分析化学第七版李发美主编仪器分析部分习题答案.docx
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分析化学第七版李发美主编仪器分析部分习题答案
电位法及永停滴定法
1．在25℃，将pH玻璃电极和饱和甘汞电极浸入pH=6.87的标准缓冲溶液中，测得电动势为0.386V；测定另一未知试液时，测得电动势为0.508V。
计算未知试液的pH。
2.若KH+,Na+=1×10-15，这意味着提供相同电位时，溶液中允许Na+浓度是H+浓度的多少倍？
若Na+浓度为1.0mol/L时，pH=13.00的溶液所引起的相对误差是多少？
（1）KH+,Na+=1×10-15时，意味着干扰离子Na+的活度比被测离子H+的活度高1×1015倍时，两者才产生相同的电位。
（2）
3．某钙离子选择电极的选择系数KCa2+,Na+=0.0016，测定溶液中Ca2+离子的浓度，测得浓度值为2.8×10-4mol/L，若溶液中存在有0.15mol/L的NaCI，计算：
①由于NaCl的存在，产生的相对误差是多少?
②若要使相对误差减少到2％以下，NaCl的浓度不能大于多少?
若要使相对误差减少到2％以下，则
解得NaCl的浓度不能大于0.059mol/L
4．用下列电池按直接电位法测定草酸根离子浓度。
Ag│AgCl（固）│KCl（饱和┊┊（未知浓度）│Ag2C2O4（固）│Ag
（1）推导出pC2O4和电池电动势之间的关系式（Ag2C2O4的溶度积Ksp=2.95×10－11）
（2）若将一未知浓度的草酸钠溶液置入此电解池，在25℃测得电池电动势为0.402V，Ag-AgCl电极为负极。
计算未知溶液的pC2O4值。
（已知
=+0.1990V，
＝＋0.7995V）
5、下列电池的电动势为0.460V，计算反应M2++4Y-⇔MY42－生成配合物MY42－的稳定常数KMY42－。
（φθM2+/M=+0.0221V）。
M|M2+（0.0400mol/L）,Y－（0.400mol/L）||SHE（标准氢电极）。
由配合平衡知：
6．用氟离子电极测定饮用水中F一含量时，取水样20.00ml，加总离子强度调节缓冲液20.00ml，测得电动势为140.0mV；然后在此溶液中加入浓度为1.00×10-2mol/L的氟标准溶液1.00m1，测得电动势为120.0mV。
若氟电极的响应斜率为58.5mV/pF，求1L饮用水中F一的质量。
Cx=3.99×10-4mol/L
7．下面是用NaOH标准溶液（0.1250mol/L）滴定50.00ml某一元弱酸的部分数据表。
体积（ml）
0.00
4.00
8.00
20.00
36.00
39.20
pH
2.40
2.86
3.21
3.81
4.76
5.50
体积（ml）
39.92
40.00
40.08
40.80
41.60
pH
6.51
8.25
10.00
11.00
11.24
（1）绘制滴定曲线；
（2）绘制△pH/△V-
曲线；（3）绘制△2pH/△V2-V曲线；（4）计算该酸溶液的浓度；（5）计算弱酸的离解常数Ka。
（0.1000mol/L，1.57×10－4）
（2）
V（ml）
pH
ΔpH
ΔV
ΔpH/ΔV
0.00
2.40
0.46
4.00
1.15
2.00
-1.06
4.00
-0.27
4.00
2.86
0.35
4.00
0.0875
6.00
8.00
3.21
-0.04
12.00
-0.0033
0.60
12.00
0.05
14.00
20.00
3.81
0.01
14.00
0.00071
0.95
16.00
0.06
28.00
36.00
4.76
0.17
9.6
0.018
0.74
3.20
0.23
37.60
39.20
5.50
0.87
1.96
0.44
1.01
0.92
1.10
39.56
39.92
6.51
20.4
0.40
51
1.72
0.08
21.50
39.96
40.00
8.23
0.63
0.08
7.87
1.77
0.08
22.13
40.04
40.08
10.00
－20.73
0.40
-51.82
1.00
0.72
1.40
40.44
40.80
11.00
－1.1
0.76
-1.45
0.24
0.80
0.3
41.20
41.60
11.24
（40.08－39.92）:
（－51.82－51）=（VX－39.92）:
（0－51）解得VX=40.00mL
Cx=CNaOH·Vx/V酸=0.1250×40.00/50.00=0.1000mol/L
由半中和点体积20.00ml对应的pH即为该酸的pKa值，因此
有pKa=3.81Ka=1.57×10-4
8．农药保棉磷（C12H16O3PS2N3=345.36）在强碱性溶液中按下式水解。
水解产物邻氨基苯甲酸，在酸性介质中可用NaNO2标准溶液进行重氮化滴定。
滴定终点以永停滴定法指示。
今称取油剂试样0.4510g，置于50ml容量瓶中，溶于苯，并用苯稀释至刻度，摇匀。
移取溶液10.00ml置于200ml分液漏斗中，加入20mlKOH溶液（1mol/L）水解，待水解反应完全后，用苯或氯仿萃取分离掉水解反应生成的干扰物质。
将水相移入200ml烧杯中，插入两支铂电极，外加~50mV电压，用0.01010mol/L的NaNO2滴定，测量部分数据如下表：
求保棉磷的百分含量。
NaNO2体积（ml）
5.00
10.00
15.00
17.50
18.50
19.50
20.05
20.10
20.15
电流（10－9A）
1.3
1.3
1.4
1.4
1.5
1.5
30.0
61.0
92.0
电流增加实验点连线和体积轴交于Vsp=20.00ml，即为滴定终点消耗NaNO3标准溶液的体积。
光学分析法概论
1、光学分析法有哪些类型。
基于辐射的发射建立的发射光谱分析法、火焰光度分析法、分子发光分析法、放射分析法等；基于辐射的吸收建立的UV-Vis光度法、原子吸收光度法、红外光谱法、核磁共振波谱法等；基于辐射的散射建立的比浊法、拉曼光谱法；基睛辐射的折射建立的折射法、干涉法；基于辐射的衍射建立的X-射线衍射法、电子衍射法等；基于辐射的旋转建立的偏振法、旋光法、圆二色光谱法等。
2、吸收光谱法和发射光谱法有何异同？
吸收光谱法为当物质所吸收的电磁辐射能由低能态或基态跃迁至较高的能态（激发态），得到的光谱
发射光谱法为物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子，当从激发态过渡到低能态或基态时产生的光谱。
3、什么是分子光谱法？
什么是原子光谱法？
原子光谱法：
是由原子外层或内层电子能级的变化产生的光谱，它的表现形式为线光谱。
属于这类分析方法的有原子发射光谱法、原子吸收光谱法，原子荧光光谱法以及X射线荧光光谱法等。
分子光谱法：
是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的光谱，表现形式为带光谱。
属于这类分析方法的有紫外-可见分光光度法，红外光谱法，分子荧光光谱法和分子磷光光谱法等。
4、简述光学仪器三个最基本的组成部分及其作用。
辐射源（光源）：
提供电磁辐射。
波长选择器：
将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。
检测器：
将光信号转换成电信号。
5、简述常用的分光系统的组成以及各自作用特点。
分光系统的作用是将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。
分光系统又分为单色器和滤光片。
单色器由入射狭缝和出射狭缝、准直镜以及色散元件，如棱镜或光栅等组成。
棱镜：
色散作用是基于构成棱镜的光学材料对不同波长的光具有不同的折射率。
光栅：
利用多狭缝干涉和单狭缝衍射两者联合作用产生光栅光谱。
干涉仪：
通过干涉现象，得到明暗相间的干涉图。
滤光器是最简单的分光系统，只能分离出一个波长带或只能保证消除给定消长以上或以下的所有辐射。
6、简述常用辐射源的种类典型的光源及其使用范围。
紫外－可见分光光度法
1．什么叫选择吸收？
它和物质的分子结构有什么关系？
物质对不同波长的光吸收程度不同，往往对某一波长（或波段）的光表现出强烈的吸收。
这时称该物质对此波长（或波段）的光有选择性的吸收。
由于各种物质分子结构不同，从而对不同能量的光子有选择性吸收，吸收光子后产生的吸收光谱不同，利用物质的光谱可作为物质分析的依据。
2．Lambert-Beer定律的物理意义是什么？
为什么说Beer定律只适用于单色光？
浓度C和吸光度A线性关系发生偏离的主要因素有哪些？
朗伯－比耳定律的物理意义：
当一束平行单色光垂直通过某溶液时，溶液的吸光度A和吸光物质的浓度c及液层厚度l成正比。
Beer定律的一个重要前提是单色光。
也就是说物质对单色光吸收强弱和吸收光物质的浓度和厚度有一定的关系。
物质对不同的单色光选择吸收，具有不同的吸收能力，非单色光吸收强弱和物质的浓度关系不确定，不能提供准确的定性定量信息。
浓度C和吸光度A线性关系发生偏离的主要因素
（1）化学因素：
溶液中发生电离、酸碱反应、配位及缔合反应而改变吸光物质的浓度等导致偏离Beer定律。
减免：
选择合适的测定条件和测定波长
（2）光学因素：
非单色光的影响。
减免：
选用较纯的单色光；选max的光作为入射光
杂散光的影响。
减免：
选择远离末端吸收的波长测定
散射光和反射光：
减免：
空白溶液对比校正。
非平行光的影响：
减免：
双波长法
（3）透光率测量误差：
仪器的噪音（电路元件性能不稳定造成的读数的波动）
减免：
控制适宜的吸光度（读数范围），使0.23．说明双波长消去法的原理和优点。
怎样选择λ1和λ2？
原理：
a和b两种物质的吸收光谱完全重叠，欲消除b组分的干扰直接测定a组分。
首先要选择采用两个测定波长λ1和λ2，测出在两波长处的吸光度，依据吸光度的加和性列式，然后计算混合物在两个波长λ1和λ2处的总吸光度的差值△A来求算出待测组分a的含量。
优点：
该方法测混合物时，可不经分离直接测定待测组分。
选择两个测定波长的原则
1）使干扰组分（待消除组分）在这两个波长具有相同的吸光度A1b、A2b；
2）使待测组分a这两个波长ΔAa足够大。
4．卡巴克洛的摩尔质量为236，将其配成每100ml含0.4962mg的溶液，盛于1cm吸收池中，在λmax为355nm处测得A值为0.557，试求其
及ε值。
（
=1123，ε=2.65⨯104）
5．称取维生素C0.05g溶于100ml的0.005mol/L硫酸溶液中，再准确量取此溶液2.00ml稀释至100ml，取此溶液于1cm吸收池中，在λmax245nm处测得A值为0.551，求试样中维生素C的百分含量。
（
245nm=560） （98.4%）
6．将2.481mg的某碱（BOH）的苦味酸（HA）盐溶于100ml乙醇中，在1cm的吸收池中测得其380nm处吸光度为0.598，已知苦味酸的摩尔质量为229，求该碱的摩尔质量。
（已知其摩尔吸光系数ε为2⨯104）
7．有一化合物在醇溶液中的λmax为240nm，其ε为1.7⨯104，摩尔质量为314.47。
试问配制什么样浓度（g/100ml）测定含量最为合适。
（3.70⨯10-4~1.48⨯10-3，最佳8.03⨯10-4）
吸光度在0.2~0.7之间时为分光光度法的最适宜范围。
设l=1cm
8．金属离子M+和配合剂X-形成配合物MX，其它种类配合物的形成可以忽略，在350nm处MX有强烈吸收，溶液中其它物质的吸收可以忽略不计。
包含0.000500mol/LM+和0.200mol/LX-的溶液，在350nm和1cm比色皿中，测得吸光度为0.800；另一溶液由0.000500mol/LM+和0.0250mol/LX-组成，在同样条件下测得吸光度为0.640。
设前一种溶液中所有M+均转化为配合物，而在第二种溶液种并不如此，试计算MX的稳定常数。
（K稳=163）
9．K2CrO4的碱性溶液在372nm有最大吸收。
已知浓度为3.00⨯10-5mol/L的K2CrO4碱性溶液，于1cm吸收池中，在372nm处测得T=71.6%。
求（a）该溶液吸光度；（b）K2CrO4溶液的εmax；（c）当吸收池为3cm时该溶液的T%。
（A=0.145，εmax=4833，T=36.73%）
10．精密称取VB12对照品20mg，加水准确稀释至1000ml，将此溶液置厚度为1cm的吸收池中，在λ＝361nm处测得其吸收值为0.414，另有两个试样，一为VB12的原料药，精密称取20mg，加水准确稀释至1000ml，同样在l=1cm，λ＝361nm处测得其吸光度为0.400。
一为VB12注射液，精密吸取1.00ml，稀释至10.00ml，同样测得其吸光度为0.518。
试分别计算VB12原料药及注射液的含量。
11．有一A和B两化合物混合溶液，已知A在波长282nm和238nm处的吸光系数
值分别为720和270；而B在上述两波长处吸光度相等。
现把A和B混合液盛于1.0cm吸收池中，测得λmax282nm处的吸光度为0.442；在λmax238nm处的吸光度为0.278，求A化合物的浓度（mg/100ml）。
12．配制某弱酸的HCl0.5mol/L、NaOH0.5mol/L和邻苯二甲酸氢钾缓冲液（pH=4.00）的三种溶液，其浓度均为含该弱酸0.001g/100ml。
在λmax=590nm处分别测出其吸光度如表。
求该弱酸pKa。
pH
A（λmax590nm）
主要存在形式
4
0.430
[HIn]和[In-]
碱
1.024
[In-]
酸
0.002
[HIn]
13．有一浓度为2.00⨯10-3mol/L的有色溶液，在一定波长处，于0.5cm的吸收池中测得其吸收度为0.300，如果在同一吸收波长处，于同样的吸收池中测得该物质的另一溶液的百分透光率为20%，则此溶液的浓度为多少？
（4.66⨯10-3mol/L）
14．含有Fe3+的某药物溶解后，加入显色剂KSCN溶液，生成红色配合物，用1.00cm吸收池在分光光度计420nm波长处测定，已知该配合物在上述条件下ε值为1.8⨯104，如该药物含Fe3+约为0.5%，现欲配制50ml试液，为使测定相对误差最小，应称取该药多少克？
（Fe=55.85）（0.0135g）
当A=0.434时，测定结果的相对误差最小
15．精密称取试样0.0500g，置250ml量瓶中，加入0.02mol/LHCl溶解，稀释至刻度。
准确吸取2ml，稀释至100ml，以0.02mol/LHCl为空白，在263nm处用1cm吸收池测得透光率为41.7%，其摩尔吸收系数为12000，被测物摩尔质量为100.0，试计算
（263nm）和试样的百分含量。
荧光分析法
1.荧光和磷光的发生机制有何不同？
什么条件下可观察到磷光？
荧光是当电子从第一激发单重态S1的最低振动能级回到基态S0各振动能级所产生的光辐射。
磷光是当受激电子降到S1的最低振动能级后，未发射荧光，而是经过系间窜跃到T1振动能级，经振动驰豫到T1最低振动能级，从T1最低振动能级回到基态的各个振动能级所发射的光辐射。
室温条件下很少呈现荧光，只有通过冷冻或固定化而减少外转换才能检测到磷光。
2．如何区别荧光、磷光、瑞利光和拉曼光？
如何减少散射光对荧光测定的干扰？
荧光：
是某些物质吸收一定的紫外光或可见光后，基态分子跃迁到激发单线态的各个不同能级，然后经过振动弛豫回到第一激发态的最低振动能级，在发射光子后，分子跃迁回基态的各个不同振动能级。
这时分子发射的光称为荧光。
荧光的波长比原来照射的紫外光的波长更长。
磷光：
是有些物质的激发分子通过振动弛豫下降到第一激发态的最低振动能层后，经过体系间跨越至激发三重态的高振动能层上，再通过振动弛豫降至三重态的最低振动能层，然后发出光辐射跃迁至基态的各个振动能层．这种光辐射称为磷光。
磷光的波长比荧光更长。
瑞利光：
光子和物质分子发生弹性碰撞时．不发生能量的交换，仅是光子运动的方向发生改变，这种散射光叫做瑞利光，其波长和入射光相同。
拉曼光：
光子和物质分子发生非弹性碰撞时，在光子运动方向发生改变的同时，光子和物质分子发生能量交换，使光于能量发生改变。
当光子将部分能量转给物质分子时，光子能量减少，波长比入射光更长；当光子从物质分子得到能量时，光子能量增加，波氏比入射光为短。
这两种光均称为拉曼光。
为了消除瑞利光散射的影响，荧光的测量通常在和激发光成直角的方向上进行，并通过调节荧光计的狭缝宽度来消除
为消除拉曼光的影响可选择适当的溶剂和选用合适的激发光波长
3．具有哪些分子结构的物质有较高的荧光效率？
（1）长共轭结构：
如含有芳香环或杂环的物质。
（2）分子的刚性和共平面性：
分子的刚性和共平面性越大，荧光效率就越大，并且荧光波长产生长移。
（3）取代基：
能增加分子π电子共轭程度的取代基，常使荧光效率提高，如-NH2、-OH、-OCH3、-CN等。
4．可通过哪些技术提高荧光分析法的灵敏度和选择性？
（1）激光诱导荧光分析。
（2）时间分辨荧光分析。
（3）同步荧光分析。
（4）胶束增敏荧光分析。
5．请设计两种方法测定溶液Al3+的含量。
（一种化学分析方法，一种仪器分析方法）
配位滴定：
利用铝和EDTA的配位反应进行滴定分析，因铝和EDTA的反应速率比较缓慢，而且铝对指示剂有封蔽作用，因此铝的测定一般用EDTA作为标准溶液，返滴定法或置换滴定法测定。
仪器分析法：
利作铝离子和有机试剂如桑色素组成能发荧光的配合物，通过检测配合物的荧光强度以来测定铝离子的含量。
另可采用原子吸收分光光度法或原子发射光谱法进行测定。
6．一个溶液的吸光度为0.035，试计算式（12∙5）括号中第二项和第一项之比。
红外吸收光谱法
7．某物质分子式为C10H10O。
测得红外吸收光谱如图。
试确定其结构。
U=（2+2*10－10）/2=6可能含有苯环
波数
归属
结构信息
3320
羟基ν（O-H）
O-H
2985
甲基伸缩振动νas（CH3）
CH3
2165
ν（C≡O）
C≡O
1600,1460
芳环骨架C=C伸缩振动ν（C=C）
芳环
1450
甲基变形振动δas（CH3）
-CH3
1400
β（OH）
-OH
1230
叔丁基νC-C
1092
ν（C-O）
C-O
771
芳环碳氢变形伸缩振动γ=C-H）
芳环单取代
704
环变形振动δs（环）
根据以上分析，可知其结构
8．某未知物的分子式为C7H9N，测得其红外吸收光谱如图，试通过光谱分析推断其分子结构。
U=（2+2*7+1-9）/2=4可能含有苯环
波数
归属
结构信息
3520，3430，3290
胺ν（-NH）
-NH2
3030
芳环碳氢伸缩振动ν（AR-H）
AR-H
2925
甲基伸缩振动νas（CH3）
CH3
1622
伯胺面内弯曲β（NH）
-NH2
1588；1494
芳环骨架C=C伸缩振动ν（C=C）
芳环
1471
甲基变形振动δas（CH3）
-CH3
1380
甲基变形振动δs（CH3）
-CH3
1303，1268
胺ν（-C-N）
748
芳环碳氢变形伸缩振动γ=C-H）
芳环临二取代
根据以上分析，可知其结构
9．某未知物的分子式为C10H12O，试从其红外光谱图推出其结构。
U=（2+2*7+1-9）/2=4可能含有苯环
波数
归属
结构信息
3060，3030
芳环碳氢伸缩振动ν（AR-H）
AR-H
2960，2870
甲基伸缩振动νas（CH3）
CH3
2820，2720
νC-H（O）
-CHO
1700
νC=O
-C=O
1610；1570，1500
芳环骨架C=C伸缩振动ν（C=C）
共轭芳环
1460
甲基变形振动δas（CH3）
-CH3
1390，1365
甲基变形振动δs（CH3）
-CH3
830
芳环碳氢变形伸缩振动γ=C-H）
芳环对位二取代
根据以上分析，可知其结构
原子吸收分光光度法
1．原子吸收分光光度法中，为什么要求用锐线光源？
原子吸收法的定量依据使比尔定律，而比尔定律只适应于单色光，并且只有当光源的带宽比吸收线的宽度窄时，吸光度和浓度的线性关系才成立。
因为大多数元素的吸收线的半宽度为10－3nm左右，即使使用一个质量很好的单色器，其所提供的有效带宽也要明显大于原子吸收线的宽度。
若采用连续光源和单色器分光的方法测定原子吸收则不可避免的出现非线性校正曲线，且灵敏度也很低。
原子吸收分光光度法采用峰值吸收代替积分吸收，对光源的基本要求是光源发射线的半宽度应小于吸收线的半宽度；发射线中心频率恰好和吸收线中心频率V0相重合。
只有使用锐线光源才能符合要求。
2.简述发射线和吸收线的轮廓对原子吸收分光光度分析的影响。
发射线和吸收线的谱线轮廓对原子吸收分光光度分析的灵敏度和校正曲线的线性关系都有明显影响。
（1）当发射线宽度﹤吸收线宽度时，吸收完全，灵敏度高，校正曲线线性好，准确度高。
（2）当发射线宽度﹥吸收线宽度时，吸收不完全，灵敏度低，校正曲线线性差，准确度差。
（3）发射线和吸收线轮廓有显著位移时，吸收最不完全，灵敏度最低，校正曲线线性最差，准确度最差。
3．计算激发态和基态原子数之比。
4．原子吸收分光光度法测定镁灵敏度时，若配制浓度为2ug/ml的水溶液，测得其透光度为50%，试计算镁的灵敏度。
0.0292ug/ml/1%）
5．用标准加入法测定一无机试样溶液中镉的浓度，各试液在加入镉对照品溶液后，用水稀释至50ml，测得吸光度如下，求试样中镉的浓度。
（0.574mg/L）
序号
试液（ml）
加入镉对照品溶液（l0
/ml）的毫升数
吸光度
稀释后浓度（
/ml）
1
20
0
0.042
0.00
2
20
1
0.080
0.20
3
20
2
0.116
0.40
4
20
4
0.190
0.80
（1）计算出稀释后的浓度（10×V）/50
数据线性拟合得线性方程为：
A=0.1846c+0.0424
外推当A=0时，代入线性方程得c=－0.2297
cx=0.2297×50/20=0.574mg/L
6．用原子吸收分光光度法测定自来水中镁的含量。
取一系列镁对照品溶液（1
/ml）及自来水样于50ml量瓶中，分别加入5%锶盐溶液2ml后，用蒸馏水稀释至刻度。
然后和蒸馏水交替喷雾测定其吸光度。
其数据如下所示，计算自来水中镁的含量（mg/L）。
（0.095mg/L）
1
2
3
4
5
6
7
镁对照品溶液（ml）
吸光度
0.00
0.043
1.00
0.092
2.00
0.140
3.00
0.187
4.00
0.234
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