仪器分析计算例题

1、第二章气相色谱分析例1:在一根90米长的毛细管色谱柱上测得各组分保存时间：正十四烷15.6min；正十五烷21.95min；正十六烷31.9min.计算色谱柱的死时间及载气平均速度.解：方法一：同系物保存值之间存在以下关系：以(tR-tM)代替tR可推导出：tMtR(n-1)tR(n1)-tR(n)将正十四烷、正十五烷、正十六烷的保(tR(n1)-tR(n)"(tR(n)tR(n-1)留时间代入公式：tM-231.915.6-21.952min得(31.9-21.95)-(21.95-15.6)tM=4.40min载气的平均流速u=L/tM,即u=90100/(4.4060)cm/s

2、=34.09cm/s方法二：直接用甲烷测定死时间.即以甲烷的保存时间作为死时间.例2:在一根2m长的色谱柱上,A、B、C、三组分的保存时间分别为2.42min、3.21min、5.54min；峰宽分别为0.12min、0.21min、0.48min.另测得甲烷的保存时间为1.02min.(1) A、BC组分的调整保存时间；(2) A与B、B与C组分的相对保存时间；(3) ABC组分的容量因子；(4) ABC组分的有效塔板数和塔板高度；(5) A与B、B与C组分的别离度；'斛：(1)tR(1)=tR(1)-tM第三章高效液相色谱分析例1:高效液相色谱法别离两个组分,色谱柱长30cm,在实

3、验条件下,色谱柱对组分2的柱效能为26800n-i,死时间tMH5min.组分的保存时间m-i.5mint%=4.15min,tR2=4.55min.计算:''(1)两组分在固定相中的保存时间t6,tR2;(2)两组分的分配比k1,k2;O)选择性因子r2,1;(4)两组分的别离度R,并判断两个组分是否完全别离.J.,_,解：(1)tR=tR-tM=(4.15-1.50)min=2.65min由于二端(1k)tR=tR-tM所以k=tRtMtM故k15-tM4.151.5=1.77(3)r21=tM1.5家誉=15(4)30cm长色谱柱的理论塔板数n为根据别离度r=M42,1一

4、12,1k2k21因R>1.5,故两分组已完全别离.例2:A、B两分组的相对保存值rRAB.AH=0.1),问需要多长的色谱柱？=1.1,如果要是A、B到完全别离(R=1.5,2/rB.A2.解：根据n一16R(J及L=b.a-1_21.12可求得n=16父1.5*=4356<1.1-1J因此,所需色谱柱长第四章电位分析法例1:25C时,用氯电极测定含盐番茄汁中的C含量.取10.0ml番茄汁测得电动势为-17.2mv,假设向其中参加0.100mL0.100mol/L的NaCl溶液,再测电动势为-35.5mv.计算每升番茄汁中所含C的毫克数.些解：CX=&C10S-1-1例2

5、:25C时,用0.100mol/LCe4+溶液电位滴定20.00mL0.100mol/LSn2+溶液.用Pt电极正极和饱和甘汞电极负极组成电池,计算：2化学计量点时电池的电动势；参加10.00mLCe4+时的电动势.sce=0.24V"Ce3=1.61VSn4/Sd=0.15V解：1中计量点=11.61+20.15、,V=Sn22Ce'1+24,Sn42Ce30.637V溶液中Sn2+量：20.00m0.100mmol=2.00mmol参加Ce4+量：10.00、0.100mmol=1.00mmol余Sn2+量:(2.00-1.00/2)mmol=1.50mmol生成Sn4量

6、：0.500mmol用Sn4'/Sn2'电对计算,第五章伏安分析法例1:用极谱法测定MgCl2溶液中的微量Cc2+取试液5.0ml,参加0.04%明胶5.0ml,用水稀释至50ml,通N25min10min后记录极谱图,得波高50Ao另取试液5.0ml,参加0.5mg/mlCc2+标准溶液1.0ml,混合均匀,再按上述测定步骤同样处理,记录极谱图,波高为90NA.计算试样中CcT的含量.解：根据极谱法的定量公式,扩散电流即极谱波高与CcT的浓度成正比：id=kc样品加标前：id=50A,C1=Cxmg/mL样品加标后：id2=90A解以下方程组得：得试样中的C的含量C<=

7、0.125mg/mL例2:用阳极溶生伏安法测定水样中的Pb2+,Cd2+,Cu2+含量.取水样4.00ml,参加到盛有46.0ml支持电解质溶液的电解池中,通N22min,富集1min,静置30秒后将工作电极的电位向正方向扫描,测得Pb2Cd2*,Cu2'的溶由峰高分别为12mm26mm18mm在上述溶液中加入0.10mlPb2+(10.00mg/L),Cd2+(2.00mg/L),Cu2+(5.00mg/L)的标准溶液,同样进行富集和溶生,测量到溶由峰的峰高分别为20mm45mm32mm计算水样中的Pb2、Cd2+,Cu2+的含量.解：根据溶生伏安法的定量公式,溶由峰电流(即溶由峰高

8、)与被测离子浓度成正比：h=kc设被测离子的浓度为Cxmg/L,那么加标前电解池中被测离子浓度：C1=Cx4.00/50.0mg/L加标后电解池中被测离子浓度：C2=Cx4.00/50.0CsVs/50.02XSSkc1分别将Pb2'Cd2+Cu2+加标前后的溶生峰高h2=*''12/20mm,26/45mm,18/32mm,标准浓度10.00mg/L,2.00mg/L,5.00mg/L加标体积0.1代入方程组,解得：水样中的Pb的含量：0.375mg/L;Cd2+的含量：7.65父101mg/LCu2+的含量:0.161mg/L.第六章库伦分析法例1:用钳电极电解Cu

9、Cl2溶液,通过的电流为20A,电解日t间为15min.计算阴极上析出铜和阳极上析出氯的质量.解：设阴极析出铜和阳极析出氯都是唯一产物.阴极反响Cu22e>Cu阳极反响2Cl-2e,Cl2MCu=63.55g/mol,MCl2=70.90g/molgMcuit63.55201560所以mCuCu=g=5.928gnF296487例2:称取Cd和Zn的试样1.06g,溶解后,用汞阴极使Cd和Zn分别从氨性溶液中析出.当阴极电位限制在-0.95VVs,SCB,仅析出Cd在该电位下电流中止时,氢氧库仑计析出44.6ml气体21C,96.5kpa.调节阴极电位至-1.3VVs,SCB,使在Zn2

10、+阴极析出.电解结束后,库仑计又增加了31.3ml气体.计算试样中Zn和Cd的含量.在标准状态下,每库仑电量析出氢氧混合气体的体积是0.1739ml,MCd=112.4g/mol,MZn=65.39g/mol解：电解Cd时,标准状况下,库仑计析出的氢氧混合气体的体积为析出Cd时,消耗的电量为电解Zn时,标准状况下.库伦计析出的氢氧混合气体体积为析出Zn时,消耗的电量为QZn=27.7/0.1739C=159.3C第七章原子发射光谱例1.简述以下术语的含义：1电磁波谱2发射光谱3吸收光谱4荧光光谱解：1电磁波谱一一电磁辐射是一种高速度通过空间传播的光量子流,它既有粒子性质又有波动性质.电磁辐射按

11、波长顺序排列称为电磁波谱.(2)发射光谱一一物质的原子、离子或分子得到能量,使其由低能态或基态激发至高能态,当其跃迁回到低能态或基态而产生光谱称为发射光谱.(3)吸收光谱一一当辐射通过气态、液态或固态物质时,物质的原子、离子或分子将吸收与其内能变化相对应的频率而由低能态或基态激发至较高的能态.这种由于对辐射的选择性吸收而得到的光谱称为吸收光谱.(4)荧光光谱一一激发态原子或分子通过无辐射跃迁回较低的激发态,然后再以辐射跃迁的形式回到基态或直接以辐射跃迁回到基态,通过这种形式获得的光谱称为荧光光谱.例2:激发原子和分子中的价电子产生紫外可见光谱需要激发能量为1.58.0eV.问其相应的波长范围是

12、多少？2712解：h=6.6210ergs3=1.610erg激发能量为"eVE5由于所以同理；激发能量为8.0eVO因此,激发的能量为1.58.0eV的相应波长范围是15528257A例3:钠原子在火焰中被激发时,当它由3P激发态跃迁到基态3s便辐射589.6nm黄光,试计算此光的激发电位.(以eV为单位)解：所以E=2.105(eV)第八章原子吸收光谱分析例1:原子吸收光谱法测定元素M时,由未知试样溶液得到的吸光度读数为0.435,而在9ml未知液中参加1ml浓度为100mg/L的M标准溶液后,混合溶液在相同条件下测得的吸光度为0.835.求未知试样中M的浓度是多少？解：根据Ax

13、CxCxVxCsVsVxVs将数据代入解得Cxx9.8mg/L例2：在选定的最正确实验条件下.用火焰原子吸收分光度法测0.50Rg/mL镁溶液,测得透光率为40.0%用此法测定某试样中镁的含量约为0.005%,假设取样量约为0.5g.现有10ml,50ml和250ml3个容量瓶,选择哪个容量瓶最适宜？限制吸光度在0.150.60范围内004400lg0.4利/g5°n5,响攵吊30.60吸光度相应的浓度范围为cm镁0.50.005%106由于C二-VV所以V1=°.5°.005%106ml132ml0.19即配置试样溶液的体积应在33ml132ml才能满足测定的要

14、求.因此选择50ml的容量瓶最适宜.第九章紫外吸收光谱例1:称取维生素C0.0500g溶于100ml0.005mol/L的硫酸溶液中,取2.00ml定容至100ml后,用1.0cm石英比色皿在245nm波长处测得吸光度值为0.551,吸光系数a=560Lg-1cm-1.计算样品中维生素C的质量百分数.解：由于A=abc所以C=A/ab=0.551/(5601)g/ml=9.8410“g/L维生素百分含量4_3C=(9.84M10M100/2/100,10/0.0500M100%=9.84%例2:用双硫腺萃取光度法测定样品中的含铜量,准确称取试样0.200g,溶解后定容至100ml,从中移取10

15、ml显色并定容至25ml.用等体积的氯仿萃取一次,设萃取率为90%,有机相在最大吸收波长处用1cm比色皿测得其吸光度为0.40.双硫除铜配合物在该波长下的摩尔吸光系数为4.0M04铜的原子量为63.55.试计算试样中铜的质量百分数.解：氯仿溶液中铜的浓度为等体积萃取且萃取率为90%.那么定容为25ml体积内水相中铜的浓度为：显色时是将试样处理成100ml试液.从中移取10ml显色定容至25ml.因此原试液中铜的浓度为故样品中铜的质量百分数为第十章红外吸收光谱分析例1:二硫化碳分子中C=S键的力常数为10N/cm,试计算它的伸缩振动吸收峰的频率.解：由公式仃=1302/K,u1例2：仃C_H=2

16、920cm,求仃C_D=?解：根据公式仃=1302区有,u由于H和D为同位素.C-H和C-D键的力常数相等,即kC-H=kc-D所以luC-HC-DUCDC-H第十一章核磁共振波谱分析例1:用60MHz的核磁共振仪,测得TMS四甲基硅烷和化合物中某质子的吸收频率差为420Hz,如果使用200MHz的仪器.测它们之间的频率差为多少？此数据说明什么？a一一TMS一"样品父106=二父106解：由式00所以-00/106二42060106106=7.00ppm所以=7.00200106/106Hz=1400Hz此数据说明仪器的磁场强度越大,仪器的分辨率越高例2:试计算在1.9406T的磁场中以下各核的共振频率：1H、13C、19F、31PJh、13C、19F、31P的磁场旋比丫分别为2.68X108T-16-1、71_1_8-1_一1_8-1_16.37父107T1S1、2.52父108T1S1、1.08"108T