仪器分析化学第三版答案.docx
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仪器分析化学第三版答案
仪器分析化学第三版答案
【篇一：
武汉大学分析化学（第五版）下册答案】
xt>第一章
绪论
1-2
1、主要区别：
（1）化学分析是利用物质的化学性质进行分析；仪器分析是利用物质的物理或物理化学性质进行分析；
（2）化学分析不需要特殊的仪器设备；仪器分析需要特殊的仪器设备；（3）化学分析只能用于组分的定量或定性分析；仪器分析还能用于组分的结构分析；
（3）化学分析灵敏度低、选择性差，但测量准确度高，适合于常量组分分析；仪器分析灵敏度高、选择性好，但测量准确度稍差，适合于微量、痕量及超痕量组分的分析。
2、共同点：
都是进行组分测量的手段，是分析化学的组成部分。
1-5
分析仪器与仪器分析的区别：
分析仪器是实现仪器分析的一种技术设备，是一种装置；仪器分析是利用仪器设备进行组分分析的一种技术手段。
分析仪器与仪器分析的联系：
仪器分析需要分析仪器才能达到量测的目的，分析仪器是仪器分析的工具。
仪器分析与分析仪器的发展相互促进。
1-7
因为仪器分析直接测量的是物质的各种物理信号而不是其浓度或质量数，而信号与浓度或质量数之间只有在一定的范围内才某种确定的关系，且这种关系还受仪器、方法及样品基体等的影响。
因此要进行组分的定量分析，并消除仪器、方法及样品基体等对测量的影响，必须首先建立特定测量条件下信号与浓度或质量数之间的关系，即进行定量分析校正。
第二章光谱分析法导论
2-1
光谱仪的一般组成包括：
光源、单色器、样品引入系统、检测器、信号处理与输出装置。
各部件的主要作用为：
光源：
提供能量使待测组分产生吸收包括激发到高能态；
单色器：
将复合光分解为单色光并采集特定波长的光入射样品或检测器；样品引入系统：
将样品以合适的方式引入光路中并可以充当样品容器的作用；检测器：
将光信号转化为可量化输出的信号
信号处理与输出装置：
对信号进行放大、转化、数学处理、滤除噪音，然后以合适的方式输出。
2-2：
单色器的组成包括：
入射狭缝、透镜、单色元件、聚焦透镜、出射狭缝。
各部件的主要作用为：
入射狭缝：
采集来自光源或样品池的复合光；透镜：
将入射狭缝采集的复合光分解为平行光；单色元件：
将复合光色散为单色光（即将光按波长排列）
聚焦透镜：
将单色元件色散后的具有相同波长的光在单色器的出口曲面上成像；出射狭缝：
采集色散后具有特定波长的光入射样品或检测器
2-3
棱镜的分光原理是光的折射。
由于不同波长的光在相同介质中有不同的折射率，据此能把不同波长的光分开。
光栅的分光原理是光的衍射与干涉的总效果。
不同波长的光通过光栅衍射后有不同的衍射角，据此把不同波长的光分开。
2-6
2-10
原子光谱是由原子外层电子在不同电子能级之间跃迁产生的，而不同电子能级之间的能量差较大，因此在不同电子能级之间跃迁产生的光谱的波长差异较大，能够被仪器分辨，所以显现线光谱；分子光谱的产生既包括分子中价电子在不同电子能级之间跃迁，也包括分子中振动能级和转动能级的跃迁，而振动能级和转动能级之间的能量差较小，在这些能级之间跃迁产生的光谱的波长非常接近，不能被仪器所分辨，所以显现为带光谱。
第3章
原子发射光谱法
3-2
缓冲剂的作用是抵偿样品组成变化的影响，即消除第三元素的影响，控制和稳定弧温；挥发剂的作用是增加样品中难挥发性化合物的挥发能力
3-3
fe404.582nm谱线对404.720nm分析线的干扰为线光谱的干扰，因此主要采用减少单色器出口狭缝宽度的方法消除
弱氰带的干扰属于背景干扰，可以采用背景扣除包括背景校准法和等效浓度法消除。
此外，因为弱氰带的干扰来源空气中的n2和电极挥发的c形成的稳定的cn分子的辐射，因此可以使用非石墨电极或通过加入易挥发的光谱缓冲剂如nacl，增加待测物的挥发性，并帮助氰气尽快离开光源，消除其干扰。
3-4
因为试样量很少，且必须进行多元素测定，因此只能选择灵敏度高、耗样量少、能同时实现
多元素测定的方法进行分析。
对于
（1）顺序扫描式光电直读：
因为测定速度慢，所以耗样量大，不合适。
对于
（2）原子吸收光谱法：
不能进行多元素同时测定，且耗样量大。
对于（3）摄谱法原子发射光谱法和（4）多道光电直读光谱法，具有耗样量少或分析速度快和能同时实现多元素测定的优点。
所以（3）和（4）都基本可以。
但是由于多道光电直读光谱法受光路通道的限制，得到的光谱数目少，所以一般只用于固定元素的多元素测定。
因此最佳方法是摄谱法原子发射光谱法。
3-6（注意内标与内标法的概念区别）
解：
在进行内标法定量分析时，在待样品中加入或基体中大量存在的含量基本固定的组分称为内标。
方法称为内标法。
采用内标法定量的目的是消除试样的组成、形态及测量条件如光源的变化等对测量结果的影响，提高分析结果的稳定性。
3-8
因为试样只能被载气带入icp光源中，而不能直接引入icp光源中，所以固体试样和液体试样都在引入icp光源前必须转化为气态或气溶胶状态。
因此试样引入icp光源的主要方式有：
雾化进样（包括气动雾化和超声雾化进样）、电热蒸发进样、激光或电弧和火花熔融进样，对于特定元素还可以采用氢化物发生法进样。
其中，以气动雾化方式最为常用。
3-10
原因包括
（1）样品在icp光源中的原子化与激发是在惰性气体ar的氛围进行的，因此不容易氧化电离；
（2）样品的原子化与激发过程是在icp焰炬的中心进行的，温度很高，且与空气接触的机会少，因此不容易氧化电离；（3）icp焰炬中存在大量的电子，抑制了待测元素的电离
补充题：
1、下列那种跃迁不能产生，为什么？
31s0—31p1；31s0—31d2；33p2—33d3；43s1—43p1；解：
对于光谱项符号为n2s+1lj的能级间的跃迁，需遵从电子跃迁选律，即：
2、用原子发射光谱分析下列试样，应选用那种光源？
（1）矿石中的定性与半定量分析
（2）合金中的铜测定（cu的含量在x%数量级）（3）钢中锰的测定（含量0.0x%～0.x%数量级之间）
（4）污水中的cr、mn、cu、fe、v、ti等的测定（含量在10-6～x%之间）
光源，优选低压直流电弧。
对于
（2）合金中的铜（质量分数：
～x%）；由于样品熔点低，且含量高，不能选自吸程度大和蒸发温度高的光源。
所以选择高压火花。
对于（3）钢中的锰（质量分数：
0.0x%～0.x%）：
由于样品熔点低，且含量不高，目的是定量分析，因此优选低压交流电弧。
对于（4）污水中的cr、mn、cu、fe、v、ti等（质量分数：
10-6~x%）：
由于样品为液体，同时含量范围大宽，需要灵敏度高、没有自吸、同时最好能直接分析液体样品的光源。
所以优选icp光源。
第四章原子吸收与原子荧光光谱法部分习题答案
4-1
因为原子处于基态与激发态之间的数目满足波尔兹曼分布定律，即
对于两条干扰谱线251.43nm及251.92nm，其中波长为251.43nm的谱线与测量谱线251.61nm之间相隔更近。
因此如果单色器能够将251.43nm的谱线与测量谱线分开，则肯定能够将251.92nm的谱线与测量谱线分开。
由于分开251.43nm的谱线与测量谱线，需要的单色器通带w=251.61-251.43=0.18（nm），所以，单色器的狭缝最大只能为：
因此要消除这些谱线的干扰必须调节单色器狭缝的宽度小于0.1125mm。
4-6见书p994-8火焰原子化法的原理是：
利用火焰提供能量使待测样品干燥、蒸发、解离与原子化；其特点是：
装置简单、操作方便快速，分析成本低，稳定性和重现性好，适用范围广，已经成为完善和定型的方法，广泛用于常规分析中，但灵敏度低，背景干扰大，不能直接分析固体样品。
注意事项：
注意通入助燃气、燃气和点火以及实验完后关闭火焰的操作顺序；注意吸喷速度和火焰的燃烧速度，避免燃烧器缝口堵塞引起爆炸，预防燃气泄露和回火现象；注意及时清洗和更换预混合室中的防爆膜。
石墨炉原子化法的原理是：
在石墨管中，利用电能使待测样品干燥、蒸发、解离与原子化；其特点是：
原子化效率高，温度高且升温速度快，绝对灵敏度高，试样耗样量少，适用面广，但背景干扰大，分析成本高。
注意事项：
外保护气和循环冷却水在测量过程中不能停止，升温速度和各阶段的温度要选择合适；测量结束后必须除残。
石墨炉原子化法比火焰原子化法灵敏度更高、检出限更低的主要原因有
（1）石墨炉原子化法采用直接法进样，火焰原子化法采用雾化进样。
同时，石墨炉原子化法的温度高，原子化过程在惰性气氛中且有还原性c存在下进行，有利于原子化。
因此，石墨炉原子化法的原子化效率高，可达90%以上，而火焰原子化法的原子化效率只有10%左右；
（2）气态原子在石墨管中光吸收区中的停留时间长（约是火焰原子化的103倍）。
所以石墨炉原子化法比火焰原子化法更灵敏。
（3）火焰的燃气与助燃气对进入火焰的样品有稀释作用，石墨管中不存
【篇二：
分析化学下册答案（华中师大版《仪器分析》作业题参考答案完整版）】
解释下列名词：
（1）仪器分析和化学分析；
（2）标准曲线与线性范围；（3）灵敏度、精密度、准确度和检出限。
答：
（1）仪器分析和化学分析：
以物质的物理性质和物理化学性质（光、电、热、磁等）为基础的分析方法，这类方法一般需要特殊的仪器，又称为仪器分析法；化学分析是以物质化学反应为基础的分析方法。
（2）标准曲线与线性范围：
标准曲线是被测物质的浓度或含量与仪器响应信号的关系曲线；标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度（或含量）的范围称为该方法的线性范围。
（3）灵敏度、精密度、准确度和检出限：
物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，称为方法的灵敏度；精密度是指使用同一方法，对同一试样进行多次测定所得测定结果的一致程度；试样含量的测定值与试样含量的真实值（或标准值）相符合的程度称为准确度；某一方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量，称为这种方法对该物质的检出限。
2．对试样中某一成分进行5次测定，所得测定结果（单位?
g?
ml?
1）分别为0.36，0.38，0.35，0.37，
0.39。
（1）计算测定结果的相对标准偏差；
（2）如果试样中该成分的真实含量是0.38?
g?
ml?
1，试计算测定结果的相对误差。
解：
（1）测定结果的平均值
x?
0.36?
0.38?
0.35?
0.37?
0.39
5
?
0.37?
g?
ml
?
1
标准偏差
n
?
s?
i?
1
（xi?
x）n?
1
2
?
（0.36?
0.37）?
（0.38?
0.37）?
（0.35?
0.37）?
（0.37?
0.37）?
（0.39?
0.37）
5?
1
?
1
22222
?
0.0158?
g?
ml
相对标准偏差sr?
sx
?
100%?
0.01580.37
?
100%?
4.27%
（2）相对误差er?
x?
?
?
?
100%?
0.37?
0.38
0.38
?
100%?
?
2.63%。
3．用次甲基蓝?
二氯乙烷光度法测定试样中硼时，为制作标准曲线，配制一系列质量浓度?
b（单位
mg?
l?
1）分别为0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0的标准溶液，测得吸光度a分别为0.140，0.160，0.280，0.380，0.410，0.540。
试写出该标准曲线的一元线性回归方程，并求出相关系数。
解：
x?
?
b?
y?
a?
（0.5?
1.0?
2.0?
3.0?
4.0?
5.0）mg?
l
6
?
1
?
2.58mg?
l
?
1
（0.140?
0.160?
0.280?
0.380?
0.410?
0.540）
6
?
0.318
已知线性回归方程为y?
a?
bx其中
n
?
（x
b?
i?
1
n
i
?
x）（yi?
y）
?
x）
2
?
（x
i?
1
n
i
?
（?
?
i?
1
bin
?
2.58）（ai?
0.318）
bi
?
（?
i?
1
?
2.58）
2
?
0.088
a?
y?
bx?
0.092
?
一元线性回归方程为
y?
0.092?
0.088x。
n
?
（x
代入数据可求得相关系数r?
?
n
i?
1
i
?
x）（yi?
y）
n
1/2
?
?
0.9911或r?
0.9911。
?
22?
（x?
x）（y?
y）?
i?
?
i?
i?
1?
i?
1?
4．下面是确定某方法测定铁的检出限的一组数据：
空白信号（相对单位）为5.6，5.8，6.2，5.2，
5.3，5.6，5.7，5.6，5.9，5.6，5.7；10ng?
ml?
1铁标准溶液信号（相对单位）为10.6，10.8，10.6。
试计算此方法测定铁的检出限。
解：
xb?
5.6?
5.8?
6.2?
5.2?
5.3?
5.6?
5.7?
5.6?
5.9?
5.6?
5.7
11
n
?
5.65
?
（x
sb?
i?
1
bi
?
xb）
2
n?
1
?
0.27
xl?
xb?
ksb?
5.65?
3?
0.27?
6.46
xl?
xb
s
3sbs
检出限d?
?
1
其中s?
dxd?
?
3
（10.6?
10.8?
10.6）?
5.65
（10?
0）ng?
ml
?
1
?
0.502/（ng?
ml
?
1
）
?
该方法测定铁的检出限为
d?
3?
0.270.502/（ng?
ml
?
1
）
?
1.61ng?
ml
?
1
。
第二章光学分析法导论
1．解释下列名词：
（1）原子光谱和分子光谱；
（2）原子发射光谱和原子吸收光谱；（3）统计权重和简并度；（4）分子振动光谱和分子转动光谱；（5）禁戒跃迁和亚稳态；（6）光谱项和光谱支项；（7）分子荧光、磷光和化学发光；（8）拉曼光谱。
答：
（1）由原子的外层电子能级跃迁产生的光谱称为原子光谱；由分子的各能级跃迁产生的光谱称为分子光谱。
（2）当原子受到外界能量（如热能、电能等）的作用时，激发到较高能级上处于激发态。
但激发态的原子很不稳定，一般约在10?
8s内返回到基态或较低能态而发射出的特征谱线形成的光谱称为原子发射光谱；当基态原子蒸气选择性地吸收一定频率的光辐射后跃迁到较高能态，这种选择性地吸收产生的原子特征的光谱称为原子吸收光谱。
（3）由能级简并引起的概率权重称为统计权重；在磁场作用下，同一光谱支项会分裂成2j＋1个不同的支能级，2j＋1称为能级的简并度。
（4）由分子在振动能级间跃迁产生的光谱称为分子振动光谱；由分子在不同的转动能级间跃迁产生的光谱称为分子转动光谱。
（5）不符合光谱选择定则的跃迁叫禁戒跃迁；若两光谱项之间为禁戒跃迁，处于较高能级的原子具有较长的寿命，原子的这种状态称为亚稳态。
（6）用n、l、s、j四个量子数来表示的能量状态称为光谱项，符号为n2s?
1l；把j值不同的光谱项称为光谱支项，表示为n2s?
1lj。
（7）荧光和磷光都是光致发光，是物质的基态分子吸收一定波长范围的光辐射激发至单重激发态，再由激发态回到基态而产生的二次辐射。
荧光是由单重激发态向基态跃迁产生的光辐射，而磷光是单重激发态先过渡到三重激发态，再由三重激发态向基态跃迁而产生的光辐射。
化学发光是化学反应物或反应产物受反应释放的化学能激发而产生的光辐射。
（8）入射光子与溶液中试样分子间的非弹性碰撞引起能量交换而产生的与入射光频率不同的散射光形成的光谱称为拉曼光谱。
2．阐明光谱项中各符号的意义和计算方法。
答：
光谱项表示为n2s?
1l，其中n为主量子数，其数值等于原子的核外电子层数；s为总自旋量子数，若n为原子的价电子数，s可取
n2
，
n2
?
1，
n2
?
2，?
，
12
，0；l为总轨道角量子数，对
于具有两个价电子的原子，l只能取值（l1?
l2），（l1?
l2?
1），（l1?
l2?
2），?
，l1?
l2。
3．计算：
（1）670.7nm锂线的频率；
（2）3300cm?
1谱线的波长；（3）钠588.99nm共振线的激发电位。
c
3.0?
10
10
解：
（1）v?
?
?
cm?
s
?
1
670.7nm
?
4.47?
10
14
s
?
1
（2）?
?
1
?
?
13300cm
?
1
?
3030nm
（3）e?
h?
c
?
?
（4.136?
10
?
15
ev?
s）?
（3.0?
10588.99nm
10
cm?
s）
?
1
?
2.107ev
4．电子能级间的能量差一般为1?
20ev，计算在1ev，5ev，10ev和20ev时相应的波长（nm）。
h?
c?
e
（4.136?
10
?
15
解：
已知?
?
?
ev?
s）?
（3.0?
10
?
e
?
110
cm?
s）
?
1
1ev时，?
?
1241nm5ev时，?
?
248.2nm10ev时，?
?
124.1nm20ev时，?
?
62.04nm。
5．写出镁原子基态和第一电子激发态的光谱项。
解：
光谱项分别为：
基态31s；第一电子激发态31p和33p。
【篇三：
分析化学习题答案下册第三版高等教育出版社华中师范大学陕西师范大学东北师范大学编】
分析法导论
1．解释下列名词：
（1）原子光谱和分子光谱；
（2）原子发射光谱和原子吸收光谱；（3）统计权重和简并度；（4）分子振动光谱和分子转动光谱；（5）禁戒跃迁和亚稳态；（6）光谱项和光谱支项；
（7）分子荧光、磷光和化学发光；（8）拉曼光谱。
答：
（1）由原子的外层电子能级跃迁产生的光谱称为原子光谱；由分子的各能级跃迁产生的光谱称为分子光谱。
（2）当原子受到外界能量（如热能、电能等）的作用时，激发到较高能级上处于激发态。
但激发态的原子很不稳定，一般约在10?
8s内返回到基态或较低能态而发射出的特征谱线形成的光谱称为原子发射光谱；当基态原子蒸气选择性地吸收一定频率的光辐射后跃迁到较高能态，这种选择性地吸收产生的原子特征的光谱称为原子吸收光谱。
（3）由能级简并引起的概率权重称为统计权重；在磁场作用下，同一光谱支项会分裂成2j＋1个不同的支能级，2j＋1称为能级的简并度。
（4）由分子在振动能级间跃迁产生的光谱称为分子振动光谱；由分子在不同的转动能级间跃迁产生的光谱称为分子转动光谱。
（5）不符合光谱选择定则的跃迁叫禁戒跃迁；若两光谱项之间为禁戒跃迁，处于较高能级的原子具有较长的寿命，原子的这种状态称为亚稳态。
（6）用n、l、s、j四个量子数来表示的能量状态称为光谱项，符号为n2s?
1l；把j值不同的光谱项称为光谱支项，表示为n2s?
1lj。
（7）荧光和磷光都是光致发光，是物质的基态分子吸收一定波长范围的光辐射激发至单重激发态，再由激发态回到基态而产生的二次辐射。
荧光是由单重激发态向基态跃迁产生的光辐射，而磷光是单重激发态先过渡到三重激发态，再由三重激发态向基态跃迁而产生的光辐射。
化学发光是化学反应物或反应产物受反应释放的化学能激发而产生的光辐射。
（8）入射光子与溶液中试样分子间的非弹性碰撞引起能量交换而产生的与入射光频率不同的散射光形成的光谱称为拉曼光谱。
2．阐明光谱项中各符号的意义和计算方法。
答：
光谱项表示为n2s?
1l，其中n为主量子数，其数值等于原子的核外电子层数；s为总自旋量子数，若n为原子的价电子数，s可取
n2
，
n2
?
1，
n2
?
2，?
，
12
，0；l为总轨道角量子数，对
于具有两个价电子的原子，l只能取值（l1?
l2），（l1?
l2?
1），（l1?
l2?
2），?
，l1?
l2。
3．计算：
（1）670.7nm锂线的频率；
（2）3300cm?
1谱线的波长；（3）钠588.99nm共振线的激发电位。
解：
（1）v?
c
?
1
?
3.0?
10
10
cm?
s
?
1
670.7nm
?
4.47?
10
14
s
?
1
（2）?
?
?
?
13300cm
?
1
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3030nm
（3）e?
h?
c
?
?
（4.136?
10
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15
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s）?
（3.0?
10588.99nm
10
cm?
s）
?
1
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2.107ev
4．电子能级间的能量差一般为1?
20ev，计算在1ev，5ev，10ev和20ev时相应的波长（nm）。
h?
c?
e
（4.136?
10
?
15
解：
已知?
?
?
ev?
s）?
（3.0?
10
?
e
?
110
cm?
s）
?
1
1ev时，?
?
1241nm5ev时，?
?
248.2nm10ev时，?
?
124.1nm20ev时，?
?
62.04nm。
5．写出镁原子基态和第一电子激发态的光谱项。
解：
光谱项分别为：
基态31s；第一电子激发态31p和33p。
第三章紫外－可见吸收光谱法
*
3、作为苯环的取代基，－nh3＋不具有助色作用，－nh2却具有助色作用；－dh的助
色作用明显小于－o－。
试说明原因。
由于氧负离子o－中的非键n电子比羟基中的氧原子多了一对，因此其助色作用
更为显著。
4、铬黑t在ph6时为红色（?
max＝515nm），在ph＝7时为蓝色（?
max＝615nm），ph＝9.5时与mg2＋形成的螯合物为紫红色（?
max＝542nm），试从吸收光谱产生机理上给予解释。
（参考书p23）
解:
由于铬黑t在ph6、ph＝7、ph＝9.5时其最大吸收波长均在可见光波长范围内，因此所得的化合物有颜色，呈吸收波长的互补色。
由于当ph6到ph＝7到ph＝9.5试，最大吸收波长有?
max＝515nm到?
max＝615nm到?
max＝542nm，吸收峰先红移后蓝移，因此铬黑t在ph6时为红色，ph＝7时为蓝色，ph＝9.5时为紫红色。
5、4－甲基戊烯酮有两种异构体：
（左图）和
h2c
ch3c
oc
ch3
实验发现一种异构体在235nm处有一强吸收峰（k＝1000l?
mol－1?
cm－1），另一种异构体在220nm以后没有强吸收峰，试判断具有前一种紫外吸收特征的是哪种异构体。
解：
有紫外光谱分析可知，若在210－250nm有强吸收，则表示含有共轭双键，因此，
由于在235nm处有一强吸收，则表明其结构含有共轭双键，因此这种异构体应为（左图）。
若在220－280nm范围内无吸收，可推断化合物不含苯环、共轭双键、酮基、醛基、溴和碘，由于另一种异构体在220nm以后没有强吸收，则此化合物不含共轭双键，因此应为：
h2c
ch3c
oc
ch3
第四章红外吸收光谱法
3、co的红外吸收光谱在2170cm-1处有一振动吸收峰。
试求co键的力常数。
?
12?
cm1m2
（m1?
m2）?
l
k
解：
根据
?
?
?
则k?
（2?
c）2?
?
12?
16
（12?
16）?
0.02?
10
23
其中
2
=1905n/m=19.05n/cm
答：
co键的力常数19.05n/cm。
（4）h2cch2
?
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