(2025年)仪器分析期末考试试题及答案

(2025年)仪器分析期末考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.紫外-可见吸收光谱中，以下哪种跃迁类型对应的吸收波长最长？A.σ→σB.n→σC.π→πD.n→π2.原子吸收光谱法中，空心阴极灯的主要作用是：A.提供连续光谱B.发射待测元素的特征谱线C.激发样品原子化D.消除背景干扰3.高效液相色谱（HPLC）中，若需分离强极性化合物，最适宜的固定相是：A.C18键合相B.硅胶（极性）C.氰基键合相D.氨基键合相4.质谱分析中，电喷雾离子化（ESI）通常产生的离子类型是：A.分子离子（M+）B.准分子离子（[M+H]+或[M-H]-）C.碎片离子D.同位素离子5.电化学分析中，用于测定溶液pH的玻璃电极属于：A.金属基电极B.离子选择性电极C.惰性金属电极D.参比电极6.气相色谱（GC）中，衡量分离柱对相邻两组分分离能力的参数是：A.理论塔板数B.分离度（R）C.容量因子（k）D.相对保留值（α）7.红外吸收光谱中，决定吸收峰强度的主要因素是：A.化学键的振动频率B.分子振动时偶极矩的变化C.官能团的位置D.样品的浓度8.电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）中，等离子体的作用是：A.提供高温使样品原子化并激发B.产生特征X射线C.分离不同质量的离子D.增强荧光信号9.核磁共振氢谱（1HNMR）中，化学位移（δ）的单位是：A.HzB.ppmC.T（特斯拉）D.MHz10.荧光光谱法中，荧光强度与激发光强度的关系是：A.无关B.线性正相关C.指数相关D.二次方相关11.原子荧光光谱法与原子吸收光谱法的主要区别在于：A.光源类型B.检测信号的方向C.原子化方式D.单色器位置12.离子色谱（IC）中，抑制器的主要作用是：A.增加流动相的电导B.降低背景电导，提高检测灵敏度C.分离阴阳离子D.防止色谱柱污染13.热重分析（TGA）中，样品质量随温度变化的曲线主要用于研究：A.相变温度B.分解反应动力学C.材料的硬度D.分子振动模式14.表面分析技术中，X射线光电子能谱（XPS）的主要功能是：A.测定表面元素组成及化学态B.观察表面形貌C.分析晶体结构D.测量表面粗糙度15.毛细管电泳（CE）中，电渗流的方向主要取决于：A.缓冲液pHB.毛细管内壁的电荷性质C.电压大小D.样品的电荷二、填空题（每空1分，共20分）1.朗伯-比尔定律（A=εbc）的适用条件是________、________和非散射体系。2.原子吸收光谱法中，常用的背景校正方法有________和________（任写两种）。3.气相色谱的固定相可分为________（如OV-17）和________（如高分子多孔小球）两类。4.高效液相色谱的分离模式包括________（如C18柱分离非极性物质）、________（如硅胶柱分离极性物质）和离子交换色谱等。5.质谱仪的核心部件包括________、________、质量分析器和检测器。6.循环伏安法中，氧化峰与还原峰的峰电位差（ΔEp）可用于判断电极反应的________，若ΔEp≈59/nmV（n为电子转移数），则反应为________。7.红外光谱的特征频率区是指________cm⁻¹的区域，主要用于________的鉴定。8.电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）的主要优势是________和________（如多元素同时测定、低检出限）。9.核磁共振碳谱（13CNMR）中，由于13C的天然丰度低，通常需要采用________技术提高信号强度。10.差示扫描量热法（DSC）通过测量样品与参比物的________差来研究热效应，可用于测定________（如熔点、玻璃化转变温度）。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述紫外-可见吸收光谱中“红移”和“蓝移”的定义，并各举一例说明其产生原因。2.原子吸收光谱法中，为何需要使用锐线光源？若使用连续光源会导致什么问题？3.比较高效液相色谱（HPLC）与气相色谱（GC）在流动相、固定相、分析对象及操作温度上的主要差异。4.质谱分析中，基质辅助激光解吸电离（MALDI）与电喷雾电离（ESI）各有何特点？分别适用于哪些类型的样品？5.电化学分析中，如何利用线性扫描伏安法（LSV）测定溶液中某氧化还原物质的浓度？需说明关键步骤及定量依据。四、综合题（共10分）某实验室需分析某中药提取物中的三种成分：黄芪甲苷（极性大，分子量784）、丹参酮IIA（非极性，分子量294）、绿原酸（中等极性，分子量354）。请设计一套分离检测方案，要求：（1）选择合适的色谱分离方法（HPLC或GC）及色谱柱类型；（2）说明流动相的选择依据；（3）选择合适的检测器并简述理由；（4）列出定性和定量的主要方法。答案一、单项选择题1.D2.B3.B4.B5.B6.B7.B8.A9.B10.B11.B12.B13.B14.A15.B二、填空题1.稀溶液（浓度<0.01mol/L）；单色光（或入射光为单色光）2.氘灯背景校正；塞曼效应背景校正（或自吸背景校正）3.固定液（或液体固定相）；固体吸附剂（或固体固定相）4.反相色谱；正相色谱5.离子源；真空系统（或质量分析器前的部件）6.可逆性；可逆反应7.4000-1300；官能团（或特征基团）8.高灵敏度；宽线性范围（或多元素同时分析）9.富集（或多次扫描累加；或脉冲傅里叶变换）10.热量（或功率）；热力学参数（或相变温度）三、简答题1.红移（长移）：由于共轭体系增大、引入助色团等原因，吸收峰向长波方向移动的现象。例如，苯（λmax≈255nm）与苯乙烯（共轭双键延长）的吸收峰红移至282nm。蓝移（短移）：因取代基吸电子、共轭体系破坏或溶剂极性增大（对n→π跃迁），吸收峰向短波方向移动的现象。例如，丙酮在己烷（非极性溶剂）中n→π跃迁λmax≈279nm，在水中（极性溶剂）因氢键作用使n轨道能量降低，吸收峰蓝移至264nm。2.原子吸收光谱法中，原子吸收线的半宽度仅约0.001-0.005nm，若使用连续光源（如氘灯），单色器无法分离出如此窄的谱线，导致吸收值无法准确测量。锐线光源（如空心阴极灯）发射的特征谱线半宽度远小于原子吸收线，可保证在吸收线中心频率附近测量峰值吸收，提高灵敏度和准确度。若使用连续光源，测得的是平均吸收而非峰值吸收，信号弱且误差大，无法实现定量分析。3.主要差异：-流动相：HPLC为液体（如甲醇-水），GC为气体（如氮气）；-固定相：HPLC常用键合相（C18、氨基等）或离子交换树脂，GC为固定液（如聚硅氧烷）或固体吸附剂；-分析对象：HPLC适用于高沸点、热不稳定、大分子（如蛋白质），GC适用于低沸点、热稳定、小分子（如烃类）；-操作温度：HPLC通常室温或低温（<80℃），GC需高温（100-350℃）以气化样品。4.MALDI特点：使用激光照射含基质的样品，通过基质吸收能量并传递使样品电离，主要产生单电荷或低电荷离子（如[M+H]+），适合生物大分子（蛋白质、核酸），耐受盐类干扰，谱图简单（少碎片）。ESI特点：通过电喷雾将溶液中的离子转化为气相离子，易产生多电荷离子（如蛋白质的[M+nH]n+），适合极性大分子（多肽、糖），可与HPLC联用，软电离（碎片少）。适用样品：MALDI多用于蛋白质、寡核苷酸；ESI多用于多肽、小分子药物及HPLC-MS联用。5.步骤：（1）预处理：配制系列浓度的标准溶液及待测液，加入支持电解质（如KCl）消除迁移电流；（2）设置参数：选择三电极体系（工作电极、参比电极、辅助电极），设定扫描范围（覆盖目标物质的氧化还原电位）和扫描速率；（3）测定：对标准溶液进行线性扫描，记录伏安曲线，获取峰电流（ip）；（4）绘制标准曲线：以ip对浓度c作图，得线性关系ip=kc；（5）定量：测定待测液的峰电流，代入标准曲线计算浓度。定量依据：峰电流与浓度在一定范围内符合Randles-Sevcik方程（ip=2.69×105n^(3/2)AD^(1/2)v^(1/2)c），其中n为电子数，A为电极面积，D为扩散系数，v为扫描速率，c为浓度。四、综合题（1）色谱方法与色谱柱：选择HPLC（因黄芪甲苷分子量较大、热不稳定，GC需高温可能分解）。色谱柱选C18反相柱（适合分离极性差异大的混合物，丹参酮IIA非极性、绿原酸中等极性、黄芪甲苷极性大，反相柱可通过极性差异分离）。（2）流动相选择：采用梯度洗脱。初始流动相为水（高极性）-乙腈（低极性），比例90:10（保留极性大的黄芪甲苷）；逐渐增加乙腈比例至60:40（洗脱中等极性的绿原酸）；最终乙腈比例80:20（洗脱非极性的丹参酮IIA）。梯度洗脱可兼顾不同极性成分的保留与分离。（3）检测器：选择二极管阵列检测器（DAD）。因