仪器分析复习题.docx

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仪器分析复习题

《光谱分析法导论》复习题

1.所谓“真空紫外区”，其波长范围是（C）

A.200~400nmB.400~800nmC.10~200nmD.200~800

2.下述哪种光谱法是基于发射原理？

（B）

A.红外光谱法B.荧光光度法C.分光光度法D.核磁共振波谱法

3.已知光束的频率为105Hz，该光束所属光区为（A）

A.紫外光区B.微波区C.可见光区D.红外光区

4.波长为0.01nm的光子能量为（C）

A.12.4eVB.124eVC.1.24×105eVD.0.124eV

5.可见光的能量范围为（D）

A.12400~1.24×1013eVB.1.43×102~71eVC.6.2~3.1eVD.3.1~1.65eV

6.带光谱是由于（B）

A.炽热固体发射的结果B.受激分子发射的结果

C.受激原子发射的结果D.简单离子受激发射的结果

7.基于电磁辐射吸收原理的分析方法是（D）

A.原子荧光光谱法B.分子荧光光谱法C.化学发光光谱法D.紫外-可见分光光度法

8.可以概述三种原子光谱（吸收、发射、荧光）产生机理的是（C）

A.能量使气态原子外层电子产生发射光谱B.辐射能使气态基态原子外层电子产生跃迁C.能量与气态原子外层电子相互作用D.辐射能使院子内层电子产生跃迁

9.若光栅宽度为50mm，刻痕数为1200条·mm-1，此光栅的一级光谱理论分辨率应为60000。

10.原子外层电子跃迁的能量相当于紫外光和可见光；原子核自旋跃迁激发能对应于射频辐射区。

11.欲在200～400nm光区进行分析，可选用的棱镜摄谱仪是（C）

A.玻璃棱镜B.萤石棱镜C.石英棱镜D.以上三种均可

12.下述哪种分析方法是以散射光谱为基础的（B）

A.原子发射光谱B.拉曼光谱C.原子吸收光谱D.X荧光光谱法

13.红外光谱仪的主要部件包括：

光源，吸收池，单色器、检测器

及记录系统。

14.指出下列电磁辐射所在的光谱区

（1）波长588.9nm可见光

（2）波数400cm-1红外

（3）频率2.5×1013Hz红外（4）波长300nm紫外

15.常见光谱分析中，原子吸收、原子发射和原子荧光三种光分析方法的分析对象为线光谱。

16.红外光谱是基于分子的振动和转动能级跃迁产生的。

17.L=2的镁原子的光谱项数目为4，其中多重态为3的光谱项数目为3。

18.物质的分子、原子、离子等都具有不连续的量子化能级，只有当某波长光波的能量与物质的基态和激发态的能量差相等时，才发生物质对某光波的吸收，也就是说物质对光的吸收是有选择性。

19.在光谱法中，通常需要测定试样的光谱，根据其特征光谱的波长可以进行定性分析；而光谱的强度与物质含量有关，所以测量其强度可以进行定量分析。

20.根据光谱产生的机理，光学光谱通常可分为：

原子光谱，分子光谱。

21.紫外可见分光光度计用钨丝灯，氢灯或氘灯做光源。

22.红外光谱仪用能斯特灯与硅碳棒做光源。

计算题常见主要考察内容主要有：

有关激发电位、波长、频率等的计算，有关单色器的色散率和分辨率的计算等，单色器部分重点掌握光栅

需掌握内容：

（1）光栅公式：

（2）光栅光学参数计算公式：

线色散率

倒线色散率

分辨率

单色器通带：

W=D-1·S定义：

单色器出射光束的波长区间。

17.当一级光谱线波长为500nm时，其入射角为60°，反射角为-40°。

该光栅的刻线数目应为多少？

解：

此题中入射线与反射线位于法线两侧，故应用式

中应取“-”号。

每毫米光栅的刻线数为1/d=460条/mm

18.已知光栅刻痕密度为2400mm-1，暗箱物镜的焦距为1m，求使用一级和二级衍射光谱时，光栅光谱仪的倒线色散率。

解：

n=1时，

n=2时，

19.已知光栅刻痕密度为1200mm-1，当入射光的入射角φ=45°时，求波长为300nm的光在一级光谱中的衍射角θ为多少度？

（假设入射线和衍射线在光栅法线的异侧。

）

解：

代入光栅公式

解得θ=20.49°

20.某光栅光谱仪的光栅刻痕密度为2400mm-1，光栅面积为5×5cm2，计算此光谱仪对一级光谱的理论分辨率。

该光谱仪能否将波长为309.418nm和309.271nm的两条谱线分开？

为什么？

解：

（1）用比较分辨率来判断

由于R理»R，所以该光谱仪可以将这两条谱线分辨开来。

（2）用波长差来判断根据R理可求得分辨谱线的最小波长差Δλ理，即

Δλ=（309.418-309.271）nm=0.147nm

由于Δλ理«Δλ，所以该光谱仪可以将这两条谱线分辨开来。

21.某原子吸收分光光度计的光学参数如下：

光栅刻数：

1200条/mm，光栅面积：

50×50mm2

倒线色散率：

20Å/mm，狭缝宽度：

0.05，0.1，0.2，2mm四档可调，试问：

（1）此仪器的一级光谱理论分辨率是多少？

（2）欲将K404.4nm和K404.7nm两线分开，所用狭缝宽度应是多少？

（3）Mn279.48nm和279.83nm双线中，前者是最灵敏线，若用0.1mm和0.2mm的狭缝宽度分别测定Mn279.48nm，所得灵敏度是否相同？

为什么？

解：

（1）

（2）

即分开K双线所需狭缝宽度应为0.15mm

（3）所得灵敏度不同，因为：

用0.1mm狭缝时，其通带W=D•S=20×0.1=2（Å）

用0.2mm狭缝时，其通带W=D•S=20×0.2=4（Å）

Mn双线波长差为2798.3-2794.8=3.5（Å）

若用0.2mm狭缝时，通带为4Å，Mn双线同时通过狭缝进入检测器检测，但因双线灵敏度不同，所以测到的是双线灵敏度的平均值。

若用0.1mm狭缝时，通带是2Å，此时可将双线分开，只测到最灵敏线Mn2794.8Å。

所以其灵敏度高于0.2mm。

《原子光谱法基础》复习题

1.解释术语：

激发电位：

原子外层电子由基态激发到高能态时所需要的能量。

电离电位：

使原子发生电离所需要的最低能量。

原子线：

原子外层电子跃迁时发射的谱线。

离子线：

离子外层电子跃迁时发射的谱线。

共振线：

原子的光谱线各有其相应的激发电位，具有最低激发电位的谱线称为共振线。

谱线的自吸：

在原子化过程中，处于高、低能级的粒子比例与原子化器的温度等因素有关。

处于高能级的粒子可以发射光子，处于低能级的粒子可以吸收光子。

辐射能被发射原子自身吸收而使谱线发射强度减弱的现象称为谱线的自吸。

多普勒变宽：

由原子在空间作无规则运动所引起的谱线变宽。

又称热变宽。

自然变宽：

在无外界影响的情况下，谱线具有一定的宽度，这种宽度称为自然变宽，它与激发态原子的平均寿命有关。

压力变宽：

凡是非同类微粒（电子、离子、分子、原子等）相互碰撞或同种微粒相互碰撞所引起的谱线宽度统称为压力变宽。

因前者原因变宽被称为劳伦兹变宽，后者原因变宽被称为共振变宽或赫尔兹马克变宽。

压力变宽又称碰撞变宽，可随气体压力的增大而增大。

自吸变宽：

谱线自吸引起的变宽称为自吸变宽。

2.在原子发射光谱分析中，电离度增大会产生原子线减弱，离子线增强。

原子线变宽的原因有自然宽度，多普勒变宽和压力变宽。

3.下述哪种跃迁不能产生，为什么？

（2）

（1）31S0—31P1

（2）31S0—31D2（3）33P2—33D3（4）43S1—43P1

提示：

根据量子力学原理，电子的跃迁不能在任意两个能级间进行，而必须遵循一定的“选择定则”。

即：

（1）Δn=0或任意正整数；

（2）ΔL=±1，跃迁只允许在S项和P项，P项和S项或D项之间，D项和P项或F项之间，等；

（3）ΔS=0，即单重态只跃迁到单重态，三重态只跃迁到三重态；

（4）ΔJ=0，±1。

但当J=0时，ΔJ=0的跃迁是禁戒的。

由于31S0—31D2不符合选择定则中的ΔL=±1，所以这种跃迁是禁阻的。

4.理解光谱项的含义并会书写。

例：

写出Ca原子的基态与激发态的光谱项

nLSJ光谱项光谱支项多重性简并度

4s2基态400041S41S0单1

激发态410141P41P1单3

（4s1,4p1）1243P25

143P43P1三3

043P01

5.在火焰中钠原子被激发发射了589.0nm的黄光，若火焰温度分别为2500K和3000K时，求此谱线的激发态与基态原子数的比值，并简述计算结果说明什么？

（已知

）

解：

T=2500K时，

同理，T=3000K时，

计算结果表明，Nj与N0的比值很小，说明了处于激发态原子数与处于基态原子数相比是很小的，虽然温度升高，会影响Nj数目（稍增加），但影响很小，与N0相比，仍是很小，可以忽略不计。

一般原子化温度都在3000K以下，所以在原子吸收分析中，可以认为原子蒸气中基态原子数近似地等于总原子数。

即可将参与吸收的基态原子数看作是原子总数。

而参与吸收的原子总数正比于溶液中元素浓度c，这正是原子吸收法基本原理的依据。

普朗克常数h和玻尔兹曼常数k的数值及单位应熟记。

《原子吸收和原子荧光光谱法》复习题

1.名词解释：

光谱干扰：

由于待测元素发射或吸收的辐射光谱与干扰物或受其影响的其他辐射光谱不能完全分离所引起的干扰。

物理干扰：

是指试样杂转移、蒸发和原子化过程中，由于试样任何物理特性的变化而引起额吸光度下降的效应。

它主要是指溶液的粘度、蒸气压和表面张力等物理性质对溶液的抽吸、雾化、蒸发过程的影响。

化学干扰：

在凝聚相或气相中，由于被测元素与共存元素之间发生任何导致待测元素自由原子数目改变的反应都称为化学干扰。

电离干扰：

待测元素自由原子的电离平衡改变所引起的干扰。

基体效应：

试样中与待测元素共存的一种或多种组分所引起的种种干扰。

积分吸收：

在原子吸收光谱分析中，将原子蒸气所吸收的全部辐射能量称为积分吸收。

峰值吸收：

是采用测定吸收线中心的极大吸收系数（K0）代替积分吸收的方法。

原子荧光光谱：

当用适当频率的光辐射将处于基态或能量较低的激发态的原子激发至较高能级后，被激发的原子将所吸收的光能又以辐射形式释放的现象谓之原子荧光。

辐射的波长是产生吸收的原子所特有的，而其强度与原子浓度及辐射源的强度成正比。

按波长或频率次序排列的原子荧光称为原子荧光光谱。

2.空心阴极灯中，对发射线半宽度影响最大的因素是：

（D）

A.阴极材料B.阳极材料C.填充气体D.灯电流

3.非火焰原子吸收法的主要缺点是：

（B）

A.检测限高B.精密度低

C.不能测定难挥发元素D.不能直接分析粘度大的样品

4.对预混合型燃烧器，下列哪一点没有达到要求？

（A）

A.雾化效率高B.记忆效应小C.废液排出快D.雾滴与燃气充分混合

5.原子吸收分析法中测定钡时，加入1％钾盐溶液其作用是（C）

A.减少背景B.提高火焰温度C.减少钡电离D.提高K+的浓度

6.近年来发展了一种低温原子化法—气相氢化物原子化法，用以测定As、Sb、Bi、Ge、Sn、Se、Te等元素。

下列使之生成熔点、沸点低的共价分子型氢化物的还原剂是：

（D）

A.H2B.ZnC.Na2S2O3D.NaBH4

7.测定钾、钠、铁时，光谱通带应选：

（A）

A.钾、钠选0.4nm，铁选0.1nmB.钾、钠选0.1nm，铁选0.4nm

C.钾、钠、铁均选0.1nmD.钾、钠、铁均选1.0nm

8.关于原子吸收分光光度计的单色器位置，正确的说法是：

（B）

A.光源辐射在原子吸收之前，先进入单色器

B.光源辐射在原子吸收之后，再进入单色器

C.光源辐射在检测之后，在进入单色器

D.可任意放置

9.在空心阴极灯中，影响谱线变宽的因素主要是：

（B）

A.自然宽度B.自吸变宽C.洛伦兹变宽D.多普勒变宽

10.空心阴极灯的主要操作参数是（A）

A．灯电流B．灯电压C．阴极温度D．内充气压力

11.原子吸收光谱法中的物理干扰可用下述哪种方法消除：

（C）

A.加释放剂B.加保护剂C.标准加入法D.扣除背景

12.在原子吸收光谱分析法中，用峰值吸收代替积分吸收的基本条件之一是（A）

A．光源发射线的半宽度要比吸收线的半宽度小得多

B．光源发射线的半宽度要与吸收线的半宽度相当

C．吸收线的半宽度要比光源发射线的半宽度小得多

D．单色器能分辨出发射谱线，即单色器必须有很高的分辨率

13.下列导致原子吸收谱线变宽的因素中影响最大的是（B）

A．自然宽度B．多普勒变宽C．碰撞变宽D．场致变宽

14..原子吸收分析中，有时浓度范围合适，光源发射线强度也很高，测量噪音也小，但测得的校正曲线却向浓度轴弯曲，除了其它因素外，下列哪种情况最有可能是直接原因？

（C）

A．使用的是贫燃火焰B．溶液流速太快

C．共振线附近有非吸收线发射D．试样中有干扰

15.原子吸收光度法中的背景干扰表现为下述哪种形式？

（D）

A.火焰中被测元素发射的谱线B.火焰中干扰元素发射的谱线

C.光源产生的非共振线D.火焰中产生的分子吸收

16.单道单光束型与单道双光束型原子吸收光度计的区别在于（D）

A.光源B.原子化器C.检测器D.切光器

17.双光束型原子吸收光度计不能消除的不稳定影响因素是（B）

A.光源B.原子化器C.检测器D.放大器

18.原子吸收光谱是由下列哪种粒子产生的？

（B）

A.固态物质中的外层电子B.气态物质中基态原子的外层电子

C.气态物质中激发态原子的外层电子D.气态物质中基态原子的内层电子

19.原子吸收光谱法中的化学干扰可用下述哪种方法消除？

（ABC）

A.加入释放剂B.加入保护剂C.加入缓冲剂D.扣除背景

20.原子吸收光谱法中的基体效应干扰可用下述哪种方法消除？

（D）

A.加入释放剂B.加入保护剂C.加入缓冲剂D.扣除背景

21.在一般的原子吸收分析条件下，吸收线中心频率的峰值吸收系数K0取决于（C）

A.自然变宽B.劳伦兹变宽C.多普勒变宽D.塞曼变宽

22.现代原子吸收光谱仪其分光系统的组成主要是（C）

A.棱镜+凹面镜+狭缝B.棱镜+透镜+狭缝

C.光栅+凹面镜+狭缝D.光栅+透镜+狭缝

23.空心阴极灯的构造是（D）

A.待测元素作阴极，铂丝作阳极，内充低压惰性气体

B.待测元素作阳极，钨棒作阴极，内充氧气

C.待测元素作阴极，钨棒作阳极，灯内抽真空

D.待测元素作阴极，钨棒作阳极，内充低压惰性气体

24.使用原子吸收光谱法分析时，下述火焰温度最低的是（D），火焰温度最高的是（C）

A.氢气-空气B.乙炔-空气C.乙炔-氧化亚氮D.丙烷-氧

25.在原子吸收光谱法中，用氘灯扣除背景是基于（C）

A.待测元素的谱线可以吸收氘灯的辐射强度

B.待测元素的谱线不吸收氘灯的辐射强度

C.待测元素的谱线对氘灯的辐射强度吸收很少可以忽略不计

D.待测元素谱线的吸收随氘灯的辐射强度增强而增大

26.指出下列影响火焰原子化法和非火焰原子化法中谱线半宽度的主要因素

（1）火焰原子化法（A）

（2）非火焰原子化法（B）

A.原子无规则的热运动B.吸收原子与外界气体分子间相互影响

C.同种原子相互碰撞D.发光原子受到强电场或强磁场的影响

27.原子吸收光谱分析中，测量值的吸光度应控制在（A）为好

A.0.1~0.5B.0.5~0.7C.0.7~0.9D.<0.1

28.原子荧光是由下列哪种原因产生的（B）

A.气态基态原子外层电子对共振线的吸收B.辐射能使气态基态原子外层电子产生跃迁

C.电热能使气态基态原子外层电子产生跃迁D.辐射能使原子内层电子产生跃迁

29.下列哪一项是原子吸收光谱与原子荧光光谱杂产生原理上的共同点。

（B）

A.气态基态原子外层电子对共振线的吸收B.辐射能与气态基态原子外层电子的相互作用C.辐射能与气态原子外层电子产生的辐射D.辐射能与原子内层电子产生的跃迁

30.为了提高石墨炉原子吸收光谱法的灵敏度，在测量吸收信号时，气体的流速应处于（D）

状态

A.增大B.减小C.不变D.为零

31.非火焰原子吸收法的主要优点是（D）

A.谱线干扰小B.背景低C.稳定性好D.试样用量少

32.非火焰原子吸收法的主要缺点是（C）

A.检测限高B.不能测定难挥发元素C.精密度低D.不能直接分析粘度大的样品

33.用石墨炉原子吸收法测定NaCl中痕量的镉，在试液中加入NH4NO3的作用是（A）

A.基体改进剂B.保护剂C.释放剂D.消电离剂

34.火焰原子吸收光谱分析法一般比原子发射光谱分析法精密度好的原因是（C）

A.使用了锐线光源B.原子吸收线的轮廓较宽

C.基于N0对辐射的吸收，N0大且变化小D.原子吸收法干扰效应少

35.原子吸收光谱仪中，产生共振发射线和共振吸收线的部件是（A）

A.光源和原子化器B.原子化器和光源

C.光源和单色器D.原子化器和单色器

36.在光谱波长表中，常在元素符号后用罗马数字Ⅱ表示（B）

A.原子线B.一级离子线C.二级离子线D.三级离子线

37.在使用国产WYX－401型原子吸收分光光度计时，以光谱通带来选择（D）

A.单色器B.色散率C.分辨率D.狭缝宽度

38.原子吸收分光光度计中常用的检测器是（D）

A.真空热电偶B.热导池C.感光板D.光电倍增管

39.用原子吸收法测定钙时，常加入过量的LaCl3，其作用是（　C　）

A、减小背景　B、消电离剂　　C、释放剂　　D、提高火焰温度

40.一般富燃性火焰比贫燃性火焰温度稍高，但由于燃烧不完全，形成强还原性气氛，有利于熔点较高的氧化物的分解。

41.澳大利亚物理学家沃尔什提出用峰值吸收来代替积分吸收，从而解决了原子吸收测量吸收的困难。

42.Mn的共振线是403.3073nm，若在Mn试样中含有Ga，那么用原子吸收法测Mn时，Ga的共振线403.2982nm将会有干扰，这种干扰属于谱线干扰，可采用减小狭缝宽度或另选分析线的方法加以消除。

43.在原子吸收光谱法中，当吸收为1%时，其吸光度为0.0044。

40.原子吸收光谱分析方法中，目前应用比较广泛的主要方法有标准曲线法、标准加入法。

44.原子吸收法测定NaCl中微量K时，用纯KCl配制标准系列制作工作曲线，经多次测量结果偏高。

其原因是电离干扰，改正办法是排除电离干扰、加入NaCl使标样与试样组成一致。

45.原子吸收光谱分析中原子化器的功能是将试样蒸发并转化为待测元素的基态原子蒸气，常用的原子化器有火焰原子化器、非火焰原子化器。

46.原子吸收光谱分析的光源应符合辐射强度大、谱线宽度要窄、背景小、稳定性好、寿命长等基本条件。

47.背景吸收是由分子吸收和光散射引起的，可用改变火焰温度、加入基体改进剂、校正背景等方法消除。

48.石墨炉原子化器的原子化过程可分干燥、灰化、原子化、除残。

49.原子吸收是指呈气态的自由原子对由同类原子辐射出的特征谱线具有的吸收现象。

50.进行原子吸收测定时，只要光电倍增管在300~600V范围内，空心阴极灯应选用尽量小的电流。

51.原子吸收光谱仪中的火焰原子化器是由雾化器、雾化室及燃烧器三部分组成。

52.在原子吸收光谱仪中广泛使用光电倍增管作检测器，它的功能是将微弱的光信号转换成电信号，并有不同程度的放大。

53.原子吸收光谱的定量分析是根据处于基态的待测元素的原子蒸气对光源发射的

待测元素的共振线的吸收程度来进行的。

54.在一定温度下，处于不同能态的原子数目的比值遵循玻尔兹曼分布定律。

即原子化过程中，产生的激发态原子的数目取决于激发态和基态的能量差（ΔE）和火焰温度（T）。

55.当测定温度恒定时，极大吸收系数K0仅与单位体积原子蒸气中吸收特征（中心）辐射的基态原子数成正比。

56.为实现峰值吸收，必须使锐线光源发射线的中心频率与吸收线的中心频率相重合。

还要求锐线光源发射线的宽度必须比吸收线的宽度还要窄。

57.在火焰原子吸收光谱中，目前使用最广泛的空气-乙炔火焰，可获得三种不同类型的火焰。

即中性焰，富燃性火焰，为黄色，贫燃性火焰，为蓝色。

58.无火焰原子化装置又称电热原子化装置，使用较广泛的是石墨炉原子化器。

使用时石墨炉中要不断通入惰性气体，以保护原子化的基态原子不再被氧化，并可用以清洗和保护石墨管。

59.原子吸收光谱法最佳操作条件的选择主要有光谱通带的选择、灯电流的选择、火焰位置及火焰条件的选择以及分析线的选择四个方面。

60.原子线变宽的主要原因有自然宽度，多普勒变宽和压力变宽。

61.原子吸收光谱法和分光光度法有何相同和不同之处？

答：

相同之处是

（1）他们均是依据样品对入射光的吸收来进行测量的。

即经处理后的样品，吸收来自光源发射的某一特征谱线，经过分离之后，将剩余的特征谱线进行光电转换，经过记录器记录吸收强度的大小来测定物质含量的。

（2）两种方法都遵守朗伯-比尔定律。

（3）就其设备而言，均由四大部分组成即光源、单色器、吸收池（或原子化器）、检测器。

不同之处在于：

（1）单色器与吸收池的位置不同。

在原子吸收光谱仪中，原子化器的作用相当于吸收池，它的位置在单色器之前，而分光光度计中吸收池在单色器之后，这是由于它们的吸收机理不同而决定的。

（2）从吸收机理上看，分光光度法是利用化合物分子对光的吸收来测定的，属于宽带分子吸收光谱，它可以使用连续光源（钨灯、氢灯等），比色皿中的溶液也较稳定；原子吸收光谱是窄带原子吸收光谱，因而它所使用的光源必须是锐线光源（空心阴极灯等），在测量时必须将样品原子化，转化成基态原子，这在比色皿中是办不到的。

62.原子吸收光谱法是什么？

答：

原子吸收光谱法的基本原理是基于元素所产生的原子蒸气对同种元素所发射的特征谱线的吸收作用进行定量分析。

即由一种特制的光源（锐线光源）发射出该元素的特征谱线，谱线通过该元素的原子蒸气时被吸收产生吸收信号，所吸收的吸光度的大小与试样中该元素的含量成正比。

即A=Kc。

63.原子吸收光谱法具有哪些特点？

答：

（1）灵敏度高：

火焰原子吸收光谱对多数元素的测量灵敏度在百万分之一以上。

少数元素采取特殊手段可达10-9级。

无火焰原子吸收比火焰原子吸收还要灵敏几十倍到几百倍。

（2）选择性好：

共存元素对待测元素干扰少，一般不要分离共存元素。

（3）测定元素范围广：

可以测定元素周期表上70多种元素。

（4）操作简便：

分析速度快，分析方法容易建立，重现性好。

（5）准确度高：

可进行高精密度的微量分析，准确度可达0.1%~1.0%。

64.为什么在原子吸收光谱法中采用峰值吸收来测量吸光度？

答：

从理论上讲，由于积分吸收与单位体积原子蒸气中吸收特征辐射的基态原子数成正比，因此若能测得由连续波长光源获得的积分吸收值就可以计算出待测原子的密度而使原子