《仪器分析》期末重点大题Word格式文档下载.docx
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8.光谱定量分析的依据是什么？
为什么要采用内标？
简述内标法的原理。
内标元素和分析线对应具备哪些条件？
为什么？
在光谱定量分析中，元素谱线的强度I与该元素在试样中的浓度C呈下述关系：
I=aCb
在一定条件下，a,b为常数，因此
logI=blogC+loga
亦即谱线强度的对数与浓度对数呈线性关系，这就是光谱定量分析的依据。
在光谱定量分析时，由于a,b随被测元素的含量及实验条件（如蒸发、激发条件，取样量，感光板特性及显影条件等）的变化而变化，而且这种变化往往很难避免，因此要根据谱线强度的绝对值进行定量常常难以得到准确结果。
所以常采用内标法消除工作条件的变化对测定结果的影响。
用内标法进行测定时，是在被测元素的谱线中选择一条谱线作为分析线，在基体元素（或定量加入的其它元素）的谱线中选择一条与分析线均称的谱线作为内标线，组成分析线对，利用分析线与内标线绝对强度的比值及相对强度来进行定量分析。
这时存在如下的基本关系：
logR=log（I1/I2）=b1logC+logA
其中A=a1/I2
内标元素和分析线对应具备的条件
①内标元素与被测元素在光源作用下应有相近的蒸发性质；
②内标元素若是外加的，必须是试样中不含或含量极少可以忽略的。
③分析线对选择需匹配；
两条原子线或两条离子线,两条谱线的强度不宜相差过大。
④分析线对两条谱线的激发电位相近。
若内标元素与被测元素的电离电位相近，分析线对激发电位也相近，这样的分析线对称为“均匀线对”。
⑤分析线对波长应尽可能接近。
分析线对两条谱线应没有自吸或自吸很小，并不受其它谱线的干扰。
⑥内标元素含量一定的。
【第八章】
2．何谓锐线光源？
在原子吸收光谱分析中为什么要用锐线光源？
锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源，如空心阴极灯。
在使用锐线光源时，光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线的中心频率一致。
这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值吸收系数K在此轮廓内不随频率而改变，吸收只限于发射线轮廓内。
这样，求出一定的峰值吸收系数即可测出一定的原子浓度。
3．在原子吸收光度计中为什么不采用连续光源（如钨丝灯或氘灯），而在分光光度计中则需要采用连续光源？
虽然原子吸收光谱中积分吸收与样品浓度呈线性关系，但由于原子吸收线的半宽度很小，如果采用连续光源，要测定半宽度很小的吸收线的积分吸收值就需要分辨率非常高的单色器，目前的技术条件尚达不到，因此只能借助锐线光源，利用峰值吸收来代替．
而分光光度计测定的是分子光谱，分子光谱属于带状光谱，具有较大的半宽度，使用普通的棱镜或光栅就可以达到要求．而且使用连续光源还可以进行光谱全扫描，可以用同一个光源对多种化合物进行测定．
9．应用原子吸收光谱法进行定量分析的依据是什么？
进行定量分析有哪些方法？
试比较它们的优缺点．
在一定的浓度范围和一定的火焰宽度条件下，当采用锐线光源时，溶液的吸光度与待测元素浓度成正比关系，这就是原子吸收光谱定量分析的依据。
常用两种方法进行定量分析：
（１）标准曲线法：
该方法简便、快速，但仅适用于组成简单的试样。
（２）标准加入法：
本方法适用于试样的确切组分未知的情况。
不适合于曲线斜率过小的情况。
12.用波长为213.8nm,质量浓度为0.010mg.mL-1的锌标准溶液和空白溶液交替连续测定10次,用记录仪记录的格数如下.计算该原子吸收分光光度计测定锌元素的检出限
解:
求出噪声的标准偏差为s=0.597,吸光度的平均值为14.16,代入检测限的表达式得:
C×
3s/A=0.010×
0.597/14.16=0.0013mg.mL-1
15.用原子吸收法测锑,用铅作内标.取5.00mL未知锑溶液,加入2.00mL4.13mg.mL-1的铅溶液并稀释至10.0mL,测得ASb/APb=0.808.另取相同浓度的锑和铅溶液,ASb/APb=1.31,计算未知液中锑的质量浓度.
设试液中锑浓度为Cx,
为了方便,将混合溶液吸光度比计为[Asb/Apb]1,而将分别测定的吸光度比计为[Asb/Apb]2
由于:
ASb=KSbCSb
APb=KPbCPb
故:
KSb/KPb=[Asb/Apb]2=1.31
[Asb/Apb]1=（KSb×
5×
Cx/10）/（KPb×
2×
4.13/10）=0.808
Cx=1.02mg.mL-1
【第九章】
2.电子跃迁有哪几种类型？
这些类型的跃迁各处于什么波长范围？
从化学键的性质考虑，与有机化合物分子的紫外－可见吸收光谱有关的电子为：
形成单键的s电子，形成双键的p电子以及未共享的或称为非键的n电子．电子跃迁发生在电子基态分子轨道和反键轨道之间或基态原子的非键轨道和反键轨道之间．处于基态的电子吸收了一定的能量的光子之后，可分别发生s→s*,s→p*,p→s*,n→s*,p→p*,n→p*等跃迁类型．p→p*,n→p*所需能量较小，吸收波长大多落在紫外和可见光区，是紫外－可见吸收光谱的主要跃迁类型．四种主要跃迁类型所需能量DE大小顺序为：
n→p*<
p→p*n→s*<
s→s*.
一般s→s*跃迁波长处于远紫外区，＜200nm,p→p*,n→s*跃迁位于远紫外到近紫外区，波长大致在150－250nm之间，n→p*跃迁波长近紫外区及可见光区，波长位于250nm－800nm之间．
3.何谓助色团及生色团？
试举例说明
能够使化合物分子的吸收峰波长向长波长方向移动的杂原子基团称为助色团，例如CH4的吸收峰波长位于远紫外区，小于150nm但是当分子中引入-OH后，甲醇的正己烷溶液吸收波长位移至177nm，-OH起到助色团的作用．
当在饱和碳氢化合物中引入含有p键的不饱和基团时，会使这些化合物的最大吸收波长位移至紫外及可见光区，这种不饱和基团成为生色团．例如，CH2CH2的最大吸收波长位于171nm处，而乙烷则位于远紫外区．
７.异丙叉丙酮有两种异构体：
CH3-C（CH3）=CH-CO-CH3及CH2=C（CH3）-CH2-CO-CH3．它们的紫外吸收光谱为:
（a）最大吸收波长在235nm处，emax=12000L.mol-1.cm-1;
（b）220nm以后没有强吸收．如何根据这两个光谱来判断上述异构体？
试说明理由．
（a）为a,b-不饱和酮，即第一种异构体，因为该分子中存在两个双键的pp共轭体系，吸收峰波长较长，而（b）在220nm以后无强吸收，说明分子中无K吸收带．故为第二中异构体．
9.试估计下列化合物中哪一种化合物的lmax最大，哪一种化合物的lmax最小，为什么？
.
（b）>
（a）>
（c）
（b）中有两个共轭双键，存在K吸收带，（a）中有两个双键，而（c）中只有一个双键．
【第二章】
6.试述速率方程中A,B,C三项的物理意义.H-u曲线有何用途?
曲线的形状主要受那些因素的影响?
参见教材P14-16
A称为涡流扩散项,B为分子扩散项，C为传质阻力项。
下面分别讨论各项的意义：
（1）涡流扩散项A气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动方向，使试样组分在气相中形成类似“涡流”的流动，因而引起色谱的扩张。
由于A=2λdp，表明A与填充物的平均颗粒直径dp的大小和填充的不均匀性λ有关，而与载气性质、线速度和组分无关，因此使用适当细粒度和颗粒均匀的担体，并尽量填充均匀，是减少涡流扩散，提高柱效的有效途径。
（2）分子扩散项B/u由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以“塞子”的形式存在于柱的很小一段空间中，在“塞子”的前后（纵向）存在着浓差而形成浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向扩散。
而B=2rDg
r是因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数（弯曲因子），Dg为组分在气相中的扩散系数。
分子扩散项与Dg的大小成正比，而Dg与组分及载气的性质有关：
相对分子质量大的组分，其Dg小,反比于载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根，所以采用相对分子质量较大的载气（如氮气），可使B项降低，Dg随柱温增高而增加，但反比于柱压。
弯曲因子r为与填充物有关的因素。
（3）传质项系数CuC包括气相传质阻力系数Cg和液相传质阻力系数C1两项。
所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相表面的过程，在这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。
这种过程若进行缓慢，表示气相传质阻力大，就引起色谱峰扩张。
对于填充柱：
液相传质过程是指试样组分从固定相的气液界面移动到液相内部，并发生质量交换，达到分配平衡，然后以返回气液界面的传质过程。
这个过程也需要一定时间，在此时间，组分的其它分子仍随载气不断地向柱口运动，这也造成峰形的扩张。
液相传质阻力系数C1为：
对于填充柱，气相传质项数值小，可以忽略。
由上述讨论可见，范弟姆特方程式对于分离条件的选择具有指导意义。
它可以说明，填充均匀程度、担体粒度、载气种类、载气流速、柱温、固定相液膜厚度等对柱效、峰扩张的影响。
用在不同流速下的塔板高度H对流速u作图，得H-u曲线图。
在曲线的最低点，塔板高度H最小（H最小）。
此时柱效最高。
该点所对应的流速即为最佳流速u最佳，即H最小可由速率方程微分求得：
当流速较小时，分子扩散（B项）就成为色谱峰扩张的主要因素，此时应采用相对分子质量较大的载气（N2，Ar），使组分在载气中有较小的扩散系数。
而当流速较大时，传质项（C项）为控制因素，宜采用相对分子质量较小的载气（H2,He），此时组分在载气中有较大的扩散系数，可减小气相传质阻力，提高柱效。
16.色谱定性的依据是什么?
主要有那些定性方法?
根据组分在色谱柱中保留值的不同进行定性.
主要的定性方法主要有以下几种:
（1）直接根据色谱保留值进行定性
（2）利用相对保留值r21进行定性（3）混合进样（4）多柱法（5）保留指数法（6）联用技术（7）利用选择性检测器
18.色谱定量分析中,为什么要用定量校正因子?
在什么条件下可以不用校正因子?
在利用归一化法分析校正因子相同的物质,如同系物中沸点相近的组分测定,可不考虑校正因子;
同时使用内标和外标标准曲线法时,可以不必测定校正因子
19.有哪些常用的色谱定量方法?
试比较它们的优缺点和适用情况？
（1）．外标法外标法是色谱定量分析中较简易的方法．该法是将欲测组份的纯物质配制成不同浓度的标准溶液。
使浓度与待测组份相近。
然后取固定量的上述溶液进行色谱分析．得到标准样品的对应色谱团，以峰高或峰面积对浓度作图．这些数据应是个通过原点的直线．分析样品时，在上述完全相同的色谱条件下，取制作标准曲线时同样量的试样分析、测得该试样的响应讯号后．由标谁曲线即可查出其百分含量．
此法的优点是操作简单，因而适用于工厂控制分析和自动分析；
但结果的准确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性．
（2）．内标法当只需测定试样中某几个组份．或试样中所有组份不可能全部出峰时，可采用内标法．具体做法是：
准确称取样品，加入一定量某种纯物质作为内标物，然后进行色谱分析．根据被测物和内标物在色谱图上相应的峰面积（或峰高））和相对校正因子．求出某组分的含量．
内标法是通过测量内标物与欲测组份的峰面积的相对值来进行计算的，因而可以在—定程度上消除操作条件等的变化所引起的误差．
内标法的要求是：
内标物必须是待测试样中不存在的；
内标峰应与试样峰分开，并尽量接近欲分析的组份．
内标法的缺点是在试样中增加了一个内标物，常常会对分离造成一定的困难。
（3）．归一化法归一化法是把试样中所有组份的含量之和按100％计算，以它们相应的色谱峰面积或峰高为定量参数．通过下列公式计算各组份含量：
由上述计算公式可见，使用这种方法的条件是：
经过色谱分离后、样品中所有的组份都要能产生可测量的色谱峰．·
该法的主要优点是：
简便、准确；
操作条件（如进样量，流速等）变化时，对分析结果影响较小．这种方法常用于常量分析，尤其适合于进样量很少而其体积不易准确测量的液体样品．
（1）从图中可以看出，tR2=17min,Y2=1min,
所以；
n=16（-tR2/Y2）2=16×
172=4624
（2）t’R1=tR1-tM=14-1=13min
t”R2=tR2–tM=17-1=16min
相对保留值a=t’R2/t’R1=16/13=1.231
根据公式：
L=16R2[（1.231/（1.231-1）]2Heff
通常对于填充柱，有效塔板高度约为0.1cm,代入上式，得：
L=102.2cm≃1m
22.分析某种试样时，两个组分的相对保留值r21=1.11,柱的有效塔板高度H=1mm，需要多长的色谱柱才能完全分离？
（即R=1.5）
根据公式
得L=3.665m
25.丙烯和丁烯的混合物进入气相色谱柱得到如下数据：
组分
保留时间/min
峰宽/min
空气
丙烯（P）
丁烯（B）
0.5
3.5
4.8
0.2
0.8
1.0
计算：
（1）丁烯的分配比是多少？
（2）丙烯和丁烯的分离度是多少
（1）kB=t’R（B）/tM=（4.8-0.5）/0.5=8.6
（2）R=[tR（B）-tR（P）]×
2/（YB+YP）=（4.8-3.5）×
２／（1.0+0.8）
=1.44
26.某一气相色谱柱，速率方程中A,B,C的值分别为0.15cm,0.36cm2.s-1和4.3×
10-2s，计算最佳流速和最小塔板高度。
uopt=（B/C）1/2=（0.36/4.3×
10-2）1/2=2.89cm.s-1
Hmin=A+2（BC）1/2=0.15+2×
（0.36×
4.3×
10-2）1/2=0.40cm
27.在一色谱柱上，测得各峰的保留时间如下：
辛烷
壬烷
未知峰
tR/min
０.６
13.9
17.9
15.4
求未知峰的保留指数
将有关数据代入公式得：
I=[（log14.8–log13.3）/（log17.3-log13.3）+8]×
100=840.64
29.测得石油裂解气的气相色谱图（前面四个组分为经过衰减1/4而得到），经测定各组分的f值并从色谱图量出各组分峰面积为：
出峰次序
甲烷
二氧化碳
乙烯
乙烷
丙烯
丙烷
峰面积
校正因子f
34
0.84
214
0.74
4.5
1.00
278
77
1.05
250
1.28
47.3
1.36
用归一法定量，求各组分的质量分数各为多少？
故：
CH4,CO2,C2H4,C2H6,C3H6,C3H8的质量分数分别为：
wCH4=（214×
0.74×
4/2471.168）×
100%=25.63%
wCO2=（4.5×
1.00×
100%=0.73%
wC2H4=（278×
4×
1.00/2471.168）×
100%=45.00%
wC2H6=（77×
4×
1.05/2471.168）×
100%=13.09%
wC3H6=（250×
1.28/2471.168）×
100%=12.95%
wC3H8=（47.3×
1.36/2471.68）×
100%=2.60%
【第四章】
2.何谓指示电极及参比电极?
试各举例说明其作用.
指示电极:
用来指示溶液中离子活度变化的电极,其电极电位值随溶液中离子活度的变化而变化,在一定的测量条件下,当溶液中离子活度一定时,指示电极的电极电位为常数.例如测定溶液pH时,可以使用玻璃电极作为指示电极,玻璃电极的膜电位与溶液pH成线性关系,可以指示溶液酸度的变化.
参比电极:
在进行电位测定时,是通过测定原电池电动势来进行的,电动势的变化要体现指示电极电位的变化,因此需要采用一个电极电位恒定,不随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化的电极作为基准,这样的电极就称为参比电极.例如,测定溶液pH时,通常用饱和甘汞电极作为参比电极.
5.（不做）直接电位法的主要误差来源有哪些?
应如何减免之?
误差来源主要有:
（1）温度,主要影响能斯特响应的斜率,所以必须在测定过程中保持温度恒定.
（2）电动势测量的准确性.一般,相对误差%=4nDE,因此必须要求测量电位的仪器要有足够高的灵敏度和准确度.
（3）干扰离子,凡是能与欲测离子起反应的物质,能与敏感膜中相关组分起反应的物质,以及影响敏感膜对欲测离子响应的物质均可能干扰测定,引起测量误差,因此通常需要加入掩蔽剂,必要时还须分离干扰离子.
（4）另外溶液的pH,欲测离子的浓度,电极的响应时间以及迟滞效应等都可能影响测定结果的准确度.
9.当下述电池中的溶液是pH等于4.00的缓冲溶液时,在298K时用毫伏计测得下列电池的电动势为0.209V:
玻璃电极│H+（a=x）‖饱和甘汞电极
当缓冲溶液由三种未知溶液代替时,毫伏计读数如下:
（a）0.312V;
（b）0.088V;
（c）-0.017V.试计算每种未知溶液的pH.
根据公式
（a）pH=4.00+（0.312-0.209）/0.059=5.75
同理:
（b）pH=1.95
（c）pH=0.17V
10.设溶液中pBr=3,pCl=1.如用溴离子选择性电极测定Br-离子活度,将产生多大误差?
已知电极的选择性系数KBr-,Cl-=6×
10-3
已知
将有关已知条件代入上式得:
E%=6×
10-3×
10-1/10-3×
100=60%
11.某钠电极,其选择性系数KNa+,H+=30.如用此电极测定pNa等于3的钠离子溶液,并要求测定误差小于3%,则试液的pH必须大于多少?
30×
aH+/10-3<
0.03
aH+<
10-6故:
pH>
6
12.用标准加入法测定离子浓度时,于100mL铜盐溶液中加入1mL0.1mol.L-1Cu（NO3）2后,电动势增加4mV,求铜的原来总浓度.
已知:
Cx=2.73×
10-3mol.L-1
【第五章】
５．残余电流产生的原因是什么？
它对极谱分析有什么影响？
残余电流的产生主要有两个原因，一为溶液中存在微量的可以在电极上还原的杂质，二为充电电流引起．
它对极谱分析的影响主要是影响测定的灵敏度．
６．极谱分析用作定量分析的依据是什么？
有哪几种定量方法？
如何进行？
根据极谱扩散电流方程式：
id=607nD1/2m2/3t1/6C,当温度、底液及毛细管特性不变时，极限扩散电流与浓度成正比，这既是极谱定量分析的依据。
极谱定量方法通常有直接比较法，标准曲线法，标准加入法等三种。
（2）绘制标准曲线，然后在
相同条件下测定未知液，再
从工作曲线上找出其浓度
８．方波极谱为什么能消除电容电流？
根据方波电流产生的机制，方波电压通过电解池产生的电容电流随时间而很快地衰减，即：
因此，只要时间足够长，就可以将
电容电流衰减至最小，甚至可以忽略不计．
９（不做）．比较方波极谱及脉冲极谱的异同点．
充电电流限制了交流极谱灵敏度的提高，将叠加的交流正弦波该为方波，使用特殊的时间开关，利用充电电流随时间很快衰减的特性（指数特性），在方波出现的后期，记录交流极化电流信号，而此时电容电流已大大降低，故方波极谱的灵敏度比交流极谱要高出两个数量级．
方波极谱基本消除了充电电流，将灵敏度提高到10-7mol.L-1以上，但灵敏度的进一步提高则受到毛细管噪声的影响．脉冲极谱是在滴汞电极的每一滴汞生长后期，叠加一个小振幅的周期性脉冲电压，在脉冲电压后期记录电解电流．由于脉冲极谱使充电电流和毛细管噪声电流都得到了充分衰减，提高了信噪比，使脉冲极谱成为极谱方法中测定灵敏度最高的方法之一．根据施加电压和记录电流方式的不同，脉冲极谱分为常规脉冲极谱和微分脉冲极谱两种．
13.3.000g锡矿试样以Na2O2熔融后溶解之,将溶液转移至250mL容量瓶,稀释至刻度.吸取稀释后的试液25mL进行极谱分析,测得扩散电流为24.9mA.然后在此液中加入5mL浓度为6
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