(2025年)仪器分析总习题及参考答案

(2025年)仪器分析总习题及参考答案一、选择题（每题2分，共30分）1.下列关于紫外-可见吸收光谱中R吸收带的描述，错误的是（）A.由n→π跃迁产生B.吸收强度低（ε<100）C.随溶剂极性增大，吸收波长红移D.常见于含羰基、硝基的化合物中2.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锐线光谱C.激发试样原子发射特征谱线D.消除背景干扰3.高效液相色谱（HPLC）中，若需分离强极性小分子化合物，最适宜的色谱模式是（）A.反相色谱B.正相色谱C.离子交换色谱D.尺寸排阻色谱4.质谱分析中，电喷雾离子化（ESI）通常产生（）A.单电荷正离子B.多电荷离子（如[M+nH]ⁿ⁺）C.碎片离子D.分子离子峰不明显5.红外光谱中，C=O伸缩振动的特征吸收峰波数范围约为（）A.3600-3200cm⁻¹B.2200-2000cm⁻¹C.1750-1600cm⁻¹D.1500-1300cm⁻¹6.气相色谱（GC）中，衡量柱效的参数是（）A.分离度（R）B.理论塔板数（n）C.保留时间（tR）D.分配系数（K）7.电位分析法中，玻璃电极的响应机理主要基于（）A.离子交换与扩散B.电子转移反应C.吸附作用D.沉淀溶解平衡8.原子发射光谱（AES）的激发光源中，适用于高含量样品分析的是（）A.直流电弧B.交流电弧C.电感耦合等离子体（ICP）D.火花光源9.荧光光谱与吸收光谱的关系中，正确的是（）A.荧光发射光谱与激发光谱完全对称B.荧光发射波长通常大于激发波长（斯托克斯位移）C.荧光强度与激发光强度成反比D.荧光寿命与分子结构无关10.核磁共振（NMR）中，化学位移（δ）的参考物质通常是（）A.四甲基硅烷（TMS）B.水（H₂O）C.丙酮（CH₃COCH₃）D.氯仿（CHCl₃）11.下列检测器中，HPLC中不能用于梯度洗脱的是（）A.紫外检测器（UV）B.示差折光检测器（RID）C.荧光检测器（FLD）D.二极管阵列检测器（DAD）12.原子吸收光谱法中，消除物理干扰的常用方法是（）A.加入释放剂B.标准加入法C.扣除背景校正D.选择次灵敏线13.质谱仪中，磁偏转质量分析器的质量分辨率与（）相关A.加速电压B.磁场强度C.离子电荷数D.以上均是14.电化学分析法中，库仑分析法的理论基础是（）A.能斯特方程B.法拉第电解定律C.塔菲尔公式D.欧姆定律15.红外光谱中，区分伯、仲、叔胺的主要依据是（）A.N-H伸缩振动峰的数目与位置B.C-N伸缩振动峰的强度C.胺的分子量大小D.胺的溶解性二、填空题（每空1分，共20分）1.紫外-可见光谱定量分析的基础是__________，其数学表达式为__________。2.原子吸收光谱法中，火焰原子化器由__________和__________两部分组成。3.高效液相色谱的化学键合固定相中，最常用的非极性键合相是__________（简写）。4.质谱图中，分子离子峰的质荷比（m/z）对应化合物的__________。5.红外光谱的特征区是指波数__________cm⁻¹的区域，该区域主要反映__________的振动。6.气相色谱中，分配系数K=__________，K越大，组分在固定相中保留时间__________。7.电位分析法中，参比电极的作用是提供__________，常用的参比电极有__________（举一例）。8.原子发射光谱的定性分析依据是__________，定量分析的基本方法是__________。9.荧光光谱的两个基本特征是__________和__________。10.核磁共振中，化学位移δ的定义是__________，其单位为__________。三、简答题（每题6分，共30分）1.比较原子吸收光谱法（AAS）与原子发射光谱法（AES）的异同点。2.简述高效液相色谱中梯度洗脱的作用及适用场景。3.质谱分析中，基质辅助激光解吸电离（MALDI）与电喷雾电离（ESI）的主要区别是什么？4.紫外-可见光谱定量分析时，为什么需要选择最大吸收波长（λmax）作为检测波长？5.简述气相色谱中程序升温的优点及适用样品类型。四、计算题（共20分）1.（6分）用紫外-可见分光光度计测定某样品中A物质的浓度。已知A的摩尔吸光系数ε=2.5×10³L·mol⁻¹·cm⁻¹，使用1cm比色皿，测得吸光度A=0.500。计算A物质的浓度（单位：mol/L）。2.（7分）某色谱柱分离两组分，测得死时间t₀=1.0min，组分1的保留时间tR1=5.0min，峰底宽W1=0.5min；组分2的保留时间tR2=7.0min，峰底宽W2=0.7min。计算：（1）两组分的调整保留时间tR1’、tR2’；（2）色谱柱对组分2的理论塔板数n；（3）两组分的分离度R。3.（7分）用原子吸收光谱法测定水样中的Cu²+浓度。取5份25.00mL水样，分别加入0、1.00、2.00、3.00、4.00mL浓度为10.0μg/mL的Cu²+标准溶液，定容至50.00mL，测得吸光度依次为0.120、0.250、0.380、0.510、0.640。绘制标准加入法工作曲线，计算水样中Cu²+的浓度（单位：μg/mL）。参考答案一、选择题1.C2.B3.B4.B5.C6.B7.A8.D9.B10.A11.B12.B13.D14.B15.A二、填空题1.朗伯-比尔定律；A=εbc2.雾化器；燃烧器3.C18（或ODS）4.分子量（或相对分子质量）5.4000-1300；官能团6.固定相中浓度/流动相中浓度；越长7.恒定的电位；饱和甘汞电极（或Ag/AgCl电极）8.特征谱线的波长；内标法（或标准曲线法）9.斯托克斯位移；荧光发射光谱与激发光谱的镜像关系10.（ν样品-ν标准）/ν标准×10⁶；ppm三、简答题1.相同点：均基于原子外层电子跃迁，用于元素分析；仪器均包含光源（或激发源）、原子化器、分光系统、检测系统。不同点：AAS是吸收光谱（基态原子吸收特征辐射），AES是发射光谱（激发态原子跃迁回基态发射特征辐射）；AAS光源为锐线光源（如空心阴极灯），AES激发源为电弧、ICP等；AAS主要用于定量，AES可同时定性和定量；AAS干扰较少，AES易受自吸、基体效应影响。2.梯度洗脱是指在分离过程中按一定程序改变流动相的组成（如有机溶剂比例），使流动相极性逐渐变化。作用：提高复杂样品的分离度，缩短分析时间，改善峰形（避免拖尾）。适用场景：样品中组分极性范围宽（如大分子、多官能团化合物）、传统等度洗脱无法有效分离的情况。3.MALDI与ESI的主要区别：-离子化机制：MALDI通过激光照射基质，基质吸收能量后气化并携带analyte分子形成离子（主要为单电荷离子）；ESI通过高电压使液滴带电，溶剂蒸发后形成多电荷离子（尤其适用于大分子）。-样品状态：MALDI通常处理固体或结晶样品，ESI处理液体样品（如HPLC流出液）。-适用范围：MALDI适合生物大分子（如蛋白质、核酸）的质量测定；ESI适合极性大分子（如多肽、糖蛋白）的多级质谱分析。4.选择λmax的原因：-λmax处摩尔吸光系数ε最大，测定灵敏度最高；-此处吸收曲线较平坦，波长微小波动对吸光度影响小，测定误差低；-避免其他物质在非λmax处的干扰，提高选择性。5.程序升温的优点：-改善宽沸程样品的分离效果（低沸点组分快速流出，高沸点组分充分分离）；-缩短分析时间（无需等待高沸点组分在恒温下缓慢流出）；-减少固定液流失（高温段停留时间短）。适用样品类型：沸点范围宽（如石油馏分、环境污染物）、组分间沸点差异大的复杂样品。四、计算题1.根据朗伯-比尔定律A=εbc，c=A/(εb)=0.500/(2.5×10³×1)=2.0×10⁻⁴mol/L。2.（1）tR1’=tR1-t₀=5.0-1.0=4.0min；tR2’=7.0-1.0=6.0min。（2）n=16×(tR2/W2)²=16×(7.0/0.7)²=16×100=1600。（3）R=2×(tR2-tR1)/(W1+W2)=2×(7.0-5.0)/(0.5+0.7)=4.0/1.2≈3.33。3.设水样中Cu²+浓度为c（μg/mL），加入标准溶液后，各溶液中Cu的浓度为：c₁=25c/50=0.5c；c₂=(25c+1.00×10.0)/50=0.5c+0.20；c₃=0.5c+0.40；c₄=0.5c+0.60；c₅