仪器分析试题及答案(六)

仪器分析试题及答案第八章电化学分析导论答：液接电位产生于具有不同电解质或浓度不同的同种电解质溶液界面之间，由于离弓通过界面的速率不同，有微小的电位差产生，这种电位差称为液接电位。答：负极：电子流出的极 正极：电子流入的极阴极：接电源负极 阳极：接电源正极答：指示电极：在电化学测试过程中，溶液主体浓度不发生变化的电极4:解：4:解：左：Z沪+2e=Zn0 0.0592 「2+~1。左必+,勿+ 2gf]AZ/1,0.05922.n.=-0.764+ 1gO」=-0.793V右：4g++e=4g右：0右=0：M+O05921g[Ag+]=0.799+0.05921g0.01=0.681VEW右-0左=0.681-(-0.793)=1.474VE>0,所以是原电池。5•解:左边：2HA+2e H2+2A~”必理+0.0592附+严呵"严"92口寸町=0.0592lg[/T]0.413=0,244—0,05921g[H+]0.05921g[H+]=-0.169[h+]=1.4x10'3hw/〃HA=H++AT1.4x10-3x0.1160.215=7.6x10-46.解：£=0右-0左0.921=0.2443—0左0左=-0.6767V左边：CdXj+2eCd+4X「力y十笺^1Cd"+4XCdXT\cdxf0/2+= 中一。左Pcd2\Cd0.0592,LCdX^+-g K稳凶。左Pcd2\Cd0.0592,LCdX^+-g K稳凶-0.6767=-0.403+0.0592,- 02lgK稳［0.150］“K稳=7.0x10“7.解:0.893=0.2443—0左炉左=-0.6487VCdX2+2eCd+2X0左或"外乎Ig时］Cd+2X~ CdX20 0.0592,K俺W：d”,cd+AAlg—00592K-0.6487A-0.403AA第九章电位分析法1♦答：玻璃膜的化学组成对电极的性能影响很大，纯S0制成的石英玻璃就不具有响应氢离子的功能。如果在石英玻璃中加入碱金属的氧化物（如八亿。），将引起硅氧键断裂形成荷电的硅氧交换电位。当玻璃电极浸泡在水中时，溶液中氢离子可进入玻璃膜与钠离子交换而占据钠离子的电位。由于氢离子取代了钠离子的电位，玻璃膜表面形成了一个类似硅酸结构的水化胶层。当被氢离子全部占有交换电位的水化胶层与试液接触时，由于它们的氢离子活度不同就会发生扩散，氢离子的扩散破坏了膜外表面与试液间两相界面的电荷分布，从而产生电位差，形成相界电位（E外）。同理，膜内表面与内参比溶液两相界面也产生相界电位（E内），显然，相界电位的大小与两相间的氢离子活度有关，其关系为：◎卜=心+0.059咆纽%E内=$+0.0591g纽%因此，玻璃膜内外侧之间的电位差为%E膜外一E内=0.0591g虽°璐作为玻璃电极的整体，玻璃电极的电位应包含有内参比电极的电位，即：E®=E内参+E膜或 =K-0.059VpH.答：由于K无法测量，在实际测定中，溶液的阳，是通过与标准缓冲溶液的P0相比较而确定的。用电位法测定溶液的刃/时，先用标准缓冲溶液定位，然后直接在pH计上读出试液的pH。注意的事所选择的标准缓冲溶液的P0尽量与未知液的0比接近，这样可以减小测量误差。⑵银电极（4⑵银电极（4）钳电极⑶)4严离子选择性电极.解:终点二分之一时pH=4.18此时at+=10八18=6.6x105H终点二分之一时前二aHAa.aA_ $Ka=」一=a+=6.6x105'%.解: E=<PSCE-0左=0.2443—%=0如的—0.05921g%+0.05921gA%=E\g.AgCI-0.0592lg0.1+0.0592lg=0.224+0.0592+0.0592lg2.5xl01=0.248VE=(PSCE1%：=0.2443-0.248=-0.0037V解E=(Psce-(PpH=K+0.0592pH(Es=K+0.0592PHs\Ex=K+0.0592PHxPH"s+竺出1 0.059250.06-0.218=5.00+0.0592=2.337.解：e=(PSCE-%+_p0.0592=(PSCE-K =K^^lpMg(1)pMx=pMs+2(---lg%+EJJi0.0592(=-lg(1.15xl0"_)+、=6.57°、2x(0.412-0.275)0.0592jg(1.15xl°J+2心412-0.275+辣)=1.9393+33.7838x(0.137+0.05920液二+0.002VpMX]=1.9393+33.7878x(0.137+0.002)=6.64PM、、=1.9393+33.7838x(0.137-0.002)=6.50范围在6.50—6.64之间.解：（1）分别溶剂法求兀=67-113一°%0.0592x1000K,,=0.17l,JK+X(Q+F⑵误差1夬型_I"a)100%a”+x0.17x1.00x107xlOO%1.0x10-=1.7%.解：E=(PF_-<Psce=K—0.0592Igc厂(£5=7A-0.0592lgc<5(E产K-0.05921gq,c、0.217-0.158lg—=c”0.0592Cx=IO"47770///.解：(1) VNaOH15.5015.6015.7015.80TOC\o"1-5"\h\zE7.70 8.24 9.43 10.03\E 5.4 11.9 6AVA-E 65 -59AV-15.50+(15.70-15.60)x 6565+59=15.56ml⑵滴定至一半时的体积岭二轨=*15.56=7.83“〃滴定一半Mr为：pH,=5.47+(6.60-5.47) 7.83-7.00x 14.00-7.00=5.6此时伟+=10去=2.5收10"==aHA=2.51x106而滴定至一半时：«a.a_-K=—_AaHA答：极谱分析是微量分析方法，测定依次在电极发生的物质的量的多少。答：底液，即含有支持电解质，除氧剂，络合剂及极大抑制剂的溶液。10.解：对于可逆波:*h28 83.12id L71F64.72id=1.94jLiA11.解:设50加试液中浓度为CTmol/1J4.0g贝“：9or1°G+O5xlxl(r2 10+0.5、解得CT=3.67x104mo///试样Z”质量数为：x100%=0.24%x100%=0.24%0.5000.解:50加中溶液C*idi=46.3-8A=KCx贝U： ~id2=68.4—8.4=K(Cy^23xl0Cv=3.94X10_4/HO///•••试样中质量为：f3%58.693=115.7加gLi.解：由可逆金属的极谱波方程得:e=ey.“匚0.0592，勺一17.1小-0.66=EA+—-0.71=E1ZAlglA⑵)1/+% 2 19.9''-1.71=E1AlglA1/%+220.0从上式接得id=20“A从（1）式或（2）式得E%=-064V14.解：厂0.0592,” 0.0592,「门~EV= IgKc—x IgAc血 n n得(恢代\厂0.0592,v0Q5921「“J入数据:=-0.405-°'°|92lg(l.Ox1018)-1°'°|92lg(l.OOx10~2)=-879V15.解：以EL对1g［^］作图0.25.325o.25=K-x空竺1g［么］可求—二匕,=tM~Fc=0.25x30=7.5m/V=1.5mlC_2/molZ710.000 0.0200 0.0600 0.100 0.300 0-0.692-1.128-1.152-0.692-1.128-1.152-1.699 -1.222 -0.5225尸0时吕即为的半波电位。e,0.692Vn=3作图或求直线的方程得：耳=-0.06066lg[x2]—1.18677斜率_尢晋壬一0.06066得x=3络合物组成：Mx

截距K^Ei忆=-1.186777K3得二1.2x1025c16.解：在0.0V处，只有Fe（M）-Fe（n兀得到Fe（n）,浓度等于巧（〃刀的浓度，即：=由尤考方程得：12.5=Kg/①Fe{ni）在-1.5V处Fe（〃/）-〉耳（0）。溶液中发生还原反应Fe（〃）的总浓度为%严中)’…30.0=2K(q(屏+Cm)即：30.0=kG(〃)+Cf3))即：15.0=K(q(”)+CFM))②12.5512.5515 6C―得：/网^it)=55(〃)11•答：分解电压：在电解时，能够使被电解物质在两电极上产生迅速，连续的惦记反应，所需的最低外加电压。只有当外加电压达到能克服此电解池的反电动势时，电解才能继续进行，i-u曲线上的电解电流才能随外加电压的增大显著上升。2.答：在控制电流电解分析中，由于电解电流大，并且基本恒定，因此电解效率高，分析速度快。但由于阴极电位不断负移，其它种离子也有可能沉积下来，所以选择性差。由于控制阴极电位能有效的防止共存离子的干扰，因此选择性好。该法既可作定量测量，又可广泛地用作分离技术，常用于多种金属离子共存情况下的某一种离子的测定。6.答：库仑分析的先决条件是电流效率为100%。电流效率是指被测物质所消耗的电量（Q）与通过电解池的总电量（0）实际应用中由于副反应的存在，使100%的电流效率很难实现，其主要原因为：1♦溶剂的电极效应常用的溶剂为水，其电极反应主要是H的还原和水的电解。利用控制工作电极电位和溶液PH的办法能防止氢或氧在电极上析出。若用有机溶剂及其它混合溶液作电解液，为防止它们的电解，应事先取空白溶液绘制一U曲线，以确定适宜的电压范围及电解条件。电活性杂质在电极上的反应试剂及溶剂中微量易还原或易氧化的杂质在电极上反应也回影响电流效率。可以用纯试剂作空白加以校正消除；也可以通过预电解除去杂质，即用比所选定的阴极电位负0.3—0.4V的阴极电位对试剂进行预电解，直至电流降低到残余电流为止。溶液中可溶性气体的电极反应溶解气体主要是空气中的氧气，它会在阴极上还原为乞。或弘。2。除去溶解氧的方法是在电解前通入惰性气体(一般为氮气)数分钟，必要时应在惰性气氛下电解。电解自身参与反应如电极本身在电解液中溶解，可用惰性电极或其它材料制成的电极。5♦电解产物的再反应常见的是两个电极上的电解产物会相互反应，或一个电极上的反应产物又在另一个电极上的反应。防止的办法是选择合适的电解液或电极；采用隔膜套将阳极或阴极隔开；将辅助电极置于另一容器内，用盐桥相连接。6•共存元素的电解若式样中共存元素与被测离子同时在电极上反应，则应预先进行分离。7•解：(0.1)%W：+,/°°5921g[Ag+]+%=0.799+0.05921g0.01+0=0.681V忽就呼1虬》]+%=0.337+lg20.0592=0.337+lg2(PAg>(PC4g先析出⑵Ag析出完全时电位为:滋F—+O.O5921g([Ag+]x1O-5)+八=0.799+0.05921g(0.01x105)+0=0.385V(PAg>(PCu%>(Pcu.*g+和C/+可完全分离。阴极控制电位在0.385V或0.385-0.346V之间8.解：%二必+,6+Af\g[A2+]+7c„. . 0,0592=0.337+-2- 1g0.1+00.307V八…0.0592队“l：，. ...-2-=—0.136+0.05921g0.1+0-2-=-0.166V①cu>久”•••阴极上C"先析出C"析出完全时，阴极电位为:0C"二必久田+号％(小10「5)+%“=0.337-6*$竺+0(Pc>(Ps„ …Cu和Sn可完全分离u•••阴极电位控制在0.159V或-0.166-0.159V之间，即可完全分离Cu和Sno0.0592(Ped--0.403+ -2-lg0.1+0.489• 00592(pZn=0.763+•lg0.1+0.70用牛： =-0.793V+0.70=-0.093V=-0.433V+0.48=0.047•••Cd先析出Zn开始沉积时电位为0z”=-0.093V阳=必+口+呼lgQV+0.48-0.093=-0.403+°′°|92lg[CJ2+]+0.48[CtZ2+]=1.81x10Sw///10.解：U=(pa-(pc+r/a-ric+iR阴极：2H++2e=H,代=0阳2H2O-4e O2+4H+极：e 0.0592,A,x[H+]4%= + 4仗]=1.23+0-0592lglx144=1.23■■U=(pa-(pc+ria-ric+iR=1.23-0+0.487-0+0解：0z”=—0763+\lg001+0=-0.822V(PH2=0+0.0592lg[/r]+%-0.822=-0.0592pH+(-0.40)pH=7.1pH>7.1解：i,=z；10"0.23=2.50xlO-'x600.-.7C=1.727x103(s“)C严1c1c 1卞吒一声顾=23165=386min.解：Q=z7=20x15x60=18000cmC=2M=18000x63.546=5.93gCCuuzF2Mx96485叫』叽J800A35.453X2_czF%2x96485M=X =cl2第十二章色谱分析法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。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。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。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。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/人Cy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/h: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。Cli：传质阻力项。如何选择气一液色谱固定液？答：(1)极性组分，一般选择非极性固定液。中等极性的组分，一般选用中等极性的固定液。强极性组分，选用强极性固定液。极性与非极性组分的混合物，一般选用极性固定液。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性。利用保留值经验规律定性。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。内标法。标准曲线法。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°C，进口压力为130.0kPa,出口压力为lOOkPa,用皂膜流量计于27°C测得柱出口载气流量为29.5mL-mini,在此温度下的水蒸气分压为2.70kPa,空气的保留时间为0.12min,试样中某组分的保留时间为5.34mitio计算：(1)压力校正因子j；⑵校正到柱温柱压下的平均载气流量瓦；(3)死体积Vo；(4)该组分的调整保留体积乞。解：/，曲巩—1±(3°/1°°):—1=0.86472(门/几尸―12(130.0/100)3—1F=F-Po~Pw•A•j=29.5xI。。~270%至％0.8647=32.9ml•min"c po0Tr 100 300V。=属・F。=0.12x32.9=3.9mLVR=4F°5=.34x32.9=175.7m£10.某色谱柱长60.0^,柱内经0.8cm,载气流量为30mL-mL1,空气、苯和甲苯的保留时间分别是0.25min,1.58min和3.43nin。计算：⑴苯的分配比；⑵柱的流动相体积Vg和固定相体积V](假设柱的总体积为Vg+Vj；(3)苯的分配系数；(4)甲苯对苯的相对保留值。解:R= 0.25=532tQ0.25Vg=4•FQ=30x0.25=7.5m£TOC\o"1-5"\h\zV=60.0x7rx(—)2>-V=30.1-7.5=22.6泌L gK=k-M=5.32x—=1.76VL 22.6丫=tR甲苯=343-0.25=318=?39*tR苯1.58-0.251.33 '.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10气时的峰底宽度（WQ分别是多少？假设色谱峰均为符合正态分布。解:即，条=100s时，先=4s=1000s时，叫=40sRbg=104s时，w,=400sRb.在一根色谱柱上测得某组分的调整保留时间为1.94min,峰底宽度为9.7s,假设色谱峰呈正态分布，色谱柱的长度为lm,试计算该色谱柱的有效理论塔板及有效理论塔板高度。.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a—甲基十七烷的调整保留时间分别为15.05min及14.82min。（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R=1.0,需要多少块有效理论塔板？J420015.05-14.82司15.05-14.M2%=68507块.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lmin,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R=1.5,需要有效理论塔板数为多少？此时应使用多长的色谱柱？二4096块⑵沧半'■Rd）16_13=1.23⑶R二应.94r2.ii_J"L23-J1-J= J 4 1.23neff=1030块「J口即Ln?3L2

4096-1030/.L2=0.75m.对某特定的气相色谱体系，假设范第姆特方程式中的常数A=0.05cm,B=0.50cm2-s1,C=0.10so计算其最佳线速度和相应的最小理论塔板高度。解：Aoptvc_voHo=2-24cm-s"1Hmin=A+2a/BC=0.05+2j0.50x0.10=0.50cm.某色谱柱长2m,载气线速度分别为4.0cm•s'1,6.0cm•s”和8.0cm•s"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：17.(1)“1=4.0cm•s","2=6.0cm•s",j=8.0cm•s

n】=323块，n2=308块，n3=253块L=2mHj=0.62,H2=0.65,17.(1)“1=4.0cm•s","2=6.0cm•s",j=8.0cm•s

n】=323块，n2=308块，n3=253块L=2mHj=0.62,H2=0.65,RH=A+■—+C•“R0.62=A+——+C-4.0R0.65=A+——+C-6.0R0.79=A+—0bC-8.0(2)-(1)得:R2.0C——=0.030JL乙(3)-(2)得：R

2.0C——-0.14

(5)-(4)得：H3=0.79・・・・・・(1)......(2)......(3)……(4)(5)B=2.64cm2 s_1 (6)把⑹代人(4)得：C=0.125s ……⑺把(6)(7)代入⑴得：A=-0.54cm⑵“optB2.64 ”“一.. =4.60cm•s('V0.125(3)Hmin=A+2VBC=-0.54+2j2.64x0.125=0.61cmneff二,二型二328块Hmin0.61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：A10.20min;n-C24H5o9.81miii；n-C25H5211.56mino计算化合物A