仪器分析训练题答案.docx
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仪器分析训练题答案
仪器分析试卷
一、选择题（共5题8分）
1.2分（1367）
1367物质的紫外-可见吸收光谱的产生是由于（3）
（1）分子的振动
（2）分子的转动（3）原子核外层电子的跃迁（4）原子核内层电子的跃迁
2.2分（1349）
1349在光学分析法中,采用钨灯作光源的是（3）
（1）原子光谱
（2）分子光谱（3）可见分子光谱（4）红外光谱
3.1分（1014）
1014可见光的能量应为（4）
（1）1.24×104～1.24×106eV
（2）1.43×102～71eV（3）6.2～3.1eV（4）3.1～1.65eV
4.1分（1098）
1098已知：
h=6.63×10-34Js
则波长为0.01nm的光子能量为（3）
（1）12.4eV
（2）124eV（3）1.24×105eV（4）0.124eV
5.2分（1335）
1335下列哪一种分子的去激发过程是荧光过程?
（1）
（1）分子从第一激发单重态的最低振动能级返回到基态
（2）分子从第二激发单重态的某个低振动能级过渡到第一激发单重态
（3）分子从第一激发单重态非辐射跃迁至三重态
（4）分子从第一激发三重态的最低振动能级返回到基态
二、填空题（共5题9分）
6.2分（2076）2076紫外-可见光分光光度计所用的光源是____氢灯______和_____钨灯______两种.
7.2分（2661）2661分子荧光与磷光均属光致发光,当激发光辐射停止后,前者将___几乎立即中止发射荧光________________,而后者将________持续发射磷光一段时间___________________________________。
8.）在分光光度计中，常因波长范围不同而选用不同的检测器，下面两种检测器，各适用的光区为：
（1）光电倍增管用于___紫外-可见光区__________________
（2）热电偶用于_____红外光区_________
9.1分（2521）光学分析法是建立在物质发射的电磁辐射或物质与电磁辐射互相作用基础上的一类分析方法.
2分（2015）在分光光度计中，常因波长范围不同而选用不同材料的容器,现有下面三种材料的
容器，各适用的光区为：
（1）石英比色皿用于_____紫外光区______
（2）玻璃比色皿用于_______可见光区____
（3）氯化钠窗片吸收池用于_____红外光区______
三、计算题（共5题30分）
11.10分（3518）用一种配体可与Pd（Ⅱ）和Au（Ⅱ）两种离子形成配合物，从而同时测定试样中的钯
和金。
已知钯配合物的最大吸收在480nm,而金配合物的最大吸收在635nm。
二者的摩尔吸收系数如下：
摩尔吸收系数εL/（moL·cm）480nm635nm
钯配合物3.55×1033.64×102金配合物2.96×1031.45×104
取25.0mL试样，用过量配体处理并最终冲稀至50.0mL。
用1.00cm吸收池，测得该冲稀液在480nm的吸光度为0.533，在635nm处吸光度为0.590。
计算试样中Pd（Ⅱ）和Au（Ⅱ）的浓度。
解：
令c（Pd）和c（Au）表示Pd和Au离子的物质的量浓度
根据吸光度的加合性在480nm处有：
0.533＝3.55×103×1.00×c（Pd）＋2.96×103×1.00×c（Au）
同理在635nm处有0.590＝3.64×102×1.00×c（Pd）＋1.45×104×1.00×c（Au）
c（Au）＝3.77×10－5mol/Lc（Pd）＝1.19×10－4mol/L
由于冲稀一倍，故试样中Pd（Ⅱ）和Au（Ⅱ）的浓度分别为7.54×10－5mol/L及2.38×10－4mol/L
12.5分（3527）NO2－离子在355nm处355＝23.3L/（moL·cm），355/302=2.50，NO3－离子在355nm处吸收可以
忽略，在波长302nm处302＝7.24L/（moL·cm）。
今有一含NO2－和NO3－离子的试液，用1.00cm
吸收池测得A302=1.010、A355=0.730。
计算试液中NO2－和NO3－的浓度。
14.5分（3084）已知醇分子中O－H伸缩振动峰位于2.77m，试计算O－H伸缩振动的力常数。
[答]∵σ（cm-1）=1307（k/）1/2而σ（cm-1）=104/，O-H的折合质量=16/（1+16）=0.9412
104/=1302（k/）1/2k=（104/1302×2.77）2×0.9412=7.24N/cm[答]
（1）12×16192
σ=2170cm-1=──────=───
12＋1628k1/2=2170÷1302×（192/28）1/2=4.365
k=19.05N/cm
（2）N1/2k（m1+m2）（6.022×1023）1/21.905×106（14+16）
（a）σ=───（───────）1/2=────────（─────────）1/2=2.08×103cm-1
2cm1m22×3.14×3×101014×16
15.5分（3145）CO的红外光谱在2170cm-1处有一振动吸收峰,试计算
（1）CO键的力常数为多少?
（2）14C的对应吸收峰应在多少波数处发生?
[答]
（1）12×16192
σ=2170cm-1=──────=───
12＋1628
k1/2=2170÷1302×（192/28）1/2=4.365k=19.05N/cm
（2）N1/2k（m1+m2）（6.022×1023）1/21.905×106（14+16）
（a）σ=───（───────）1/2=────────（─────────）1/2=2.08×103cm-1
2cm1m22×3.14×3×101014×16
四、问答题（共1题5分）
16.5分（4441）下面为香芹酮在乙醇中的紫外吸收光谱,请指出二个吸收峰属于什么类型?
分子吸收光谱
1.紫外光谱的电磁波谱范围是（C）
（A）400～760nm（B）0.75～2.5μm（C）200～400nm（D）2.5～25μm（E）50～1000μm
2.下列化合物中，羟基作为助色团的化合物是（C）
（A）-CH2OH（B）-OH（C）-OH
（D）CH2-CH-CH2（E）CH3-CH-CH=CH2
||||
OHOHOHOH
3 下列5组数据中，哪一组数据所涉及的红外光谱区能包括CH3CH2CH2COH的吸收带：
E
A3000～2700cm-11675～1500cm-11475～1300cm-1B3000～2700cm-12400～2100cm-11000～650cm-1
C3300～3010cm-11675～1500cm-11475～1300cm-1
D3300～3010cm-11900～1650cm-11475～1300cm-1E3000～2700cm-11900～1650cm-11475～1300cm-1
4 分子光谱是由于______而产生的。
B
A电子的发射B电子相对于原子核的运动以及核间相对位移引起的振动和转动
C质子的运动D离子的运动
5 不饱和烃类分子中除含有σ键外,还含有π键,它们可产生______两种跃迁。
A
Aσ→σ*和π→π*Bσ→σ*和n→σ*Cπ→π*和n→π*Dn→σ*和π→π*
6 溶剂对电子光谱的影响较为复杂,改变溶剂的极性,_______。
B
A不会引起吸收带形状的变化B会使吸收带的最大吸收波长发生变化
C精细结构并不消失D对测定影响不大
7.H2O在红外光谱中出现的吸收峰数目为（A）（A）3（B）4（C）5（D）2（E）1
8 红外光谱法中的红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度,可以用来（A）。
A鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团及进行定量分析与纯度鉴定
B确定配位数C研究化学位移D研究溶剂效应
9．表示红外分光光度法通常用（C）（A）HPLC（B）GC（C）IR（D）TLC（E）AAS
10在有机化合物的红外吸收光谱分析中，出现在4000~1350cm-1频率范围的吸收峰可用于鉴定官能团，这一段频率范围称为___C___。
A．指纹区，B．基团频率区，C．基频区，D．合频区。
11紫外吸收光谱的最重要应用是为我们提供识别未知有机化合物分子中可能具有的_____和估计共轭程度的信息，从而推断和鉴别该有机物的结构。
（A）
A生色团、助色团B质子数C价电子数D链长
12光学分析法主要根据物质发射、吸收电磁辐射以及物质与电磁辐射的相互作用来进行分析的。
电磁辐射（电磁波）按其波长可分为不同区域，其中中红外区波长为__B____。
A12820~4000cm-1B4000~200cm-1C200~33cm-1D33~10cm-1
13下列羰基化合物中C＝O伸缩振动频率最高的是：
（C）
ARCOR’BRCOClCRCOFDRCOBr
14在碱性条件下，苯酚的最大吸波长将发生何种变化？
（A）
A红移B蓝移C不变D不能确定
15在发生σ→σ*、n→σ*、n→π*和π→π*四种能级跃迁中，下列哪种表述是正确的？
C
Aσ→σ*有最低的能量Bπ→π*有最低的能量
Cn→π*有最低的能量Dπ→π*可产生最大的吸收波长
二填空题
1共轭效应使共轭体具有共面性，且使电子云密度平均化，造成双键略有伸长,单键略有缩短。
因此，双键的红外吸收频率往__低______波数方向移动。
2在化合物R—CO—H与R—CO—F中，前者的C=O的伸缩振动产生的吸收峰的波数比后者的___低_____；而在化合物R—CO—R与R—CO—NH2中，前者的C=O的伸缩振动产生的吸收峰的波数比后者的___高_____。
3对于紫外及可见分光光度计，在可见光区可以用玻璃吸收池，而紫外光区则用___石英_____吸收池进行测量。
4在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长发生移动，向长波方向移动称为___红移________，向短波方向移动称为___蓝移________。
5在朗伯—比尔定律lgI0/It=abc中，I0是入射光的强度，It是透射光的强度，a是吸光系数，b是光通过透明物的距离，即吸收池的厚度，c是被测物的浓度，则透射比T=___It/I0______，百分透过率T%=____It/I0x100%___，（1-T%）称为__百分吸收率_____________，吸光度A与透射比T的关系为___A=－lgT_______________。
6有机化合物的紫外吸收光谱受分子中的一些杂原子基团影响，使得吸收峰波长向长波长方向移动，这些杂原子基团称为___助色团______________。
7紫外吸收光谱分析可用来进行在紫外区范围有吸收峰的物质（主要是有机化合物）的____定性______及____定量_____分析。
8红外光谱是由于分子振动能级的跃迁而产生，当用红外光照射分子时，要使分子产生红外吸收，则要满足两个条件：
（1）辐射应具有刚好满足振动跃迁所需的能量
（2）只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射。
9红外光谱的强度与偶极矩变化的大小成正比。
10红外光谱对有机化合物的定性分析具有鲜明的特征性，大致可分为官能团定性和结构分析两个方面。
11一强极性基团如羰基上有一强极性基团与其相连时，则红外吸收带移向高波数。
三判断题
1在分子的能级中，电子能级、振动能级、转动能级差的大小比较为：
ΔE电子>ΔE转动>ΔE振动。
×
2在不饱和烃中，当有两个以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长，π→π*跃迁的吸收带将明显向长波移动，吸收强度也随之加强。
√
3选择测定紫外吸收光谱曲线的溶剂时，溶剂在样品的吸收光谱区是否有明显吸收并不重要。
×
4红外分光光度计和紫外、可见分光光度计十分相似，无论是组成部分，还是结构等都没有区别。
×
5Cl2、H2O分子的振动可以引起红外吸收而产生吸收谱带。
×
6紫外吸收光谱只适合于研究不饱和有机化合物以及某些无机物，而不适于研究饱和有机化合物。
红外吸收光谱则不受此限制，凡是在振动中伴随有偶极距变化的化合物都是红外光谱研究的对象。
√
7有机化合物分子中各种电子能级高低次序为：
σ*>π*>n>σ。
√
8化合物的不饱和度为2时，化合物中可能含有两个双键，或一个双键和一个环，或一个三键。
√
9有两个化合物A与B，分别在353nm和303nm处出现最大吸收值，这两种化合物不能用紫外光谱区别。
×
10在进行紫外吸收光谱分析时，用来溶解待测物质的溶剂对待测物质的吸收峰的波长、强度及形状等不会产生影响。
×
11与紫外吸收光谱相比，红外吸收光谱的灵敏度较低，加上紫外分光光度的仪器较为简单、普遍，只要有可能，采用紫外吸收光谱法进行定量分析是较方便。
√
四问答题
1分子吸收红外辐射的必要条件是什么？
是否所有的振动都会产生吸收光谱？
为什么？
解:
条件:
激发能与分子的振动能级差相匹配,同时有偶极矩的变化.并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱,具有红外吸收活性,只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱.
2试述分子的基本振动形式？
解:
（1）对称（νs）与反对称伸缩振动（νas）。
（2）面内弯曲振动，它又包括剪式振动（δ）和平面摇摆（ρ）。
（3）面外弯曲振动，它又包括面外摇摆振动（ω）和扭曲振动（τ）。
3红外光谱定性分析的基本依据是什么？
解：
基本依据：
红外对有机化合物的定性具有鲜明的特征性，因为每一化合物都有特征的红外光谱，光谱带的数目、位置、形状、强度均随化合物及其聚集态的不同而不同。
4影响基团频率的因素是有哪些？
解:
有内因和外因两个方面.内因:
（1）电效应,包括诱导、共扼效应；
（2）氢键；（3）振动耦合；（4）空间效应。
外因：
试样状态，溶剂效应，测试条件，制样方法等。
5何谓“指纹区”，它有什么特点？
解：
在IR光谱中，频率位于1350-650cm-1的低频区称为指纹区．指纹区的主要价值在于表示整个分子的特征，因而适用于与标准谱图或已知物谱图的对照，以得出未知物与已知物是否相同的准确结论，任何两个化合物的指纹区特征都是不相同的．
6简述紫外吸收光谱产生的原因。
解：
不同物质的分子其组成和结构不同，分子具有不同的特征能级，故能级差也不同，而各物质只能吸收与它们内部能级差相当的光辐射，当分子从外界吸收紫外可见光后，就会发生相应的电子能级跃迁，并同时伴随着振动和转动能级的跃迁．同原子一样，分子吸收能量具有量子化特征．记录分子对电磁辐射的吸收程度与波长的关系就可以得到吸紫外可见光收光谱．
7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？
解：
四种主要跃迁类型，分别是：
σ→σ**,n→σ*,π→π*,n→π*．一般σ→σ*跃迁波长处于远紫外区，＜200nm,π→π*,n→σ*跃迁位于远紫外到近紫外区，波长大致在150－250nm之间，n→π*跃迁波长近紫外区及可见光区，波长位于250nm－800nm之间．
8有机化合物的紫外吸收光谱中有哪几种类型的吸收带，它们产生的原因是什么？
解：
首先有机化合物吸收光谱中，如果存在饱和基团，则有σ→σ*跃迁吸收带，这是由于饱和基团存在基态和激发态的σ电子，这类跃迁的吸收带位于远紫外区．如果还存在杂原子基团，则有n→σ*跃迁，这是由于电子由非键的n轨道向反键σ轨道跃迁的结果，这类跃迁位于远紫外到近紫外区，而且跃迁峰强度比较低．如果存在不饱和C=C双键，则有π→π*,n→π*跃迁，这类跃迁位于近紫外区，而且强度较高．如果分子中存在两个以上的双键共轭体系，则会有强的K吸收带存在，吸收峰位置位于近紫外到可见光区．
对于芳香族化合物，一般在185nm,204nm左右有两个强吸收带，分别成为E1, E2吸收带，如果存在生色团取代基与苯环共轭，则E2吸收带与生色团的K带合并，并且发生红移，而且会在230-270nm处出现较弱的精细吸收带（B带）．这些都是芳香族化合物的特征吸收带．
9下列各分子中有几种类型的电子跃迁？
CH3OHCH3CH2COCH3CH2=CHCH2OCH3C6H5NH2
CH3OH：
σ→σ*和n→σ*CH3CH2COCH3 ：
σ→σ*，n→σ*，π→π*和n→π*
CH2=CHCH2OCH3：
σ→σ*，n→σ*，π→π*（K）和n→π*C6H5NH2：
σ→σ*，n→σ*，π→π*和n→π*
10有两种异构体，α异构体的吸收峰在228nm（ε=14000），而β异构体吸收峰在296nm（ε=11000）。
试指出这两种异构体分别属于下面两种结构中的哪一种？
（1）
（2）
α异构体是２.β异构体是１
11某酮类化合物，当溶于极性溶剂中（如乙醇）时，溶剂对n→π*及π→π*跃迁，各产生什么影响？
答：
溶剂极性的不同也会引起某些化合物吸收光谱的红移和蓝移，这种作用称为溶剂效应。
在π→π*跃迁中，激发态极性大于基态，当使用极性大的溶剂时，由于溶剂与溶质相互作用，激发态π*比基态π的能量下降更多，因而激发态与基态之间的能量差减小，导致吸收谱带λmax红移。
而在n→π*跃迁中，基态n电子与极性溶剂形成氢键，降低了基态能量，使激发态与基态之间能量差变大，导致吸收带λmax向短波区移动（蓝移）。
12实际上的红外吸收谱带（吸收峰）数目与理论计算的振动数目要少。
解释原因。
解：
1.偶极矩的变化=0的振动，不产生红外吸收。
2.谱线简并（振动形式不同，但其频率相同）
3.有些峰特别弱或者接近，仪器无法检测或分辨4.有些峰落在仪器检测范围外。
5.组频峰和倍频峰存在。
13 和是同分异构体，试分析二者红外光谱的差异。
解：
后者分子中存在-C=O，在1600cm-1会有一强吸收带，而前者则无此特征峰．
分子发射光谱
1.所谓荧光,即指某些物质经入射光照射后,吸收了入射光的能量,从而辐射出比入射光（A）.
A.波长长的光线;B.波长短的光线;C.能量大的光线;D.频率高的光线
2.萘及其衍生物在以下溶剂中能产生最大荧光的溶剂是（A）.
A.1-氯丙烷;B.1-溴丙烷;C.1-碘丙烷;D.1,2-二碘丙烷
3.下列说法正确的是（AC）
A荧光发射波长永远大于激发波长B荧光发射波长永远小于激发波长
C荧光光谱形状与激发波长无关D荧光光谱形状与激发波长有关
4.荧光物质的荧光强度与该物质的浓度成线性关系的条件是（ABCD）
A.单色光;B.A≤0.05;C.入射光强度I0一定;D.样品池厚度一定
二,填空题
2.荧光光谱的形状与激发光谱的形状,常形成（镜像对称）.
3.一般情况下,溶液的温度（越低）,溶液中荧光物质的荧光强度或荧光量子产率越高.
4.激发光谱的形状与（吸收）光谱形状极为相似,所不同的只是（激发光谱的纵坐标为荧光强度,而吸收光谱的纵坐标为吸光强度）.
5.荧光分光光度计中光源与检测器呈（90°）角度.这是因为（如果光源与检测器在同一直线上,透射光将干扰荧光的检测）.
6.紫外分光光度计与荧光分光光度计的主要区别是
（1）（紫外分光光度计的光源与检测器在一条直线上,荧光分光光度计的光源与检测器呈90°角）.
（2）（紫外分光光度计有一个单色器;荧光分光光度计在样品池前后各有一个单色器）.
7.荧光分光光度计中,第一个单色器的作用是（将光源发出的复合光变成单色光，即用来扫描激发光谱）,第二个单色器的作用是（将发出的荧光与杂散光分离,防止杂散光对荧光测定的干扰，即用来扫描发射光谱）.
8.荧光量子产率（越大）,荧光强度越大.具有（刚性,共平面共轭体系）分子结构的物质有较高的荧光量子产率.
9.处于激发态的分子不稳定,回到基态时常有（辐射跃迁（荧光和磷光）和（非辐射跃迁（振动弛豫,内转换,体系间窜越等））去活化过程.
三,判断题
1.荧光光谱是荧光物质的特性,所以同一荧光物质在不同的溶剂中具有相同的荧光光谱.×.
2.荧光光谱的形状与激发光谱的形状常形成镜像对称.√
3.在一定条件下,物质的荧光强度与该物质的任何浓度成线性关系.×
4.荧光光谱的形状与激发波长有关.选择最大激发波长,可以得到最佳荧光光谱.×
5.荧光分光光度计中光源发出光到检测器检测荧光,其光路为一条直线.×
6.发荧光时,电子能量的转移没有电子自旋的改变;发磷光时,电子能量的转移伴随电子自旋的改变.√
7.紫外分光光度法和荧光分光光度法都属于分子光谱法范畴,所以两种方法具有相同的灵敏度.×
8.荧光量子产率φF<1.√
10.具有π→π*跃迁共轭的化合物,易产生更强的荧光;具有n→π*跃迁共轭的化合物,易产生更强的磷光.√
四,名词解释
1.单重态或单线态：
在给定轨道中的两个电子,必定以相反方向自旋,自旋量子数分别为1/2和-1/2,其总自旋量子数s=0.电子能级的多重性用M=2s+1=1,即自旋方向相反的电子能级多重性为1.此时分子所处的电子能态称为单重态或单线态,用S表示.
2.三重态或三线态：
当两个电子自旋方向相同时,自旋量子数都为1/2,其总自旋量子数s=1.电子能级的多重性用M=2s+1=3,即自旋方向相同的电子能级多重性为3,此时分子所处的电子能态称为三重态或三线态,用T表示.
3.振动弛豫：
处于激发态最高振动能级的外层电子回到同一电子激发态的最低振动能级以非辐射的形式将能量释放的过程.
4.内部能量转换；由高一级电子激发态以无辐射方式跃迁至低一级电子能级的过程.
5.荧光：
分子受到激发后,无论处于哪一个激发单重态,都可通过振动弛豫及内转换,回到第一激发单重态的最低振动能级,然后以辐射形式回到基态的各个振动能级发射的光.
6.体系间窜越：
处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的过程.即分子由激发单重态以无辐射形式跨越到激发三重态的过程.
7.激发光谱：
在一定条件下,固定发射波长（（em）,扫描激发波长（（ex）,记录荧光强度（F）,以荧光强度F对激发波长（ex作图得到的曲线为激发光谱.激发光谱说明不同激发波长的辐射引起物质发射某一波长荧光的相对效率.激发光谱形状与吸收光谱相似.
8.荧光光谱：
在一定条件下,固定激发波长（（ex）,扫描发射波长（（em）,记录荧光强度（F）,以荧光强度F对发射波长（em作图得到的曲线为荧光光谱.荧光光谱说明不同发射波长下,荧
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