仪器分析课习题e.docx

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仪器分析课习题e

仪器分析课习题

第一章电磁辐射根底

1对以下单位进行换算：

ÅX射线的波数〔cm-1〕×107）

×1014）

〔3〕3300cm-1波数的波长〔nm〕〔3030〕

Å相应的能量〔eV〕〔2.11〕

2写出以下各种跃迁所需的能量范围〔eV〕

〔1〕原子内层电子跃迁（1.2×102×106）

〔2〕原子外层电子跃迁〔6.）

〔3〕分子的电子跃迁〔6.2-1.7）

〔4〕分子振动能级跃迁〔0.5-0.02）

〔5〕分子转动能级跃迁（2×10-2-4×10-7）

3某种玻璃的折射率为1.7000,求光在此玻璃介质中的传播速度.

×1010cm/s）

4辐射通过空气与玻璃界面时,其反射损失大约有多少?

（～4%）

5解释以下名词

（1）单重态与三重态

（2）原子荧光与分子荧光

（3）选择跃迁与禁阻跃迁（4）激发电位与共振电位

6说明光谱项符号和能级图的意义

7用光谱项符号写出Mg2852Å（共振线）的跃迁（31S0-31P1）

8以下哪种跃迁不能产生,为什么?

（1）31S0-31P1

（2）31S0-31D2

（3）33P2-33D3（4）43S1-43P1（31S0-31D2）

第二章原子发射光谱分析法

1解释以下名词

（1）激发电位和电离电位;

（2）原子线和离子线;

（3）共振线和共振电位;

（4）等离子体;

（5）谱线的自吸.

2计算Å和NaÅ的激发电位（eV）（3.78,2.10）

3谱线自吸对光谱分析有什么影响?

4说明影响原子发射光谱分析中谱线强度的主要因素.

5阐述原子发射光谱定性分析的原理,怎样选择摄谱法定性分析时的主要工作条件.

6光谱定性分析摄谱时,为什么要用哈德曼光栏?

7推导摄谱法原子发射光谱定量分析的根本关系式.

8选择分析线应根据什么原那么?

铅线波长/Å激发电位/eV

10说明选择内标元素及内标线的原那么?

11说明缓蚀剂在矿石定量分析中所起的作用?

12采用K4047.20Å作分析线时,受Fe4045.82Å和弱氰带的干扰,可用何种物质消除此干扰?

13为什么在碳电极直流电弧光源中采用惰性气氛?

14分析以下试样应选用什么光源:

（1）矿石的定性、半定量；

（2）合金中的铜〔～x%〕;

x-0.X%〕;

（4）污水中的Cr.Mn.Cu.Fe.V.Ti等（ppm-x%）.

15分析以下试样时应选用什么类型的光谱仪:

（1）矿石的定性、半定量；

（2）高纯Y2O3中的稀土杂质元素;

（3）卤水中的微量铷、铯.

16说明乳剂特性曲线的制作及其在光谱定性和定量分析中的作用.

17简述ICP光源的特点及应用.

18试比拟摄谱法与光电法.

19绘出原子发射光谱仪的方框图,并指出各部件的具体名称及主要作用.

20当试样量很少而又必须进行多元素测定时,应选用以下那种方法:

（1）单道ICP-AES;

（2）原子吸收光谱法;

（3）摄谱法原子发射光谱法

21假设光栅刻痕为1200条/mm,当入射光垂直照射时,求3000Å波长光的一级衍射角.（21.10）

22当一级光谱波长为5000Å时,其入射角为60°,反射角（衍射角）为-40°,此光栅的刻痕数应为多少条/mm?

（446条/mm）

23有某红外光栅（72条/mm）,当入射角为50°,反射角为20°时,其一级和二级光谱的波长为多少（um）?

（15.4,7.7）

24当某光栅（1250条/mm）的焦距为时,计算其一级和二级光谱的倒线色散率.（5Å/Å/mm）

25假设光栅宽度为50mm,刻痕数为1200条/mm,此光栅的理论分辨率应为多少?

（60000）

ÅÅ分开?

为什么?

27试对棱镜光谱与光栅光谱进行比拟.

28假设光谱工作范围为200-400nm,应选用什么材料制作棱镜和透镜,为什么?

第三章原子吸收与原子荧光光谱法

1试比拟原子吸收与分子吸收光谱法.

2解释以下名词:

（1）多普勒变宽

（2）自然宽度

（3）压力变宽（4）振子强度

（5）光谱通带

3计算在火焰温度为3000K时,Na5890Å谱线的激发态与基态原子数的比值（Pj/P0=2）.（6×10-4）

4原子吸收光度计的单色器倒线色散率为16Å/ÅÅÅ的干扰,应采取什么措施?

5采用那些措施才能检测到原子吸收信号,并说明其理由.

6简述常用原子化器的类型及其特点.

7测定人发中硒时,应选用何种火焰,并说明其理由.

8分析矿石中的锆时,应选用何种火焰,并说明其理由.

9怎样能使空心阴极灯处于最正确工作状态?

如果不处于最正确状态时,对分析工作有什么影响?

10火焰的高度和气体的比例对被测元素有什么影响,试举例说明.

11说明原子吸收光谱中产生背景的主要原因及影响.

12如何用氘灯法校正背景,此法尚存在什么问题?

13什么是原子吸收光谱分析中的化学干扰?

用哪些方法可消除此类干扰?

14在测定血清中钾时,先用水将试样稀释40倍,再参加钠盐至800ug/mL.试解释此操作的理由,并说明标准溶液应如何配制?

15指出以下原子荧光跃迁的类型（共振、非共振）

〔1〕Cu3274Å（42S1/2-42P1/2）

〔2〕Cd2288Å（51S0-51P1）

〔3〕Sn3034Å（53P1-53P0）

〔4〕As2350Å（42S3/2-42P1/2）

16试从产生原理上对原子荧光与原子发射光谱进行比拟.

17试从仪器部件及光路结构对原子与原子荧光仪进行比拟.

18欲测定下述物质,应选用哪一种原子光谱法,并说明其理由:

（1）血清中锌和镉（Zn2ug/ml,Cd0.003ug/ml〕;

（2）鱼肉中汞的测定〔xppm〕；

（3）水中砷的测定（0.xppm）；

（4）矿石中La、Ce、Pr、Nd、Sm的测定（0.00x-0.x%）；

（5）废水中Fe、Mn、Al、Ni、Co、Cr的测定（ppm-0.x%）。

19试从原理、仪器、应用三方面对原子发射、原子吸收、原子荧光光谱法进行比拟。

第四章紫外、可见分光光度法

1采用什么方法，可以区别n→∏＊和∏→∏＊跃迁类型？

2〔CH3〕3N能发生n→ó＊跃迁，其λmax为227nm〔ε900〕，试问，假设在酸中测定时，该峰会怎样变化？

为什么？

3试估计以下化合物中，何者吸收的光波最长？

何者最短？

为什么？

〔C＞A＞B〕

4某化合物的λmax己烷=305nm,其λmax乙醇=307nm，试问该吸收是由n→∏＊还是∏→∏＊跃迁引起？

〔∏→∏＊〕

5某化合物在乙醇中λmax=287nm,其在二氧六环中λmax=295nm,试问引起该吸收的跃迁为何种类型？

〔n→∏＊〕

6某化合物分子内含有四个碳原子、一个溴原子和一个双键，无210nm以上的特征紫外光谱数据，写出其结果。

〔C=C-C-C-Br〕

7莱基化氧有两种异构形式存在：

CH3-C〔CH3〕=CH-CO-CH3〔І〕和CH2=C〔CH3〕-CH2-CO-CH3〔И〕

一个在235nm处有最大吸收，εmax为12000；另一个在220nm以外无高强吸收，鉴别各属于哪一个异构体？

〔λmax=235nm，І〕

8在以下信息的根底上，说明各属于哪种异构体：

a异构体的吸收峰在228nm〔ε=14000〕，而b异构体在296nm处有一吸收带〔ε=11000〕，这两种结构是：

〔b，І；a，И〕

9如何用紫外光谱判断以下异构体：

〔a,254nm;b,219nm;c268nm;d,298nm〕

10下面两个化合物能否用紫外光谱区别？

〔A，353nm；B，303nm〕

11计算下述化合物的λmax。

〔252nm〕

12根据红外光谱及核磁共振谱推定某一化合物的结构可能为〔A〕或〔B〕，起uv光谱为λmax甲醇=284nm〔ε9700〕，试问结构为何？

〔A〕

13计算下述化合物的λmax乙醇

〔A，338nm；B，286nm〕

14计算下述化合物的λmax

〔A，254nm；B，274nm〕

15试指出紫外吸收光谱曲线中定性的参数.

16试指出n（n≥1）阶导数光谱曲线与零阶导数光谱曲线的关系.

×10-3molL-1的K2Cr2O70.050.1.0×10-4molL-1KMnO42Cr2O7和KMnO42Cr2O7和KMnO4的浓度.假设吸收池长为10nm.

（K2Cr2O7,×10-3molL-1;KMnO4,×10-4molL-1）

18亚异丙基丙酮（CH3）2C=CHCOCH3在各种溶剂中实现n→∏＊跃迁的紫外光谱特征如下:

溶剂环己烷乙醇甲醇水

λmax335nm320nm312nm300nm

εmax256363112

假定这些光谱的移动系全部由与溶剂分子生成氢键所产生。

试计算在各种极性溶剂中氢键的强度〔kJmol-1〕

（乙醇,17.15;甲醇,26.36;水,41.84）

19某化合物，分子式为C7H10O，经IR光谱测定有＞C=O，-CH3，-CH2-及

＞C=C＜，UV测定λmaxEtOH=257nm，试推断其结构。

〔CH2=CH-C〔CH3〕=CH-CO-CH3〕

第五章红外光谱法

1试说明影响红外吸收峰强度的主要因素.

2HCl在红外光谱中吸收频率为2993cm-1,试指出H-Cl键的键力常数.

N/cm）

3HF中键的力常数约为9N/cm:

（a）计算HF的振动吸收峰频率（4023cm-1）

（b）计算DF的振动吸收峰频率（4122cm-1）

4分别在95%乙醇和正己烷中测定2-戊酮的红外吸收光谱,试预计VC=O吸收带在哪一种溶剂中出现的频率较高?

为什么?

5分子在振动过程中,有偶极矩的改变才有红外吸收,有红外吸收的称为红外活性,相反,那么称为非红外活性,指出以下振动是否有红外活性.

6CS2是线性分子,试画出它的根本振动类型,并指出那些振动是红外活性的.

7某化合物分子式为C5H8O,有下面的红外吸收带:

3020,2900,1690和1620cm-1,在紫外区,它的吸收在227nm（ε=104）,试提出一个结构,并且说明它是否是唯一可能的结构.

（H2C=C（CH3）-CO-CH3）

8羰基化合物R-CO-R’,R-CO-Cl,R-CO-H,R-CO-F,F-CO-F中,C=O伸缩振动频率出现最高者是什么化合物?

（F-CO-F）

9不考虑其他因素条件影响,在酸、醛、酯、酰卤、酰胺类化合物中,出现C=O伸缩振动频率的大小顺序应是怎样?

（酰卤>酸>酯>醛>酰胺）

10有一种晶体物质，据信不是羟乙基代氨腈〔І〕就是亚氨恶唑烷〔И〕：

І：

N≡C-NH2+-CH-CH2OH

И：

HN=CH-NH-CO-CH2-

在3330cm-1〔3.0um〕和1600cm-1〔6.25um〕处有锐陡带,但在2300cm-1〔4.35um〕或3600cm-1〔2.78um〕处没有吸收带,问上列两种结构中的哪一种和此红外数据吻合?

〔И〕

11从以下红外数据来鉴定特定的二甲苯:

化合物A:

吸收带在767和692cm-1处

化合物B:

吸收带在792cm-1处

化合物C:

吸收带在742cm-1处

（A,间位;B,对位;C,邻位）

12一种溴甲苯,C7H7Br,在801cm-1处有一个单吸收带,它的正确结构是什么?

（对-溴甲苯）

13一种氯苯在900和690cm-1间无吸收带,它的可能结构是什么?

（六氯苯）

14下面两个化合物的红外光谱有何不同?

15图5-19示出了不同条件下,丁二烯（1,3）均聚的红外光谱图,试指出它们的键结构.

16以下基团的vC-H出现在什么位置?

—CH3，—CH=CH2，—C≡CH，—CO—H

〔Ⅰ〕〔Ⅱ〕〔Ⅲ〕〔Ⅳ〕

〔Ⅰ：

2960和2870cm-1；Ⅱ：

3040-3010cm-1；Ⅲ：

3300cm-1；Ⅳ：

2720cm-1〕

17顺式环戊二醇-1，2的CCl4稀溶液，在3620cm-1及3455cm-1处出现两个吸收峰？

为什么？

18下面两个化合物中，哪一个化合物vC=O吸收带出现在较高频率？

为什么？

ab

（a＞b）

19某化合物的分子式为C4H5N，红外光谱如图5-20所示，试推断其结构。

〔CH2=CH-CH2-CN〕

20某化合物的分子式为C6H10O，红外光谱如图5-21所示，试推断其结构。

〔异丙叉丙酮〕

21某化合物的分子式为C8H14O3，红外光谱如图5-22所示，试推断其结构。

〔CH3CH2CH2CO-O-CO-CH2CH2CH3〕

第八章分子发光——荧光、磷光和化学发光法

1试从原理、仪器两方面对分子荧光、磷光和化学发光进行比拟。

2说明原子荧光、X荧光和分子荧光的产生原理。

3解释以下名词

〔1〕量子产率〔2〕荧光猝灭〔3〕系间窜跃〔4〕振动弛豫〔5〕重原子效应

4区别8-14谱图中的三个峰：

吸收峰、荧光峰、磷光峰，并说明判断原那么。

5假设10ug/mL的核黄素的吸收曲线〔实线〕与荧光曲线〔虚线〕如图8-15所示，试拟出测定荧光的实验条件〔激发光波长和发射光波长〕

6说明无机离子形成荧光化合物的条件。

7根据萘和菲的谱图〔8-16，17〕，设计-分析方法检测其混合物中的萘、菲。

8简述流动注射分析法及其特点。

第九章激光光谱分析法

1解释以下名词

〔1〕自发辐射与受激辐射；〔2〕拉曼散射与瑞利散射；

〔3〕弹性碰撞与非弹性碰撞；〔4〕退偏度

2产生激光的必要条件有哪些，并说明其理由

3试对常用的三种气体激光器〔氦-氖、二氧化碳、氩离子〕的特性进行比拟

4简要说明固体激光器中三能级系统与四能级系统的区别

5简述激光在分析化学中的应用

6散射光有几种？

它们各具有什么特点？

7具有哪些分子结构的物质能产生拉曼光谱，为什么？

8根据图9-13，可得到有关CCl4产生拉曼光谱时的哪些信息，图中外层线表示偏振器在平行方向上时散射光的强度，内层线表示偏振器在垂直方向上时散射光的强度

9试对拉曼光谱法和红外光谱法进行比拟

10根据图9-14推断某化合物的结构〔相对分子质量为54〕

第十八章色谱法原理

1用3米长的填充柱得到如图18-9所示的别离，为了得到1.5的分辨率，柱子长度最短需多少？

〔〕

2某组份峰的底宽为40s，保存时间为400s，

〔1〕计算此色谱柱的理论塔板数；〔1600块〕

〔2〕假设柱长为，求此理论塔板高度〔〕

3在某气液色谱柱上组份A流出需15.0min，组份B流出需25.0min，而不溶于固定相的物质C流出需2.0min，问：

〔1〕B组份相对于A的相对保存时间是多少？

〔1.77〕

〔2〕A组份相对于B的相对保存时间是多少？

（0.57）

〔3〕组份A在柱中的容量因子是多少？

（6.5）

〔4〕组份B流出柱子需25.0min，那么，B分子通过固定相的平均时间是多少？

（23.0min）

4组份P和Q在某色谱柱上的分配系数分别为490和460,那么,哪一个组份先流出色谱柱（Q）

5混合样品进入气液色谱柱后,测定各组份的保存时间为:

空气45min,当使用正戊烷做基准组份时,各有机化合物的相对保存时间为多少?

（丙酮1.06）

6在某色谱分析中得到以下数据:

保存时间（tRmin,死时间（tMmin,液相体积（VS）为2.0mL,柱出口载气体积流速（Ue）为50mL/min,试计算:

（1）分配比k;（4.0）

（2）死体积Vm;（50mL）

（3）分配系数K;（100）

（4）保存体积VR（250mL）

7某色谱峰峰底宽为50s,它的保存时间为50min,在此情况下,该柱子有多少块理论塔板?

（57600块）

8在一根有8100块理论塔板的色谱柱上,异辛烷和正辛烷的调整保存时间为800s和815s,设（k+1）/k=1,试问:

（1）如果一个含有上述两组份的样品通过这根柱子,所得到的分辨率为多少?

（0.414）

（2）假定调整保存时间不变,当使分辨率到达1.00时,所需的塔板数为多少?

（47234块）

（3）假定调整保存时间不变,当使分辨率为1.5时,所需要的塔板数为多少?

（106277块）

9某色谱柱的理论塔板数为2500块,组份A和B在该柱上的保存距离分别为25和36mm,求A和B的峰底宽.（mm;mm）

10某色谱柱的有效塔板数为1600块,组份A和B在该柱上的调整保存时间分别为90s和100s,求其分辨率.（1.05）

11柱效能指标和柱的别离度有什么区别和联系?

12Rs=2（tR2-tR1）/（Y2+Y1）,设相邻两峰的峰底宽度相等,证明Rs=

13根据范第姆特方程，推导出以A、B、C常数表示的最正确线速度和最小塔板高度。

14长度相等的二根色谱柱，其范第姆特常数如下：

ABC

柱12s-1

柱2cm2s-1s

cms-1,那么,这两根柱子给出的理论塔板数哪一个大?

（相等）

cms-1）

15当色谱柱温为150℃时,其范第姆特方程中的常数A=cm,B=cm2s-1s,这根柱子的最正确流速为多少?

所对应的最小塔板高度为多少?

（u最正确1;H最小=）

16组份A和B在一根30cmmmmin,试计算:

（1）别离度（1.06）

（2）柱子的平均塔板数×103）

（3）板高H×10-3cm）

（4）别离度RS（cm）

（5）在长柱子上,组份B的保存时间min）

17假设两组份的调整保存时间分别为19及20min,死时间为1min,计算:

（1）较晚流出的第二组份的分配比k2;（20）

塔板数（39块）

第十九章气相色谱法

1试用方框图说明气相色谱仪的流程。

2热导池、氢火焰检测器是根据何种原理制成的？

3热导池检测器的灵敏度测定：

进纯苯1uL，苯的色谱流出峰高为4mV，半峰宽为1min，柱出口载气流速为20mL/min，求该检测器灵敏度。

〔91mVmL/mg〕

4氢焰检测器灵敏度测定：

注入含苯0.05%的CS2溶液1uL,苯的色谱峰高为10cm,半峰宽为cm,记录仪纸速为1cm/minmV,求其灵敏度和检测限.

×108×10-10g/s）

5以正丁烷-丁二烯为基准,在氧二丙腈和角鲨烷上测得的相对保存值分别为6.24和0,95,试求正丁烷-丁二烯相对保存值为1时,固定液的极性P.（2.7）

6含n-C10,n-C11和n-C12烷烃的混合物,在某色谱分析条件下流出时n-C10和n-C12调整保存时间分别为10和14min,求n-C11的调整保存时间.

（11.8）

7在某一色谱分析条件下,把含A和B以及相邻的两种正构烷烃的混合物注入色谱柱分析,A在相邻的两种正构烷烃之间流出,它们的保存时间分别为10、11和12min，最先流出的正构烷烃的保存指数为800，而组份B的保存指数为882.3,求组份A的保存指数,试问A和B有可能是同系物吗?

（IA=852.3,不是）

8进样速度慢,对谱峰有何影响?

9用气相色谱法别离正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇以20%聚乙二醇-20000于ChromosorbW上为固定相，以氢为流动相时，其保存时间顺序如何？

10根据范氏方程解释柱温和载气流速对柱效能的影响，假设要实现色谱的快速分析如何选择操作条件？

11根据碳数规律，推导下式

IX=100{n+[lgt’R（x）-lgt’R（n）]/[lgt’R（n+1）-lgt’R（n）]}

12CO2气体体积含量分别为80%、40%、20%时，其峰高分别为100、50、25mm〔等体积进样〕，试作出外标曲线，现进一个等体积的样品，CO2的峰高为75mm，试问此样品中CO2的体积百分含量是多少？

〔60%〕

min，试指出它们在阿皮松上别离时，保存时间是增长还是缩短？

为什么？

14改变如下条件，对板高有何影响？

〔1〕增加固定液的含量；

〔2〕减慢进样速度；

〔3〕增加气化室的温度；

〔4〕增加载气的流速；

〔5〕减小填料的颗度；

〔6〕降低柱温。

15试计算以下化合物的保存指数I：

（a）丙烷,t’Rmin（300）

（b）n-丁烷,t’R（400）

（c）n-戊烷,t’Rmin（500）

（d）n-己烷,t’Rmin（600）

（e）n-庚烷,t’Rmin（700）

（f）n-辛烷,t’R（800）

（g）甲苯,t’Rmin（724）

（h）异丁烷,t’Rmin（431）

（i）n-丙醇,t’R（600）

（j）甲基乙基酮,t’R（616）

（k）环己烷,t’Rmin（585）

（l）n-丁醇,t’R（642）

16试计算乙醇和正己醇在题15所述柱子上的调整保存时间

min〕

17在气相色谱分析中,为了测定下面组份,宜选用哪种检测器?

（a）农作物中含氯农药的饿残留量;

（b）酒中水的含量;

（c）啤酒中微量硫化物;

（d）苯和二甲苯的异构体

第二十章高效液相色谱法

1什么是化学键合固定相?

它的突出优点是什么?

2什么叫梯度洗脱?

它与气相色谱中的程序升温有何异同?

3在液相色谱中,提高柱效的途径有哪些?

其中最有效的途径是什么?

4指出以下各种色谱法,最适宜别离的物质:

（a）气液色谱（b）正相色谱（c）反相色谱（d）离子交换色谱

（e）凝胶色谱（f）气固色谱（g）液固色谱

5别离以下物质,宜用何种液相色谱方法?

（a）

（b）CH3CH2OH和CH3CH2CH2OH

（c）Ba2+和Sr2+

（d）C4H9COOH和C5H11COOH

（e）高相对分子质量的葡萄苷

6在硅胶柱上,用甲苯为流动相,某溶质的保存时间为28min。

假设改用四氯化碳或三氯甲烷为流动相，试指出哪一种溶剂能减小该溶质的保存时间？

〔CHCl3〕

7指出以下物质在正相色谱中的洗脱顺序。

（a）正己烷，正己醇，苯

（b）乙酸乙酯，乙醚，硝基丁烷

8指出习题7中物质在反相色谱中的洗脱顺序。