仪器分析课习题讲解

1、仪器分析课习题第一章 电磁辐射基础1 对下列单位进行换算：1) 1.50?X 射线的波数( cm-1)(6.66107)2) 670.7nm 锂线的频率( HZ)(4.47 1014)-13)3300cm-1 波数的波长( nm)(3030)4)Na 5889.95? 相应的能量( eV)( 2.11 )2 写出下列各种跃迁所需的能量范围( eV)1) 原子内层电子跃迁(1.2 102-1.2 106)2) 原子外层电子跃迁(6.2-1.7)3)分子的电子跃迁(6.2-1.7)4)分子振动能级跃迁(0.5-0.02)5)分子转动能级跃迁(2-2 -710-2-410-7)3 某种玻璃的折射率为

2、 1.7000, 求光在此玻璃介质中的传播速度 . (1.76 1010cm/s)4 辐射通过空气与玻璃界面时 , 其反射损失大约有多少 ? ( 4%)5 解释下列名词(1) 单重态与三重态(2)原子荧光与分子荧光(3) 选择跃迁与禁阻跃迁(4)激发电位与共振电位6 阐明光谱项符号和能级图的意义7 用光谱项符号写出Mg 2852?( 共振线) 的跃迁11(31S0-3 1P1)8 下列哪种跃迁不能产生 , 为什么 ?11(1) 3 1S0-3 1P1(2) 3111S0-3 1D233(3) 3 3P2-3 3D3(4) 433S1-4 P111(31S0-3 1D2)第二章 原子发射光谱分析

3、法1 解释下列名词(1) 激发电位和电离电位 ;(2) 原子线和离子线 ;(3) 共振线和共振电位 ;(4) 等离子体 ;(5) 谱线的自吸 .2 计算 Cu3273.96 ? 和 Na 5895.92? 的激发电位 (eV) (3.78,2.10)3 谱线自吸对光谱分析有什么影响 ?4 说明影响原子发射光谱分析中谱线强度的主要因素 .5 阐述原子发射光谱定性分析的原理 ,怎样选择摄谱法定性分析时的主要工作条 件.6 光谱定性分析摄谱时 , 为什么要用哈德曼光栏 ?7 推导摄谱法原子发射光谱定量分析的基本关系式 .8 选择分析线应根据什么原则 ?9 下表中列出铅的某些分析线 , 若测定水中痕量

4、铅应选用哪条谱线 ,当试样中含量 为 0.1%时是否仍选用此线 .说明理由铅线波长 /?激发电位 / eV2833.0714.372802.0015.742873.3215.632663.1715.972393.7916.5010 说明选择内标元素及内标线的原则 ?11 说明缓蚀剂在矿石定量分析中所起的作用 ?12 采用 K4047.20 ?作分析线时,受Fe4045.82 ?和弱氰带的干扰 ,可用何种物质 消除此干扰 ?13 为什么在碳电极直流电弧光源中采用惰性气氛 ?14 分析下列试样应选用什么光源 :(1) 矿石的定性、半定量；(2) 合金中的铜( x%);(3) 钢中的锰( 0.0 x

5、-0.X% );(4) 污水中的 Cr.Mn.Cu.Fe.V.Ti 等(ppm- x%).15 分析下列试样时应选用什么类型的光谱仪 :(1) 矿石的定性、半定量；(2) 高纯 Y2O3 中的稀土杂质元素 ;(3) 卤水中的微量铷、铯 .16 说明乳剂特性曲线的制作及其在光谱定性和定量分析中的作用 .17 简述 ICP 光源的特点及应用 .18 试比较摄谱法与光电法 .19 绘出原子发射光谱仪的方框图 , 并指出各部件的具体名称及主要作用 .20 当试样量很少而又必须进行多元素测定时 , 应选用下列那种方法 :(1) 单道 ICP-AES;(2) 原子吸收光谱法 ;(3) 摄谱法原子发射光谱法

6、21 若光栅刻痕为 1200条/mm,当入射光垂直照射时 , 求 3000 ?波长光的一级衍射 角 .(21.10)22 当一级光谱波长为 5000?时, 其入射角为 60, 反射角(衍射角)为-40 , 此光 栅的刻痕数应为多少条 / mm? (446条/ mm)23 有某红外光栅 (72 条/ mm),当入射角为 50, 反射角为 20时, 其一级和二级 光谱的波长为多少 (um)?(15.4,7.7)24 当某光栅 (1250 条/ mm的) 焦距为 1.6m时, 计算其一级和二级光谱的倒线色散 率 .(5 ?/ mm,2.5 ?/ mm)25 若光栅宽度为 50 mm,刻痕数为 120

7、0条/ mm,此光栅的理论分辨率应为多少 ?( 60000 )26 上述光栅能否将铌 3094.18 ?与铝 3092.71?分开?为什么?27 试对棱镜光谱与光栅光谱进行比较 .28 若光谱工作范围为 200-400nm,应选用什么材料制作棱镜和透镜 , 为什么 ?第三章 原子吸收与原子荧光光谱法1试比较原子吸收与分子吸收光谱法 .2解释下列名词 :(1)多普勒变宽(2)自然宽度(3)压力变宽(4)振子强度(5)光谱通带3计算在火焰温度为3000K 时 , Na5890? 谱线的激发态与基态原子数的比值(Pj/P0=2).(610-4)4 原子吸收光度计的单色器倒线色散率为 16?/ mm欲

8、, 测定 Si2516.1 ? 的吸收值 , 为了消除多重线 Si2514.3 ? 和 Si2519.2 ? 的干扰, 应采取什么措施 ? 5采用那些措施才能检测到原子吸收信号 , 并说明其理由 .6 简述常用原子化器的类型及其特点 .7 测定人发中硒时 , 应选用何种火焰 , 并说明其理由 .8 分析矿石中的锆时 , 应选用何种火焰 , 并说明其理由 .9 怎样能使空心阴极灯处于最佳工作状态 ? 如果不处于最佳状态时 , 对分析工作 有什么影响 ?10 火焰的高度和气体的比例对被测元素有什么影响 ,试举例说明 .11 说明原子吸收光谱中产生背景的主要原因及影响 .12 如何用氘灯法校正背景

9、, 此法尚存在什么问题 ?13 什么是原子吸收光谱分析中的化学干扰 ?用哪些方法可消除此类干扰 ?14 在测定血清中钾时 , 先用水将试样稀释 40 倍, 再加入钠盐至 800ug/mL. 试解释 此操作的理由 , 并说明标准溶液应如何配制 ?15 指出下列原子荧光跃迁的类型 ( 共振、非共振 )22(1) Cu 3274?(4 2S1/2-4 2P1/2)(2) Cd 2288?(5 1S0-5 1P1)33(3) Sn 3034?(5 3P1-5 3P0)(4) As 2350?(4 2S3/2-4 2P1/2)16 试从产生原理上对原子荧光与原子发射光谱进行比较 .17 试从仪器部件及光

10、路结构对原子与原子荧光仪进行比较 .18 欲测定下述物质 ,应选用哪一种原子光谱法 ,并说明其理由 :(1) 血清中锌和镉 (Zn 2ug/ml,Cd 0.003ug/ml );(2) 鱼肉中汞的测定( x ppm)；(3) 水中砷的测定 (0.x ppm) ；(4) 矿石中 La、Ce、Pr、Nd、Sm的测定 (0.00x-0.x%) ；(5) 废水中 Fe、Mn、Al、Ni、Co、Cr 的测定(ppm-0.x%) 。19 试从原理、仪器、应用三方面对原子发射、原子吸收、原子荧光光谱法进行 比较。第四章 紫外、可见分光光度法1 采用什么方法，可以区别 n 和 跃迁类型？2 （CH3）3N 能

11、发生 n跃迁，其 max 为 227 nm（900），试问，若在酸中 测定时，该峰会怎样变化？为什么？3 试估计下列化合物中，何者吸收的光波最长？何者最短？为什么？（CAB）4 某化合物的 max 己烷=305nm,其 max 乙醇=307nm，试问该吸收是由 n 还是 跃迁引起？（ ）5 某化合物在乙醇中 max=287 nm,其在二氧六环中 max=295 nm,试问引起该吸 收的跃迁为何种类型？（n ）6 已知某化合物分子内含有四个碳原子、一个溴原子和一个双键，无210 nm 以上的特征紫外光谱数据，写出其结果。（C=C-C-C-Br ）7 莱基化氧有两种异构形式存在：CH3-C（CH3

12、）=CH-CO-CH3 （?） 和 CH2=C（CH3）-CH2-CO-CH3（） 一个在 235 nm处有最大吸收，max为12000；另一个在 220nm以外无高强吸收， 鉴别各属于哪一个异构体？（ max=235 nm， ?）8 在下列信息的基础上，说明各属于哪种异构体： a 异构体的吸收峰在 228 nm （=14000），而 b异构体在 296 nm处有一吸收带（ =11000），这两种结构是： （b ， ?； a，）9 如何用紫外光谱判断下列异构体：（a,254nm;b,219nm;c268nm;d,298nm）10 下面两个化合物能否用紫外光谱区 别？（A， 353 nm；B，3

13、03 nm）11 计算下述化合物的 max。（ 252 nm）12 根据红外光谱及核磁共振谱推定某一化合物的结构可能为（A）或（ B），起uv 光谱为 max =284 nm（ 9700），试问结构为何？13 计算下述化合物的（A） 乙醇max14 计算下述化合物的（A，338 nm ；B， 286 nm） maxA，254 nm ；B， 274 nm）15 试指出紫外吸收光谱曲线中定性的参数 .16 试指出 n(n 1)阶导数光谱曲线与零阶导数光谱曲线的关系 .17 1.010-3molL-1的K2Cr2O7溶液在波长 450 nm 和530 nm 处的吸光度 A 分别 -4 -1为0.20

14、0和 0.050. 1.010-4molL-1KMnO4溶液在 450 nm处无吸收,在 530 nm 处 的吸光度为 0.420.今测得某 K2Cr2O7和KMnO 4的混合液在 450 nm 和530 nm 处 吸光度分别为 0.380 和 0.710.试计算该混合液中 K 2Cr2O7和 KMnO 4的浓度.假设 吸收池长为 10 nm.-3 -1 -4 -1(K2Cr2O7, 1.910-3molL-1; KMnO 4, 1.4610-4molL -1) 18 已知亚异丙基丙酮 (CH3)2C=CHCOCH3 在各种溶剂中实现 n跃迁的紫外 光谱特征如下 :溶剂环己烷乙醇甲醇水max3

15、35 nm320 nm312 nm300 nmmax256363112假定这些光谱的移动系全部由与溶剂分子生成氢键所产生。 试计算在各种极性溶 剂中氢键的强度( kJmol-1)(乙醇 ,17.15; 甲醇 ,26.36; 水,41.84) 19 某化合物，分子式为 C7H10O，经 IR 光谱测定有 C=O， -CH3， -CH2-及 C=C， UV 测定 maxEtOH=257 nm，试推断其结构。(CH2=CH-C(CH3)=CH-CO-CH3)第五章 红外光谱法1 试说明影响红外吸收峰强度的主要因素 .-12 已知 HCl 在红外光谱中吸收频率为 2993cm-1,试指出 H-Cl 键

16、的键力常数 . （5.1N/ cm）3 HF 中键的力常数约为 9 N/ cm:-1（a）计算 HF 的振动吸收峰频率（4023 cm-1）（b）计算 DF 的振动吸收峰频率（4122 cm-1）4 分别在 95%乙醇和正己烷中测定 2-戊酮的红外吸收光谱 ,试预计 VC=O 吸收带在 哪一种溶剂中出现的频率较高 ?为什么 ?5 分子在振动过程中 , 有偶极矩的改变才有红外吸收 , 有红外吸收的称为红外活性 相反 ,则称为非红外活性 ,指出下列振动是否有红外活性 .6 CS2是线性分子 ,试画出它的基本振动类型 ,并指出那些振动是红外活性的 .-17 某化合物分子式为 C5H8O,有下面的红外

17、吸收带 :3020,2900,1690 和 1620 cm-1, 在紫外区 ,它的吸收在 227 nm（=104）,试提出一个结构 ,并且说明它是否是唯一可 能的结构 .（H2C=C（CH3）-CO-CH3）8 羰基化合物 R-CO-R,R-CO-Cl,R-CO-H,R-CO-F,F-CO-F 中 ,C=O 伸缩振动频率 出现最高者是什么化合物 ?（F-CO-F）9 不考虑其他因素条件影响 ,在酸、醛、酯、酰卤、酰胺类化合物中 ,出现 C=O 伸 缩振动频率的大小顺序应是怎样 ?（酰卤酸酯醛酰胺）10 有一种晶体物质，据信不是羟乙基代氨腈（ ?）就是亚氨恶唑烷（ ）： ?：NC-NH2+-CH

18、-CH2OH： HN=CH-NH-CO-CH 2-在 3330 cm-1（ 3.0um）和 1600 cm-1（ 6.25um）处有锐陡带 ,但在 2300 cm-1（ 4.35um） 或 3600 cm-1（ 2.78um）处没有吸收带 ,问上列两种结构中的哪一种和此红外数据 吻合?（）11 从以下红外数据来鉴定特定的二甲苯 : 化合物 A:吸收带在 767和 692 cm-1处 化合物 B:吸收带在 792cm-1 处 化合物 C:吸收带在 742 cm-1 处（ A,间位;B,对位 ;C,邻位 ）12 一种溴甲苯 ,C7H7Br,在 801 cm-1 处有一个单吸收带 ,它的正确结构是什

19、么 ? （对-溴甲苯）13 一种氯苯在 900和 690 cm-1间无吸收带 ,它的可能结构是什么 ?（ 六氯苯 ）14 下面两个化合物的红外光谱有何不同15 图 5-19 示出了不同条件下 ,丁二烯 （1,3）均聚的红外光谱图 ,试指出它们的键结 构.16 下列基团的 vC-H 出现在什么位置 ?CH3， CH=CH2， CCH， COH（） （） （） （）（： 2960和 2870 cm-1；： 3040-3010 cm-1；： 3300 cm-1；： 2720 cm-1）17 顺式环戊二醇 -1，2的CCl4稀溶液，在 3620 cm-1及 3455 cm-1处出现两个吸 收峰？为什么

20、？18 下面两个化合物中，哪一个化合物 vC=O 吸收带出现在较高频率？为什么？a b（ab）19 某化合物的分子式为 C4H5N，红外光谱如图 5-20 所示，试推断其结构。（CH2=CH-CH2-CN）20 某化合物的分子式为 C6H10O，红外光谱如图 5-21 所示，试推断其结构。（异丙叉丙酮） 21某化合物的分子式为 C8H14O3，红外光谱如图 5-22 所示，试推断其结构。CH3CH2CH2CO-O-CO-CH2CH2CH3)第八章 分子发光荧光、磷光和化学发光法1 试从原理、仪器两方面对分子荧光、磷光和化学发光进行比较。2 阐明原子荧光、 X 荧光 和分子荧光的产生原理。3 解

21、释下列名词（1）量子产率（ 2）荧光猝灭 （ 3）系间窜跃 （ 4）振动弛豫（ 5）重原子效应4 区别 8-14 谱图中的三个峰：吸收峰、荧光峰、磷光峰，并说明判断原则。5 若 10ug/mL 的核黄素的吸收曲线（实线）与荧光曲线（虚线）如图 8-15 所示， 试拟出测定荧光的实验条件（激发光波长和发射光波长）6 阐明无机离子形成荧光化合物的条件。7 根据萘和菲的谱图（ 8-16，17），设计 -分析方法检测其混合物中的萘、菲。8 简述流动注射分析法及其特点。第九章 激光光谱分析法1 解释下列名词（1）自发辐射与受激辐射；（2）拉曼散射与瑞利散射；（3）弹性碰撞与非弹性碰撞；（4）退偏度2 产

22、生激光的必要条件有哪些，并说明其理由3 试对常用的三种气体激光器（氦 - 氖、二氧化碳、氩离子）的特性进行比较4 简要说明固体激光器中三能级系统与四能级系统的区别5 简述激光在分析化学中的应用6 散射光有几种？它们各具有什么特点？7 具有哪些分子结构的物质能产生拉曼光谱，为什么？8 根据图 9-13，可得到有关 CCl4 产生拉曼光谱时的哪些信息，图中外层线表示 偏振器在平行方向上时散射光的强度， 内层线表示偏振器在垂直方向上时散射光 的强度9 试对拉曼光谱法和红外光谱法进行比较10 根据图 9-14 推断某化合物的结构（相对分子质量为 54）第十八章 色谱法原理1 用 3 米长的填充柱得到如

23、图 18-9 所示的分离， 为了得到 1.5的分辨率，柱子长度最短需多少？0.75m)2 已知某组份峰的底宽为 40s，保留时间为 400s，(1) 计算此色谱柱的理论塔板数；(1600 块)(2) 若柱长为 1.00m，求此理论塔板高度(0.625mm)3 在某气液色谱柱上组份 A 流出需 15.0min ，组份 B 流出需 25.0min ，而不溶于 固定相的物质 C 流出需 2.0min，问：(1) B 组份相对于 A 的相对保留时间是多少？(1.77)(2) A 组份相对于 B 的相对保留时间是多少？(0.57)(3) 组份 A 在柱中的容量因子是多少？(6.5)4)组份 B流出柱子需

24、 25.0min，那么，B 分子通过固定相的平均时间是多少？(23.0min)4 组份 P 和 Q 在某色谱柱上的分配系数分别为 490 和 460,那么 ,哪一个组份先流 出色谱柱 (Q)5 混合样品进入气液色谱柱后 ,测定各组份的保留时间为 :空气 45 s,丙烷 1.5min, 正戊烷 2.35min,丙酮 2.45min,丁醛 3.95min,二甲苯 15.0 min, 当使用正戊烷做基准 组份时 ,各有机化合物的相对保留时间为多少 ?(丙酮 1.06)6 在某色谱分析中得到下列数据 :保留时间(tR)为 5.0 min,死时间(tM)为 1.0 min,液 相体积(VS)为 2.0m

25、L,柱出口载气体积流速 (Ue)为 50 mL/ min,试计算: (1)分配比 k;(4.0)(50 mL)(100)(250 mL)(2) 死体积 Vm;(3) 分配系数 K;(4) 保留体积 VR7 某色谱峰峰底宽为 50 s,它的保留时间为 50 min, 在此情况下 , 该柱子有多少块理 论塔板?(57600 块)8 在一根已知有 8100 块理论塔板的色谱柱上 , 异辛烷和正辛烷的调整保留时间 为 800 s和 815 s,设(k+1)/k=1,试问:(1)如果一个含有上述两组份的样品通过这根柱子 ,所得到的分辨率为多少 ?(0.414)(2) 假定调整保留时间不变 ,当使分辨率达

26、到 1.00 时,所需的塔板数为多少 ? (47234块)(3) 假定调整保留时间不变 ,当使分辨率为 1.5 时,所需要的塔板数为多少 ? (106277块) 9 已知某色谱柱的理论塔板数为 2500 块 , 组份 A 和 B 在该柱上的保留距离分别 为 25 和 36mm, 求 A 和 B 的峰底宽 .(2.0 mm;2.88 mm)10已知某色谱柱的有效塔板数为 1600块, 组份 A 和 B在该柱上的调整保留时间 分别为 90 s和 100 s,求其分辨率 .(1.05)11 柱效能指标和柱的分离度有什么区别和联系 ?12 已知 Rs=2(tR2-tR1)/(Y2+Y1),设相邻两峰的

27、峰底宽度相等 ,证明 Rs=13 根据范第姆特方程， 推导出以 A、B、C 常数表示的最佳线速度和最小塔板高 度。14 长度相等的二根色谱柱，其范第姆特常数如下：A BC柱 1 0.18cm0.40cm2s-10.24s2 -1柱 2 0.05cm 0.50 cm s 0.10s (1)如果载气流速是 0.50 cms-1,那么,这两根柱子给出的理论塔板数哪一个大 ?(相等) -1 (2)柱 1的最佳流速是多少 ?(1.29 cms-1)15 当 色谱柱温为 150 时,其范 第姆 特方 程中的常 数 A=0.08 cm,B=0.15 cm2s-1,C=0.03 s,这根柱子的最佳流速为多少

28、?所对应的最小塔板高度为多少 ?1 (u 最佳=2.24cms- ;H 最小=2.14mm) 16 组份 A 和B在一根 30cm柱上分离,其保留时间分别为 16.40和17.63 min;峰 底宽分别为 1.11和 1.21 mm,不被保留组份通过色谱柱需 1.30 min,试计算:(1)分离度(1.06)(2)柱子的平均塔板数(3.34103)(3) 板高 H(8.7110-3cm)(4) 分离度 RS=1.5 时.所需柱长(60.1cm)(5) 在长柱子上 ,组份 B的保留时间(35.3 min)17 假设两组份的调整保留时间分别为 19及 20 min,死时间为 1 min,计算: (

29、1)较晚流出的第二组份的分配比 k2;(20)(2)欲达到分离度 R=0.75时所需的理论塔板数(39 块)第十九章 气相色谱法1 试用方框图说明气相色谱仪的流程。2 热导池、氢火焰检测器是根据何种原理制成的？3 热导池检测器的灵敏度测定：进纯苯 1uL ，苯的色谱流出峰高为 4mV，半峰宽 为 1 min ，柱出口载气流速为 20mL/min ，求该检测器灵敏度。 (91 mV mL/mg ) 4 氢焰检测器灵敏度测定：注入含苯 0.05%的CS2溶液 1 uL,苯的色谱峰高为 10cm, 半峰宽为 0.5 cm,记录仪纸速为 1 cm /min, 记录纸每厘米宽为 0.2 mV,总机械噪音

30、 为 0.02 mV, 求其灵敏度和检测限 .(1.36108 mVs/g,1.4710-10g/s)5 以正丁烷 -丁二烯为基准 ,在氧二丙腈和角鲨烷上测得的相对保留值分别为 6.24 和 0,95,试求正丁烷 -丁二烯相对保留值为 1 时,固定液的极性 P. (2.7)6 已知含 n-C10, n-C11 和 n-C12 烷烃的混合物 ,在某色谱分析条件下流出时 n-C10 和 n-C12 调整保留时间分别为 10 和 14 min, 求 n-C11 的调整保留时间 .(11.8)7 在某一色谱分析条件下 ,把含 A 和 B 以及相邻的两种正构烷烃的混合物注入色 谱柱分析 ,A 在相邻的两

31、种正构烷烃之间流出 ,它们的保留时间分别为 10、11 和 12 min，最先流出的正构烷烃的保留指数为 800，而组份 B 的保留指数为 882.3, 求组份 A 的保留指数 ,试问 A 和 B 有可能是同系物吗 ?(IA=852.3,不是)8 进样速度慢 ,对谱峰有何影响 ?9 用气相色谱法分离正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇以20% 聚乙二醇 -20000于 Chromosorb W 上为固定相，以氢为流动相时，其保留时间顺序如何？ 10 根据范氏方程解释柱温和载气流速对柱效能的影响，若要实现色谱的快速分析如何选择操作条件？11 根据碳数规律，推导下式IX =100n+lgt R(x)- lgt R(n)/ lgt R(n+1)- lgtR(n)12 已知 CO2 气体体积含量分别为 80%、40%、20%时，其峰高分别为 100、50、 25mm(等体积进样)，试作出外标曲线，现进一个等体积的样品， CO2 的峰高为 75 mm，试问此样品中 CO2 的体积百分含量是多少？(60%)13 醋酸甲酯、丙酸甲酯、 n-丁