形成的光谱称为原子发射光谱；当基态原子蒸气选择性地吸收一定频率的光辐射后跃迁到较高能态，这种选择性地吸收产生的原子特征的光谱称为原子吸收光谱。（3）由能级简并引起的概率权重称为统计权重；在磁场作用下，同一光谱支项会分裂成2J1个不同的支能级，2J1称为能级的简并度。（4）由分子在振动能级间跃迁产生的光谱称为分子振动光6/79谱；由分子在不同的转动能级间跃迁产生的光谱称为分子转动光谱。（5）不符合光谱选择定则的跃迁叫禁戒跃迁；若两光谱项之间为禁戒跃迁，处于较高能级的原子具有较长的寿命，原子的这种状态称为亚稳态。（6）用N、L、S、J四个量子数来表示的能量状态称为光谱项，符号为N2S1L；把J值不同的光谱项称为光谱支项，表示为N2S1LJ。（7）荧光和磷光都是光致发光，是物质的基态分子吸收一定波长范围的光辐射激发至单重激发态，再由激发态回到基态而产生的二次辐射。荧光是由单重激发态向基态跃迁产生的光辐射，而磷光是单重激发态先过渡到三重激发态，再由三重激发态向基态跃迁而产生的光辐射。化学发光是化学反应物或反应产物受反应释放的化学能激发而产生的光辐射。（8）入射光子与溶液中试样分子间的非弹性碰撞引起能量交换而产生的与入射光频率不同的散射光形成的光谱称为拉曼光谱。2阐明光谱项中各符号的意义和计算方法。答光谱项表示为N2S1L，其中N为主量子数，其数值等7/79于原子的核外电子层数；S为总自旋量子数，若N为原子的价电子数，S可取，0；L为总轨道角量2N121子数，对于具有两个价电子的原子，L只能取值，21L，。12L2L21L3计算（1）6707NM锂线的频率；（2）3300CM1谱线的波长；（3）钠58899NM共振线的激发电位。解（1）1411007763SNMSCCV（2）C3301（3）EVNMSCSEVHE1072958106414电子能级间的能量差一般为120EV，计算在1EV，5EV，10EV和20EV时相应的波长（NM）。解已知ESCMSEVECH103103641151EV时，5EV时，NM2N24810EV时，20EV时，。14065写出镁原子基态和第一电子激发态的光谱项。8/79解光谱项分别为基态31S；第一电子激发态31P和33P。9/79第三章紫外可见吸收光谱法1、已知丙酮的正己烷溶液的两个吸收峰138NM和279NM分别属于跃迁和N跃迁，试计算、N、轨道间的能量差，并分别以电子伏特（EV），焦耳（J）表示。解对于跃迁，1138NM138107M则CC/13108/1381072171015S1则EHV662103421710151441018JEHV413610152171015898EV对于N跃迁，2279NM279107M则CC/13108/2791071081015S1则EHV662103410810157121019JEHV413610151081015447EV答跃迁的能量差为1441018J，合898EV；N跃迁的能量差为7121019J，合447EV。3、作为苯环的取代基，NH3不具有助色作用，NH2却具有助色作用；DH的助色作用明显小于O。试说明原因。答助色团中至少要有一对非键电子N，这样才能与苯环上的电子相互作用产生助色作用，由于NH2中还有10/79一对非键N电子，因此有助色作用，而形成NH3基团时，非键N电子消失了，则助色作用也就随之消失了。由于氧负离子O中的非键N电子比羟基中的氧原子多了一对，因此其助色作用更为显著。4、铬黑T在PH71H12解10KTTIA60235K7K1S0KTTCA68/793011LGLG023168MIN72TCTSKA13解568QITC13546929CUMMGZFA22018CLCLCL69/79第十二章色谱分析法1简要说明气相色谱法的分离原理。答利用不同物质在固定相和流动相中具有不同的分配系数，当两相作相对移动时，使这些物质在两相间进行反复多次分配，原来微小的分配差异产生了很明显的分离效果，从而依先后顺序流出色谱柱。2气相色谱仪有哪些主要部件，各有什么作用答气相色谱仪的主要部件有高压气瓶、气化室、恒温箱、色谱柱、检测器。高压气瓶储存载气。气化室将液体或固体试样瞬间气化，以保证色谱峰有较小的宽度。色谱柱分离试样。恒温箱严格控制色谱柱的温度。检测器检测从色谱柱中流出的样品。3试述热导池检测器及氢火焰电离检测器的工作原理。答热导池检测器是基于被分离组分与载气的导热系数不同进行检测的，当通过热导池池体的气体组成及浓度发生变化时，引起热敏元件温度的改变，由此产生的电阻值变化通过惠斯登电桥检测，其检测信号大小和组分浓度成正比。70/79氢火焰电离检测器是根据含碳有机物在氢火焰中发生电离的电理而进行检测的。4根据速率理论方程式，讨论气相色谱操作条件的选择。答见课本214216页。5试述速率理论方程式中A、B/、C三项的物理意义。答A涡流扩散项，在填充色谱中，当组分随载气向柱出口迁移时，碰到填充物颗粒阻碍会不断改变流动方向，使组分在气相中形成紊乱的类似“涡流”的流动，因而引起色谱峰的变宽。B/分子扩散项，是由于色谱柱内沿轴向存在浓度剃度，使组分分子随载气迁移时自发地产生由高浓度向低浓度的扩散，从而使色谱峰变宽。C传质阻力项。6如何选择气液色谱固定液答（1）极性组分，一般选择非极性固定液。（2）中等极性的组分，一般选用中等极性的固定液。（3）强极性组分，选用强极性固定液。（4）极性与非极性组分的混合物，一般选用极性固定液。7色谱定性和定量分析的依据是什么各有哪些主要定性和定量方法。答色谱定性分析的依据是保留值。主要的定性分析方法（1）利用保留值与已知物对照定71/79性。（2）利用保留值经验规律定性。（3）根据文献保留数据定性。色谱定量分析的依据是被测组分的质量与其色谱峰面积成正比。主要的定量分析方法（1）归一化法。（2）内标法。（3）标准曲线法。8进行色谱定量分析时，为什么需使用定量校正因子何种情况下可不使用校正因子答见课本231页。9进行气相色谱分析时，其实验条件如下柱温为125，进口压力为1300KPA，出口压力为100KPA，用皂膜流量计于27测得柱出口载气流量为295MLMIN1，在此温度下的水蒸气分压为270KPA，空气的保留时间为012MIN，试样中某组分的保留时间为534MIN。计算（1）压力校正因子J；（2）校正到柱温柱压下的平均载气流量；（3）死体积V0；（4）该组分的调整保留体积CF。RV解（1）22033/10/108647IPJ72/79（2）101027398950647329MINWCCPTFJL（3）001239VTML（4）05475RTF10某色谱柱长600CM，柱内经08CM，载气流量为30MLML1，空气、苯和甲苯的保留时间分别是025MIN，158MIN和343NIN。计算（1）苯的分配比；（2）柱的流动相体积VG和固定相体积VL（假设柱的总体积为VGVL）；（3）苯的分配系数；（4）甲苯对苯的相对保留值。解（1）015823RT（2）037GVTFML20863017526LGVML（3）536GLKK（4）RT402318918甲苯，苯甲苯苯11某色谱柱的柱效能相当于104块理论塔板。当所得色谱峰的保留时间为100S、1000S和104S时的峰底宽度WB73/79分别是多少假设色谱峰均为符合正态分布。解42416104N10SS40SSTRNWBTRTBW块即，时，时，时，12在一根色谱柱上测得某组分的调整保留时间为194MIN，峰底宽度为97S，假设色谱峰呈正态分布，色谱柱的长度为1M，试计算该色谱柱的有效理论塔板及有效理论塔板高度。解2REFBEFFEFTN16W940347LNH1043M2块又13在一个柱效能相当于4200块有效理论塔板的色谱柱上，十八烷及甲基十七烷的调整保留时间分别为1505MIN及1482MIN。（1）这两个化合物在此色谱柱上的分离度是多少（2）如果需要分离度R10，需要多74/79少块有效理论塔板解R21EFTN140548025EFEFN122046857块14在一根3M长的色谱柱上，分析某试样时，得到两个组分的调整保留时间分别为13MIN及16MIN，后者的峰底宽度为1MIN，计算（1）该色谱柱的有效理论塔板数；（2）两个组分的相对保留值；（3）如欲使两个组分的分离度R15，需要有效理论塔板数为多少此时应使用多长的色谱柱解2REFB2T1N6W14096块R2,1T631275/79EF21EFEF12EFF2N3R435N0L3409675M,块15对某特定的气相色谱体系，假设范第姆特方程式中的常数A005CM，B050CM2S1，C010S。计算其最佳线速度和相应的最小理论塔板高度。解1OPTMINB0524CMSC1HA050CM16某色谱柱长2M，载气线速度分别为40CMS1，60CMS1和80CMS1时，测得相应的理论塔板数为323，308和253。计算（1）范第姆特方程中的A、B、C；（2）最佳线速度；（3）在最佳线速度时，色谱柱的理论塔板数。解76/7911112312340CMS,60CS,80CMSN3N38N25LH06,5,H079BAC4106562B79AC830块，块，块又21210304BC4556CMS64C057671AC得得得把代入得把代入得1OPTMINEFIB24260CMS53HC245061CML38061块17化合物A与正二十四烷及二十五烷相混合注入色谱柱进行试验，测得的调整保留时间为A1020MIN；NC24H50981MIN；NC25H521156MIN。计算化合物A的保77/79留指数（IA）解RANR1RARNN1AT02MI98T56I24LGTLTI0L20L9815604218对只含有乙醇、正庚烷、苯和乙醇乙酯的某化合物进行色谱分析，其测定数据如下化合物乙醇正庚烷苯乙醇乙酯AI/CM250904070FI064070078079计算各组分的质量分数。解78/7912105641050649787973040417815069079IIIAFWFFW乙醇正庚烷苯704740830W乙酸乙酯19用甲醇作内标，称取00573G甲醇和586