习题答案-仪器分析151215修改

1、第一章 绪论 1.解释名词 (1)化学分析与仪器分析 化学分析：是基于化学反应和它的计量关系来确定被测物质组成和含量的 一类分析方法； 仪器分析：使基于测量某些物质的物理性质或物理化学性质、参数及其变 化来确定被测物质组成和含量的一类分析方法。 (2)标准曲线与线性关系 标准曲线：是指被测物质的浓度(或含量)与仪器响应信号的关系曲线，又 称校准曲线； 线性关系：指标准曲线的直线部分分析对应的被测物质浓度(或含量)的范 围。 (3)灵敏度与检出限 灵敏度：指被测物质单位浓度或单位质量变化引起响应信号值变化的程度。 检出限：指某一方法在给定的置信水平上能够检出被测物质的最小浓度或 最小质量。 激发

2、信号产生系统 试样系统 检测系统 信息处理和显示系统 分析仪器包括激发信号产生系统、式样系统、检测系统、信 息处理系统和显示系统。 2.分析仪器一般包括哪些基本组成部分？试画出其结构框图。 6.线性曲线图如下 一元线性回归方程：y = 6.7765x + 0.059 相关系数： R = 0.9997 线性范围：0.020.22 g.mL-1 灵敏度：S=6.7765nA.g-1 检出限：c=3Sb/S=0.0036g.mL-1 由线性关系方程得 试样1的浓度c=0.113 g.mL-1 试样2的浓度c=0.070 g.mL-1 第三章 光学分析法导论(P43) 2.(1) =c/=(2.998

3、108m/s)/(670.710-9m)=4.471014s-1 (2) =1/=1/3300cm-1=3030nm (3)E=hc/=(6.62610-34J.s2.998108m/s)/588.9910-9m=2.107eV 4.Mg 原子基态1s22s22p63s2 31s0 31p1 33p0 33p1 33p2 原子原子价电子组态价电子组态nLS光谱项光谱项J光谱支项光谱支项 Mg 3s1(基态)30031S031S0 3p1(激发态)31 133P2，1，0 33p0 33p1 33p2 031P031P1 1.何谓元素的共振线、灵敏线、最后线、分析线？它们之间 有何联系？ 答：共

4、振线由激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线。 灵敏线各元素谱线中最容易激发或激发电位较低的谱线。 最后线当样品中某元素的含量逐渐减少时，最后消失的谱线。 分析线在被测元素的谱线中选则作为分析用的一条谱线。 一般选择灵敏线或最后线作为分析线，一个元素在含量低时的最后线是该元素的 最灵敏线，含量高时则存在自吸干扰。 第四章原子发射光谱法（P67） 2、影响原子发射光谱的谱线强度的因素是什么？产生谱线自吸及自蚀的原因是什 么？ 答：（1）谱线强度的基本公式： N0单位体积的基态原子数；gi，g0激发态和基态的统计权重；Ei激发电 位；KBoltzmann常数；T温度/K；Aij为跃迁几率；ij为发射谱线

5、的频率。 主要影响因素为统计权重、跃迁几率；激发电位、激发温度；电离度、蒸发速率常数、 逸出速率常数。 （2）谱线自吸：某元素发射出的特征光由光源中心向外辐射过程中，会被处于光源边 缘部分的低能级的同种原子所吸收，使谱线中心发射强度减弱，这种现象叫自吸。 第四章原子发射光谱法 0 0 i i ijijij E g kT IN eA h g 第四章 原子发射光谱法 6.简述ICP光源的工作原理及分析性能。 答：其工作原理是：用高频火花引燃时，部分Ar工作气体被电离，产生的 电子和氩离子在高频电磁场中被加速，它们与中性原子碰撞，使更多的工 作气体电离，形成等离子体气体。导电的等离子体气体在磁场作用

6、下感生 出的强大的感生电流产生大量的热能又将等离子体加热，使其温度达到 1104 K，形成ICP放电。当雾化器产生的气溶胶被载气导入ICP炬中时，试 样被蒸发、解离、电离和激发，产生原子发射光谱。 分析性能是：激发温度高，一般在50008000 K，利于难激发元素的激 发，对各元素有很高的灵敏度和很低的检出限，ICP炬放电稳定性很好， 分析的精密度高，ICP光源的自吸效应小，可用于痕量组分元素的测定， 但仪器价格贵，等离子工作气体的费用较高，对非金属元素的测定灵敏度 较低。 10.选择内标元素及分析线对的原则是什么？ 答:(1)内标元素与分析元素的蒸发特性应该相近，这样可使电极温度的 变化对谱

7、线的相对强度的影响较小。 (2)内标元素可以是基体元素，也可以是外加元素，但其含量必须固定。 (3)分析线与内标线的激发电位和电离电位应尽量接近，以使它们的相对 强度不受激发条件改变的影响。 (4)分析线对的波长、强度也应尽量接近，以减少测定误差。 (5)分析线对应无干扰、无自吸，光谱背景也应尽量小。 14.解:（1）cos 1时， （2） （3） 注意加上正确的单位 1 1 385. 0 200065. 02 11 mmnm mmmKfb D 51 102 . 12000302 mmmmKlbR 51 100 . 22000502 mmmmKlbR nm nm R 3 5 108 . 2 1

8、00 . 2 560 第五章 原子吸收与原子荧光光谱法 1. 引起原子谱线变宽的因素有哪些？对原子吸收光谱分析有什么 影响？ 答：引起谱线变宽的因素有很多，有多普勒变宽即由原子在空 间作相对热运动引起的谱线变宽，碰撞变宽即由同种辐射原 子间或辐射原子与其他粒子间相互碰撞而产生，以及电场至 宽，磁场至宽和自吸变宽。吸收线的变宽主要受D和 L 影 响。在分析测试工作中，谱线的变宽会导致原子吸收分析的 灵敏度下降。 4. 在原子吸收光谱法中，为什么要使用锐线光源？空心阴极灯为 什么可以发射出强大的锐线光谱？ 答：因为原子吸收线的半宽度约为103 nm，所以在原子吸收光 谱法中应使用锐线光源；由于空心

9、阴极灯的工作电流一般在 120 mA，放电时的温度较低，被溅射出的阴极自由原子 密度也很低，同时又因为是在低压气氛中放电，因此发射线 的热变宽D、压力变宽L和自吸变宽都很小，辐射出的特 征谱线是半宽度很窄的锐线（104103nm）。加上空心 阴极灯的特殊结构，气态基态原子停留时间长，激发效率高， 因而可以发射出强度大的锐线光源。 1 21 s c 0.00442 gmL0.0044 c1.9310gmL 1A lg 35% 14.解：灵敏度用特征浓度表示为 明确透射比与吸光度的关系： 题目已知透射比为35%，即T=35% 0 1 lglg t I A TI 16.标准加入法（P87） 当试样组

10、成复杂,待测定元素含量很低时,，应该采用标准加入法进行定量 分析。在实际工作中，很少采用计算法，而是用作图法，即直线外推法。 s sx xs s A A= = K K( ( c c+ + c c ) ) x x s ss s s sx x A A c c= =c c A A- - A A 取若干份相同体积的试样溶液，依次加入浓度分别为0， C0，2C0，3C0，4C0，的标准溶液，用溶剂定 容，摇匀后在相同条件下测量其吸光度，以吸光度对 加入标准溶液后的溶液浓度作图，即A-CS标准曲线， 延长曲线与浓度轴相交，交点与原点的距离即为试样 中被测定元素的浓度Cx。 应用标准加入法应注意：（1），（

11、2），（3） 当A0时，直线与X轴的交点为 1 659. 0 mLgcc sx 血浆中锂的含量为 1 1 59. 6 5 . 0 0 . 5659. 0 mLg mL mLmLg c )( sx ccKA -10123 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 A cs/mg.mL -1 1234 CS/g.mL-100.71.42.1 A0.2010.4140.6220.835 16.解： -1-66 -1 0.05mol L30 L 107mol10 2.1 5.00 -1 S C g gmL mL 以第四份为例， 以A对CS对作图如下 18.解： m

12、LgmLgc AA A c S xS x x 100/109 . 1100/1000. 2 421. 0863. 0 421. 0 33 矿石中钼的含量为 %155. 0%100 100/23. 1 100/109 . 1 3 mLg mLg 第六章 分子发光分析法(P118) 4.试从原理和仪器两方面比较荧光分析法、磷光分析法和化学 发光分析法。 答：（1）在原理方面：荧光分析法和磷光分析法测定的荧光 和磷光是光致发光，均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，测量的是由激发态回到基态产生的 二次辐射，不同的是荧光分析法测定的是从单重激发态向基态 跃迁产生的辐射，磷光分析

13、法测定的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产生的辐射，二者所需 的激发能是光辐射能。而化学发光分析法测定的是化学反应物 或反应产物受反应释放的化学能激发而产生的光辐射，所需的 激发能是化学能。 （2）在仪器方面：荧光分析和磷光分析所用仪器相似，都由 光源、激发单色器、液槽、发射单色器、检测器和放大显示器 组成。由于在分析原理上的差别，磷光分析仪器有些特殊部件， 如试样室、磷光镜等。而化学发光分析法所用仪器不同，它不 需要光源，但有反应器和反应池及化学反应需要的恒温装置， 还有与荧光和磷光分析仪器相同的液槽、单色器、检测器等。 第九章核磁共振波谱学 2.由公式=2B0/h

14、，HFPC 可知H需要的磁场最低，C需要的磁场最高 3.CH4具有最大的屏蔽常数，共振峰在高场区 四个化合物的结构可知甲烷上的氢依次被甲基取代，与H原子相比甲基是吸电子基， 去屏蔽效应增强，使得中心碳原子上的电子云密度减弱，共振峰在低场，相比甲烷上 的氢原子的共振峰在高场区。 7.由谱图可知，积分面积为1、2，一个孤立的单峰，一个三重峰，化合物中有3个 氢原子，由n+1规则可以判断出化合物的结构为CH2ClCHCl2 8.化合物C4H8O的不饱和度为1,积分面积为1:1:6，有3种化学环境不同的氢，化学位 移为1.2左右的氢个数为6是2个甲基的氢，化学位移为10左右的氢为醛基上的氢，判 断出化合物的结构为(CH3)2CHCHO 9.该化合物的不饱和度为5，可能存在苯环，在碳谱图上化学位移120140有多重峰， 可确定有苯环，化学位移在170左右为酯基，化学位移在40左右为CH2O，60左 右的为与羰基相连的碳 该化合物的结构式为 CH2C O CH2COOCH2CH3 第九章核磁共振波谱学（P195） 2.由公式=2B0/h，HFPC 可知H需要的磁场最低，C需要的磁场最高。 （当发生核磁共振时，自旋核的跃迁能量E=2B0等于射