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仪器分析复习题库
仪器分析复习题
名词解释：
1.保留时间：
tR指被测组分从进样到出现色谱峰值极大值所需的时间。
2.死时间：
tm指不与固定相作用的惰性组分（如空气）的保留时间。
3.分离度：
相邻两峰的保留值之差与其平均峰宽的比值
4.分配系数：
在一定温度、压力下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度之比
5.分配比：
在一定温度、压力下，组分在两相间分配达到平衡时的分配量之比
6.分子荧光：
利用某些物质分子受光照射时所发生的荧光的特性和强度，进行物质的定性分析或定量分析的方法。
7.超临界流体：
纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化。
8.离子选择性电极：
离子选择性电极是一种电化学传感器，它是由对溶液中某种特定离子具有选择性响应的敏感膜及其他辅助部分组成，所以又称为膜电极。
9.质量分析器：
质量分析器是质谱仪的重要组成部件，位于离子源和检测器之间，依据不同方式将离子源中生成的样品离子按质荷比m/z的大小分开。
10.正相色谱：
固定相的极性大于流动相的极性，就称为正相色谱
11.反相色谱：
流动相极性大于固定相极性的情况，称为反相色谱
12.锐线光源：
发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源。
锐线光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线中心频率一致
13.红移：
光谱的谱线朝红端移动了一段距离，即波长变长、频率降低
14.蓝移：
光谱的谱线朝蓝端移动了一段距离，即波长变短、频率升高
第1章紫外可见
一、紫外光光可见光范围？
答：
可见光区范围380~780nm，紫外光区范围200~380nm，紫外－可见吸收光谱应用范围200~800nm。
二、紫外光的定量基础？
答：
朗伯－比尔定律。
即A=lg（1/T）=Kbc
A为吸光度,T为透射比,是透射光强度比上入射光强度K为摩尔吸收系数.它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关.c为吸光物质的浓度b为吸收层厚度
3、紫外-可见光谱仪的结构？
答：
1.光源：
目的提供入射光，使待测分子产生吸收
可见光源:
钨灯、卤钨灯紫外光源:
氢灯、氘灯
2.单色器：
目的将复合光分散成单色光
入射狭缝，色散原件（棱镜和光栅），出射狭缝，透镜系统
3.吸收池（比色皿）：
盛放溶液
可见光：
玻璃和石英紫外光：
石英（玻璃会吸收紫外光）
4.检测器：
①光电池☞硅光电池（500-600nm）和硒光电池（250-750）nm
②光电管☞蓝敏和红敏（灵敏度高，光敏范围广，不易疲劳）
③光电倍增管（紫外-可见分光光度计广泛使用）
④二极管阵列检测器
5.数据处理及记录装置
4、紫外吸光光度法吸光度范围（A=0.2-0.8）最好，若不在此范围应如何办
答：
改变溶液浓度和改变吸收池厚度
5、紫外吸收光谱法怎样选择吸收溶液？
1.应能溶解所有类型的化合物
2.不易燃烧且无毒
3.在全波长区透明（水是最经济透光率最好的溶剂，但对多数非极性样品不适用）
六、极性大小的比较
影响紫外-可见光谱的因素：
溶剂的影响
极性：
水>甲醇>乙醇>丙酮>正丁醇>乙酸乙酯>乙醚>氯仿>二氯甲烷>苯>四氯化碳>己烷>石油醚
第2章、原子吸收原子荧光
1、原子光谱和分子光谱的区别？
答：
原子光谱为线状光谱分子光谱为带状光谱
（分子光谱与原子光谱的主要区别在于表现形式为带光谱。
原子光谱是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，其表现形式为线光谱。
）
2、原子吸收光谱法中影响谱带变宽的因素有哪些？
主要的是？
（1）自然宽度
（2）多普勒变宽（热变宽）ΔvD
（3）压力变宽（劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽）ΔV
（4）场致变宽
通常,多普勒变宽（热变宽）ΔvD为引起谱线变宽的主要原因。
3、原子吸收光谱法的光源是？
答：
空心阴极灯
4、原子吸收光谱法的两大类，各用什么气体？
1.火焰原子化法：
乙炔、氢气
2.石墨炉原子化法：
高纯氩
5、比较原子吸收光谱法与紫外可见的异同点？
1、相同点:
①都是依据样品对入射光的吸收进行测量的。
②两种方法都遵循朗伯—比尔定律。
③就设备而言，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。
2、不同点：
①吸收物质的状态不同。
紫外可见光谱：
溶液中分子、离子、宽带分子光谱，可以使用连续光源。
原子吸收光谱：
基态原子蒸气，窄带原子光谱，必须使用锐线光源。
②单色器与吸收池位置不同。
紫外可见：
光源→单色器→比色皿。
原子吸收：
光源→原子化器→单色器。
6、原子吸收光谱法对光源的要求是什么？
答：
作用：
能发射原子吸收所需的足够尖锐的特征谱线（锐线）
要求：
（1）发射线与吸收线波长一致；
（2）发射线半宽小于吸收线半宽
（3）辐射光强度大，光谱纯度高，稳定性好。
7、原子吸收光谱法与原子荧光的区别与联系（展开重点）
1、原子荧光分析方法
气态自由原子吸收光源的特征辐射后，原子的外层电子跃迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出与原激发波长相同或不同的发射即为原子荧光。
原子荧光是光致发光，也是二次发光。
当激发光源停止照射之后，再发射过程立即停止。
2、原子吸收分析方法
基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。
1、原子吸收
光源：
光源的功能是发射被测元素的特征共振辐射。
多用空心阴极灯等锐线光源。
原子化器：
原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸发和原子化。
在原子吸收光谱分析中，试样中被测元素的原子化是整个分析过程的关键环节。
最常用有两种:
一种是火焰原子化法;另一种是非火焰原子化法，其中应用最广的是石墨炉电热原子化法。
分光器：
分光器由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件组成，其作用是将所需要的共振吸收线分离出来。
分光器的关键部件是色散元件，商品仪器都是使用光栅。
检测系统：
广泛使用的检测器是光电倍增管，一些仪器也采用CCD作为检测器。
2、原子荧光
光源：
可用锐线光源或连续光源。
激光和ICP是最好的光源
原子化器：
与原子吸收光度计相同。
但所用的火焰与AAS的不同。
分光系统：
非色散型用透镜。
检测器：
色散型荧光仪用光电倍增管；非色散型用日盲光电管。
8、氘灯的辐射强度比氢灯强多少倍？
（3-5倍）
第3章、电化学
1、电化学分析法主要包括哪些方法
①习惯分类:
电导分析法、电位分析法、电解（电重量）分析法、库仑分析法、伏安分析法、极谱分析法。
②按IUPAC的推荐分为三类:
不涉及双电层，也不涉及电极反应，电导分析。
涉及双电层，但不涉及电极反应，表面张力。
涉及电极反应，电解、库仑、极谱、伏安分析等
2、常用的参比电极有哪些
答：
标准氢电极、甘汞电极、银－氯化银电极、双液接参比电极。
3、电导电极的两大类，什么时候用光亮电极
答：
光亮电极、铂黑电极。
一般在电导率低于10us/cm时用光亮电极，在10us/cm~104us/cm时用铂黑电极。
4、4种跃迁，那种跃迁需要的能量大
答：
σ→σ*跃迁（所需能量大）,n→σ*跃迁,π→π*跃迁,n→π*跃迁
第4章、色谱法
1、色谱法最早实验的人是（茨维特）
2、色谱法固定相两大类是（状态分），担体分为哪两大类
1.气相色谱（气固色谱、气液色谱）；液相色谱（液液色谱、液固色谱）
2.常用担体分硅藻土型和非硅藻土型两大类，目前多使用硅藻土型担体。
3、气相色谱检测器有哪些（常用的）
1、氢火焰离子化检测器（FID）用于微量有机物分析
2、热导检测器（TCD）用于常量、半微量分析,有机、无机物均有响应
3、电子捕获检测器（ECD）用于有机氯农药残留分析
4、火焰光度检测器（FPD）用于有机硫，有机磷农药残留量的分析
4、影响色谱分离度的因素有哪些，如何选择分离条件
1.柱效因子n:
增加塔板数或减小塔板高度H提高分离度R的有效途径
2.选择因子α:
选择因子作为柱选择性的量度，增大选择因子，能显著提高分离度（增大选择因子的有效方法是选用合适的固定相或流动相，使各组分分配系数有较大差别）
3.容量因子k:
k最佳范围是2﹤k﹤7,此时分离度好
5、从色谱图（色谱流出曲线）上可得到的信息
答：
基线、峰高和峰面积、保留值、区域宽度
6、气相色谱法和液相色谱法的区别与联系
1.流动相不同：
在液相色谱中以液体代替气相色谱中的气体作为流动相
流动相：
LC：
液体，会与样品发生相互作用,高压泵
GC：
气体（载气），与样品呈惰性，高压載气
分析对象：
LC：
适合分子量较大、难气化、不易挥发或对热敏感的物质、离子型化合物及高聚物的分离分析，大约占有机物的70～80%。
GC：
对高沸点化合物、非挥发性物质、热不稳定化合物、离子型化合物及高聚物的分离、分析较为困难。
2.条件不同：
液相色谱所用的仪器设备和操作条件也与气相色谱不同
固定相：
LC：
种类较少，仅十几种，分离选择性在很大程度上要通过选用不同的流动相来改变。
GC：
种类较多，数百种，分离选择性主要通过选用不同的固定相来改变
3.分离温度：
LC：
通常在室温下操作，较低的温度，一般有利于色谱分离条件的选择
GC：
一般在高于室温下分离，最高可达300～400℃左右。
7、气相色谱法定性和定量的方法有哪些（各方法的条件）
1.定性：
纯物质对照法（比较保留值定性法、加入纯物质定性法、双柱定性法、）、利用文献保留数据定性法（相对保留值定性法、保留指数定性法）、利用检测器的选择性定性
2.定量：
归一化法、内标法和标注曲线法（外标法）
3.①使用归一法应满足的条件：
试样中所有成分都能出峰。
②使用内标法应满足的条件：
样品中某些组分不能出峰或者只需求出样品中部分组分的百分含量，试样中不含内标物，内标物能与样品互溶但不发生化学反应，内标物的物理化学性质与待测组分相似，内标物在待测组分附近出峰且分离完全，加入合适量的内标物，内标物峰面积与待测组分相差不大。
8、速率方程各项的含义
H=A+B/μ+Cμ（其中H为塔板高度,A为涡流扩散系数,B为纵向扩散系数,C为传质阻抗系数,μ为流动相流速.）
9、衡量色谱柱效能的总指标是塔板高度和塔板数
10、对色谱峰形无影响的因素是（增高载气流速）
11、仪器分析中主要系统参数有哪些（检测限，噪声，线性范围，等，）
12、引起选择因子变化的因素是（固定液种类和性质）
网络学习空间（作业）
5.原子吸收、原子发射、原子荧光三种分析方法及仪器的异同点？
不同
原子吸收
原子发射
原子荧光
原理
吸收光谱，基态原子吸收特征谱线，产生吸收光谱
发射光谱，基态原子在一定条件下受激发后，发射特征谱线。
发射光谱，基态原子吸收光能被激发，在跃迁到基态，同时发射特征谱线。
光源
锐线光源（空心阴极灯）
激发光源（直流电弧，交流电弧，高压火花ICP）
高强度空心阴极灯和无极放电灯
激发方式
原子化系统
激发光源
原子化系统
组成部件
光源，原子化器，单色器，检测器
光源，分光系统，检测器系统
光源，单色器，原子化器，单色器，检测器
排列顺序
所有部件排成直线
所有部件排成直线
光源与检测器垂直线
应用
微量元素定量（化工，水土，生物，环境）
元素定性，定量，半定量（冶金，采矿）
元素定性，微量，痕量元素定量（超纯物）
局限性
只能用于确定元素的组成与含量，不能给出物质分子结构，价态和状态等信息；不能用于分析有机物和一些非金属元素
测每一种元素要用专用的灯；难熔元素，非金属元素测定困难；不能同时多元素
散射光影响较严重，在一定程度上限制了该法的普及和发展；测定元素不多（14种）
相同点
原子吸收、原子发射、原子荧光
光谱类型
都是原子光谱（线光谱）
应用
都是进行元素分析
1.简述气相色谱仪的结构及各部件功能？
气相色谱仪分为气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录系统、温控系统。
（1）气路系统是一个连续运行的密闭管路系统，携带样品通过色谱柱，提供样品在柱中运行的动力，但不参与样品分离过程。
（2）进样系统以适当的方式引入样品，并使样品瞬间汽化。
（3）分离系统分为控温箱和色谱柱，控温箱内放置色谱柱，并提供精确的温度保障，样品在色谱柱得到所需要的分离。
（4）检测系统将经过色谱柱分离的样品组分，按其特性和含量转变成易于记录的电信号进行检测。
（5）记录系统记录并处理由检测系统输入的信号，显示色谱分析结果。
（6）温控系统控制并显示汽化室、色谱柱柱箱、检测器及辅助部分的温度。
2.总结紫外分光光度法和可见分光光度法的异同？
可见分光光度法
紫外分光光度法
定义
基于物质对可见光的吸收而对物质进行定性和定量分析的一类方法
基于物质对紫外光的吸收而对物质进行定性和定量分析的一类方法
仪器
400-780nm,钨灯,玻璃吸收池
200-400nm,氘灯,石英吸收池
条件
有色溶液；显色剂；控制PH;绘制吸收曲线,选择最大波长减小干扰;合适的参比液
绘制吸收曲线,选择最大波长；
合适的参比液
应用
一般作为无机物、有机物的定量分析
是否存在共扼结构以及苯环的定性判断依据；有机物的定量分析
异
同
1.光源不同：
可见400-780nm,钨灯、卤钨灯；紫外200-400nm,氘灯、氢灯
2.吸收池不同：
可见：
玻璃、石英；紫外：
石英
3.条件、应用范围不同：
可见：
测有色溶液吸光度，一般作为无机物、有机物的定量分析；紫外：
紫外及近红外有吸收的物质的吸光度，是否存在共扼结构以及苯环的定性判断依据；有机物的定量分析
1.原理一致:
定量分析的依据是朗伯-比尔定律
2.仪器都有4个主要部件：
光源、单色器、吸收池、检测器
3.紫外可见光度法定量分析中，标准系列溶液的测定需要从低浓度依次到高浓度测定，为什么？
①所配置的标准溶液是浓度小于0.01mol/L的稀溶液，若测定从高浓度向低浓度测定，造成溶液吸收光的量误差过大；若测定从低浓度到高浓度，会减小误差。
②从高浓度到低浓度测定，可能数据会超出使用范围；
③避免仪器出现“记忆效应”影响以后使用。
4.①分离度：
对难分离物质来说，在同一根色谱柱上能否得到分离，取决于难分离物质对在固定相中分配系数的差异。
②程序升温：
是指色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时间线性或非线性逐渐升高，使柱温与组分的沸点相互对应，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。
各组分的保留值可用色谱峰最高处的相应温度即保留温度表示。
总试题
窗体顶端
窗体底端
1、单顶选择题（每题1分，共30分）
1、由于对气相色谱法作出杰出贡献而在1952年获得诺贝尔奖金的科学家是（C）
A、茨维特B、瓦尔西C、马丁D、海洛夫斯基
2、只要柱温、固定性质不变，即使柱径、柱长、填充情况及流动相流速有所变化，衡量色谱柱对被分离组分保留能力的参数保持不变的是（C）
A、保留值B、调整保留值C、相对保留值D、分配比（或分配容量）
3、提高柱温会使各组分的分配系数K值：
（B）
A、增大B、变小C、视组分性质而增大或变小D、呈非线变化
4、气液色谱柱中，与分离程度无关的因素是（B）
A、增加柱长B、改变更灵敏的检测器C、较慢地加样D、改变固定淮的化学性质
5、对原子吸收分光光度分析出重大贡献，解决了测定原子吸收的困难，建立了才子吸收光谱分析法的科学家是（C）
A、RunrceR（本生）B、Wollarten（伍朗斯顿）
C、WalshA（瓦尔西）D、KirchhoffG（克希荷夫）
6、在原子吸收分析中，影响谱线宽度的最主要因素是（A）
A、热变宽B、压力变宽C、场致变宽D、自吸变宽
7、原子吸收光谱法最常用的光源是（D）
A、氢灯B、火焰C、电弧D、空心阴极灯
8、下列可提高元素的原子化效率的方法是（D）
A、加快喷雾速度B、降低火焰温度
C、待测溶液中加入消电离剂D、用石墨管原子化器代火焰原子化器
9、饱和甘汞电极是常用的参比电极，当有微弱电流通过饱和甘汞电极时，其电极电位（D）
A、变大B、变小C、为零D、不变
10、作为指示电极，其电位与被测离子浓度的关系是（D）
A、与浓度的对数成正比B、与浓度成正比C、与浓度无关D、符合能斯特方程的关系
11、人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范围是（A）
A、400-780nmB、200-400nmC、200-600nmD、400-700nm
12、用紫外—可见分子吸收光谱进行定性分析的依据不包括（D）
A、吸收峰的数目B、吸收峰的形状C、吸收峰的位置D、最大波长处
13、原子发射光谱分析法中，内标法主要解决了（A）
A、光源的不稳定性对方法准确度的影响B、提高了光源的温度
C、提高了方法的选择性D、提高了光源的原子化效率
14、离子选择性电极的响应时间是指参比电极和指示电极接触试液直到电极电位与稳定电极电位相差所用的时间（A）
A、1mVB、2mVC、3mVD、4mV
15、在经典极谱分析中，可逆波的扩散电流id与汞柱高度h的关系为（A）
A、id∝h1/2B、id∝hC、id∝h2D、id与h无关
2、填空题（20分，每空1分）
1、不被固定相吸附或溶解的气体（如空气、甲烷），从进样开始到柱后出现浓度最大值所需时间称为（死时间）。
2、气相色谱法的基本过程是往气化室进样，气化的试样经（色谱柱）分离，然后各组分依次流经（检测器），它将各组分的物理或化学性质的变化转换成电量变化输给记录仪，描绘成色谱图。
3、在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间的分配达到平衡，随柱温柱压变小，与固定相及流动相体积无关的是（分配系数）。
如果既随柱温、柱压变化，又随固定相和流动相的体积变化，则是（容量因子）。
4、PH玻璃电极膜电位的产生的由于H+在膜和溶液之间进行（迁移交换）的结果。
膜电位与待测溶液PH呈（线性）关系，使节用离子选择性电极，某种离子的干扰程度常用（选择系数、选择比）来表示。
５、电位滴定分析中，当用EDTA标准溶液滴定变价离子（如
Fe3+/Fe2+,Cu2+/Cu+）,可选用（铂电极）为指示电极。
滴定曲线上二级微商等于（零）处为滴定终点。
6、库仑分析的必要条件是电流效率为（100%）。
7、按照极化产生的原因可把极化分为（浓度、极差、）和（电化学极化）。
8、棱镜摄谱仪是利用棱镜对不同波长光的（折射率、）不同进行分光的；光栅摄谱信是利用光的（衍射）现象进行分类的。
9、原子吸收就谱分析中，校正背景的方法有（双线校正法）、（氘灯校正法）和（塞曼效应校正法）。
１０、影响谱线变宽的诸因素中，对于温度１０００－３０００K，外界气体压力约１′105Pa时，吸收线轮廓主要是受（多普勒变宽）和（压力变宽）宽度的影响。
三、简答题（20分）
1、直流极谱法中的残余电流的原因是什么？
它对极谱分析有什么影响？
（5分）
原因：
由于溶液中存在微量易在滴定汞电极上还原的杂质所致；由于存在电容电流所致
影响：
对于微量组分的测量发生困难，影响方法的灵敏度。
2、试从原理和仪器上比较原子吸收分光光度法和紫外可见分光光度法的异同点。
（5分）
相同点：
（1）均属于光吸收分析方法，且符合比尔定律
（2）仪器装置均由四部分组成（光源、试样器、单色器、检测及读数系统）
不同点：
（1）光源不同。
分光光度法是分子吸收（宽带吸收），采用连续光源，原子吸收是锐线吸收（窄带吸收），采用锐线光源
（2）吸收池不同，且排列位置不同。
分光光度法吸收池是比色皿，置于单色器之后，原子吸收法则为原子化器，置于单色器之前。
3、原子吸收光谱分析中为什么要用锐线光源？
（5分）
原子吸收法的定量依据是比尔定律，而比尔定律只适应于单色光，并且只有当光源的宽带比吸收峰的宽度窄时，吸收光和浓度的线性关系才成立。
然而即使使用一个质量很好的单色器，其所提供的有效宽带也更明显大于原子吸收线的宽度。
若采用连续光源的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子线，且灵敏度也很低。
故原子吸收光谱分析中要用锐线光源。
4、原子发射光就业分析所用仪器由哪几部分组成，其主要作用是什么？
（5分）
1 原子发射光谱分所用仪器装置通常包括光源、光谱仪和检测器三部分组成。
2 光源作用是提供能源，使物质蒸发和激发。
3 光谱仪作用是把复合光分解为单色光，即起分解作用。
4 检测器是进行光谱信号检测，常用检测方法有摄谱法和光电法。
摄谱法是用感光板记录光谱信号，光电法是用光电管增管等电子元件检测光谱信号。
四、计算题
2、已知物质A和B在一根30.00cm长的柱子上的调整保留时间分别为16.40min和17.63min。
峰的底宽分别为1.11min和1.21min。
计算：
（1）柱的分离度
（2）柱的平均塔板数（3）达到1.5分离度所需柱的长度。
答1.06344560cm
气相色谱分析法习题
二、选择题
1.在气相色谱分析中,用于定性分析的参数是（A）
A保留值B峰面积C分离度D半峰宽
2.在气相色谱分析中,用于定量分析的参数是（D）
A保留时间B保留体积C半峰宽D峰面积
3.良好的气-液色谱固定液为（D）
A蒸气压低、稳定性好B化学性质稳定
C溶解度大,对相邻两组分有一定的分离能力DA、B和C
4.使用热导池检测器时,应选用下列哪种气体作载气,其效果最好？
（A）
AH2BHeCArDN2
5.试指出下列说法中,哪一个不正确?
气相色谱法常用的载气是（C）
A氢气B氮气C氧气D氦气
6.色谱体系的最小检测量是指恰能产生与噪声相鉴别的信号时（B）
A进入单独一个检测器的最小物质量B进入色谱柱的最小物质量
C组分在气相中的最小物质量D组分在液相中的最小物质量
7.在气-液色谱分析中,良好的载体为（D）
A粒度适宜、均匀,表面积大B表面没有吸附中心和催化中心
C化学惰性、热稳定性好,有一定的机械强度DA、B和C
8.热导池检测器是一种（A）
A浓度型检测器B质量型检测器
C只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器D只对含硫、磷化合物有响应的检测器
9.使用氢火焰离子化检测器,选用下列哪种气体作载气最合适？
（D）
AH2BHeCArDN2
10.下列因素中,对色谱分离效率最有影响的是（A）
A柱温B载气的种类C柱压D固定液膜厚度
11．气液色谱中，保留值实际上反映的物质分子间的相互作用力是:
C
A.组分和载气；B.载气和固定液；C.组分和固定液；D.组分和载体、固定液
12．柱效率用理论塔板数n或理论塔板高度h表示，柱效率越高，则:
A
A.n越大，h越小；B.n越小,h越
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