仪器分析课习题.docx

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仪器分析课习题

仪器分析课习题

第一章电磁辐射基础

1对下列单位进行换算：

（1）1.50ÅX射线的波数（cm-1）（6.66×107）

（2）670.7nm锂线的频率（HZ）（4.47×1014）

（3）3300cm-1波数的波长（nm）（3030）

（4）Na5889.95Å相应的能量（eV）（2.11）

2写出下列各种跃迁所需的能量范围（eV）

（1）原子内层电子跃迁（1.2×102-1.2×106）

（2）原子外层电子跃迁（6.2-1.7）

（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.

（1.76×1010cm/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解释下列名词

（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阐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下列哪种跃迁不能产生,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解释下列名词

（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Cu3273.96Å和Na5895.92Å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基本关系式.

8选择分析线应根据什么原则?

9下表中列出铅的某些分析线,若测定水中痕量铅应选用哪条谱线,当试样中含量为0.1%时是否仍选用此线.说明理由

铅线波长/Å激发电位/eV

2833.0714.37

2802.0015.74

2873.3215.63

2663.1715.97

2393.7916.50

10说明选择内标元素及内标线的原则?

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分析下列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%）;

（3）钢中的锰（0.0x-0.X%）;

（4）污水中的Cr.Mn.Cu.Fe.V.Ti等（ppm-x%）.

15分析下列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试比较摄谱法与光电法.

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,应选用下列那种方法:

（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若光栅刻痕为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1.6m时,计算其一级和二级光谱的倒线色散率.（5Å/mm,2.5Å/mm）

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

（60000）

26上述光栅能否将铌3094.18Å与铝3092.71Å分开?

为什么?

27试对棱镜光谱与光栅光谱进行比较.

28若光谱工作范围为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试比较原子吸收与分子吸收光谱法.

2解释下列名词:

（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/mm,欲测定Si2516.1Å的吸收值,为了消除多重线Si2514.3Å和Si2519.2Å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佳工作状态?

如果不处于最佳状态时,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,再加入钠盐至800ug/mL.试解释此操作的理由,并说明标准溶液应如何配制?

15指出下列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较.

17试从仪器部件及光路结构对原子与原子荧光仪进行比较.

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较。

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，若在酸中测定时，该峰会怎样变化？

为什么？

3试估计下列化合物中，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已知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在下列信息的基础上，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下列异构体：

（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.

171.0×10-3molL-1的K2Cr2O7溶液在波长450nm和530nm处的吸光度A分别为0.200和0.050.1.0×10-4molL-1KMnO4溶液在450nm处无吸收,在530nm处的吸光度为0.420.今测得某K2Cr2O7和KMnO4的混合液在450nm和530nm处吸光度分别为0.380和0.710.试计算该混合液中K2Cr2O7和KMnO4的浓度.假设吸收池长为10nm.

（K2Cr2O7,1.9×10-3molL-1;KMnO4,1.46×10-4molL-1）

18已知亚异丙基丙酮（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.

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

（5.1N/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,则称为非红外活性,指出下列振动是否有红外活性.

6CS2是线性分子,试画出它的基本振动类型,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下列基团的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较。

2阐明原子荧光、X荧光和分子荧光的产生原理。

3解释下列名词

（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，并说明判断原则。

5若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阐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解释下列名词

（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）的特性进行比较

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较

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所示的分离，为了得到1.5的分辨率，柱子长度最短需多少？

（0.75m）

2已知某组份峰的底宽为40s，保留时间为400s，

（1）计算此色谱柱的理论塔板数；（1600块）

（2）若柱长为1.00m，求此理论塔板高度（0.625mm）

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的相对保留时间是多少？

（1.77）

（2）A组份相对于B的相对保留时间是多少？

（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,测定各组份的保留时间为:

空气45s,丙烷1.5min,正戊烷2.35min,丙酮2.45min,丁醛3.95min,二甲苯15.0min,当使用正戊烷做基准组份时,各有机化合物的相对保留时间为多少?

（丙酮1.06）

6在某色谱分析中得到下列数据:

保留时间（tR）为5.0min,死时间（tM）为1.0min,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）保留体积VR（250mL）

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

（57600块）

8在一根已知有8100块理论塔板的色谱柱上,异辛烷和正辛烷的调整保留时间为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）假定调整保留时间不变,当使分辨率达到1.00时,所需的塔板数为多少?

（47234块）

（3）假定调整保留时间不变,当使分辨率为1.5时,所需要的塔板数为多少?

（106277块）

9已知某色谱柱的理论塔板数为2500块,组份A和B在该柱上的保留距离分别为25和36mm,求A和B的峰底宽.（2.0mm;2.88mm）

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

11柱效能指标和柱的分离度有什么区别和联系?

12已知Rs=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常数表示的最佳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10.18cm0.40cm2s-10.24s

柱20.05cm0.50cm2s-10.10s

（1）如果载气流速是0.50cms-1,那么,这两根柱子给出的理论塔板数哪一个大?

（相等）

（2）柱1的最佳流速是多少?

（1.29cms-1）

15当色谱柱温为150℃时,其范第姆特方程中的常数A=0.08cm,B=0.15cm2s-1,C=0.03s,这根柱子的最佳流速为多少?

所对应的最小塔板高度为多少?

（u最佳=2.24cms-1;H最小=2.14mm）

16组份A和B在一根30cm柱上分离,其保留时间分别为16.40和17.63min;峰底宽分别为1.11和1.21mm,不被保留组份通过色谱柱需1.30min,试计算:

（1）分离度（1.06）

（2）柱子的平均塔板数（3.34×103）

（3）板高H（8.71×10-3cm）

（4）分离度RS=1.5时.所需柱长（60.1cm）

（5）在长柱子上,组份B的保留时间（35.3min）

17假设两组份的调整保留时间分别为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）

（2）欲达到分离度R=0.75时所需的理论塔板数（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0.5cm,记录仪纸速为1cm/min,记录纸每厘米宽为0.2mV,总机械噪音为0.02mV,求其灵敏度和检测限.

（1.36×108mVs/g,1.47×10-10g/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留值分别为6.24和0,95,试求正丁烷-丁二烯相对保留值为1时,固定液的极性P.（2.7）

6已知含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调整保留时间分别为10和14min,求n-C11的调整保留时间.

（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,它们的保留时间分别为10、11和12min，最先流出的正构烷烃的保留指数为800，而组份B的保留指数为882.3,求组份A的保留指数,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用气相色谱法分离正己醇、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，其保留时间顺序如何？

10根据范氏方程解释柱温和载气流速对柱效能的影响，若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）]}

12已知CO2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%）

13醋酸甲酯、丙酸甲酯、n-丁酸甲酯在邻苯二甲酸二葵酯上的保留时间分别为2.14、4.32、8.63min，试指出它们在阿皮松上分离时，保留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试计算下列化合物的保留指数I：

（a）丙烷,t’R=1.29min（300）

（b）n-丁烷,t’R=2.21min（400）

（c）n-戊烷,t’R=4.10min（500）

（d）n-己烷,t’R=7.61min（600）

（e）n-庚烷,t’R=14.08min（700）

（f）n-辛烷,t’R=25.11min（800）

（g）甲苯,t’R=16.32min（724）

（h）异丁烷,t’R=2.67min（431）

（i）n-丙醇,t’R=7.60min（60