仪器分析习题及答案

仪器分析习题及答案一、光学分析法引论习题及答案1.对下列的物理量单位进行换算：（1）150pmX射线的波数（cm-1）；（2）670.7nmLi线的频率（Hz）；（3）3300cm-1波数的波长（μm）；2.计算下列电磁辐射的频率（Hz）、波数（cm-1）及光量子的能量（用电子伏eV、尔格erg及千卡/摩尔表示）：（1）波长为589.0nm的钠D线；（2）在12.6μm的红外吸收峰。3.将波长443nm的光通过折射率为1.329的甲醇溶液时，试计算：（1）在甲醇溶液中的传播速度；（2）频率；（3）能量（J）；（4）周期（s）。4.辐射通过空气（n=1.00027）与某玻璃（n=1.7000）界面时，其反射损失的能量大约有多少？5.何谓光的二象性？何谓电磁波谱？6.请按照能量递增和波长递增的顺序，分别排列下列电磁辐射区：红外线，无线电波，可见光，紫外光，X射线，微波。7.光谱法的仪器通常由哪几部分组成？它们的作用是什么？1.答：(1)；（2）；（3）3.03μm。2.答：(1)(2)3.答：（1）；（2）；（3）；（4）。4.答：6.7%5.答：光的二象性：光同时具有波动和粒子两种属性的性质。电磁波谱：将各种电磁辐射按照波长或频率的大小顺序排列起来的图表。6.答：能量递增顺序：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线。波长递增顺序：X射线、紫外光、可见光、红外线、微波、无线电波。二、紫外-可见分光光度法习题及答案1.分子能发生n－σ*跃迁，为227nm(ε为900)。试问：若在酸中测量时，该吸收峰会怎样变化？为什么？2.某化合物的为305nm，而为307nm。试问：引起该吸收的是n－π*还是π－π*跃迁？3.试比较下列各化合物最大吸收峰的波长大小并说明理由。(a)(b)(c)(d)4.若在下列情况下进行比色测定，试问：各应选用何种颜色的滤光片？(1)蓝色的Cu(Ⅱ)－NH3配离子；(2)红色的Fe(Ⅲ)－CNS－配离子；(3)Ti(Ⅴ)溶液中加入H2O2形成黄色的配离子。5.排列下列化合物的及的顺序：乙烯、1,3,5－己三烯、1,3－丁二烯。6.基化氧(4－甲基戊烯酮，也称异丙又丙酮)有两种异构体，其结构为：(A)CH2=C(CH3)－CH2－CO(CH3),(B)CH3－C(CH3)=CH－CO(CH3)。它们的紫外吸收光谱一个为235nm(ε为12000)，另一个在220nm以后无强吸收。判别各光谱属于何种异构体？7.紫罗兰酮有两种异构体，α异构体的吸收峰在228nm(ε＝14000)，β异构体吸收峰在296nm(ε＝11000)。该指出这两种异构体分别属于下面的哪一种结构。(Ⅰ)1.答：n－σ*跃迁产生的吸收峰消失2.答：为π－π*跃迁引起的吸收带3.答：dcab4.答：(1)黄色；（2）蓝绿色；（3）蓝色5.答：1,3,5－己三烯1,3－丁二烯乙烯6.答：7.答：I为β，II为α三、红外光谱法习题及答案AKBr晶体在4000～400cm-1范围内不会散射红外光BKBr在4000～400cm-1范围内有良好的红外光吸收特性CKBr在4000～400cm-1范围内无红外光吸收D在4000～400cm-1范围内，KBr对红外无反射1．在红外光谱分析中，用KBr制作为试样池，这是因为()2.一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为()A玻璃B石英C卤化物晶体D有机玻璃3.并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为()A分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂B分子中有些振动能量是简并的C因为分子中有C、H、O以外的原子存在D分子某些振动能量相互抵消了4．在下列不同溶剂中，测定羧酸的红外光谱时，C＝O伸缩振动频率出现最高者为()A气体B正构烷烃C乙醚D乙醇5.水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动?()A2个，不对称伸缩B4个，弯曲C3个，不对称伸缩D2个，对称伸缩6.在以下三种分子式中C＝C双键的红外吸收哪一种最强?(1)CH3-CH=CH2(2)CH3-CH=CH-CH3（顺式）(3)CH3-CH=CH-CH3（反式）()A（1）最强B(2)最强C(3)最强D强度相同7.以下四种气体不吸收红外光的是()AH2OBCO2CHClDN28.某化合物的相对分子质量Mr=72,红外光谱指出,该化合物含羰基,则该化合物可能的分子式为()A分子外层电子、振动、转动能级的跃迁B原子外层电子、振动、转动能级的跃迁C分子振动-转动能级的跃迁D分子外层电子的能级跃迁9.试比较同一周期内下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红外吸收峰,频率最小的是()AC-HBN-HCO-HDF-H10.下列关于分子振动的红外活性的叙述中正确的是()A凡极性分子的各种振动都是红外活性的,非极性分子的各种振动都不是红外活性的B极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的C分子的偶极矩在振动时周期地变化,即为红外活性振动D分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化,必为红外活性振动,反之则不是11.两个能量间距为DE的能级，热平衡时较高能级和较低能级的布局数之比由Boltzmann分布描述：较高能级布局数/较低能级布局数=e-DE/kT式中k为Boltzmann常数（1.38x10-23m2×kg×s-2×K-2）。拉曼线的强度正比于跃迁起始态的分子数。如果各种因素相同，试计算在300K时，CCl4在218cm-1和459cm-1处的反Stokes线和Stokes线的强度之比。Plank常数h为6.63x10-34m2×kg×s-1。12.25°C下大多数分子处于基态(v=0)。(a)利用Boltzmann公式计算HCl分子激发态与基态分子布局数之比：N(v=1)/N(v=0)及N(v=2)/N(v=0)。HCl分子的基频为2885cm-1。(b)利用(a)的结果计算v=1至v=2以及v=2至v=3跃迁时相对于v=0至v=1跃迁的强度。13.环己酮在5.86mm处的红外峰最强，并且在此波长下其吸光度与浓度呈线性关系。(a)选择什么溶剂有利于在该波长下对环己酮进行定量？(b)浓度为2.0mg/ml环己酮在该溶剂中的溶液其吸光度为0.40，液池厚度为0.025mm。如果噪声为0.001个吸光度单位，则该条件下环己酮的检测限是多少？1.C2.D3.B4.A5.C6.A7.D8.B9.A10.C五、分子发光分析法习题及答案1.试从原理和仪器两个方面比较分子荧光磷光和化学发光的异同点。2.何为荧光（磷光）的激发光谱和发射光谱？如何绘制？它们有何异同点？3.有机化合物的荧光与其结构有何关系？4.解释下列术语：（1）荧光量子产率；（2）荧光猝灭；（3）系间跨越；（4）振动弛豫；（5）重原子效应。5.写出荧光强度的数学表达式，说明式中各物理量的意义。影响荧光强度的因素是什么？6.试解释荧光分析法比紫外－可见分光光度法灵敏度高的原因。7.下列各组化合物或不同条件中，预期哪一种荧光产率高？为什么？(1)偶氮苯二氮杂菲(2)pH=3及pH＝10时的苯胺(3)(4)pH=3及pH＝10时的苯胺8.提高磷光测定灵敏度的方法有哪些？9.化学发光分析法有哪些特点？能发生化学发光的化学反应必须具备哪些主要条件？10.若一种化合物能发射荧光和磷光，则该化合物吸收光谱、荧光发射光谱、磷光发射光谱最大波长的顺序如何？为什么？11.核黄素的吸收光谱（实线）和荧光光谱（虚线）如图14.18所示。进行荧光分析时，选择的激发波长和发射波长各为多少？12.根据萘和菲的光谱图（14.19,20），设计一分析方法测定混合物中的萘和菲。六、原子发射光谱法习题及答案1.原子发射光谱是怎样产生的？为什么各种元素的原子都有其特征的谱线？2.光谱仪的意义是什么？为何写出Mg285.2nm共振线的光谱线跃迁表达式？3.试比较原子发射光谱中几种常用激发光源的工作原理、特性及适用范围。4.简述ICP光源的工作原理及其优点？5.光谱仪的主要部件可分为几个部分？各部件的作用如何？6.棱镜摄谱仪和光栅摄谱仪的性能各用那些指标表示？各性能指标的意义是什么？7.比较摄谱仪及光电直读光谱仪的异同点？8.分析下列试样时应选用何种激发光源？⑴矿石的定性、半定量分析；⑵合金中铜的定量分析（0.x～x%）；⑶钢中锰的定量分析（0.0x～0.x%）；⑷头发中各元素的定量分析；⑸水质调查中Cr、Mn、Cu、Fe、Zn、Pb的定量分析。9.影响原子发射光谱的谱线强度的因素是什么？产生谱线自吸及自蚀的原因是什么？10.解释下列名词：⑴激发电位和电离电位；⑵共振线、原子线、离子线、灵敏线、最后线；⑶等离子线、激发光源中的三大平衡。11.什么是感光板的乳剂特性曲线？其直线部分的关系式如何表示？何谓反衬度、惰延量、雾翳黑度？在分析上有何意义？12.光谱定量分析为何经常采用内标法？其基本公式及各项的物理意义是什么？13.选择内标元素及内标线的原则是什么？说明理由。14.何谓基体效应？为何消除或降低其对光谱分析的影响？15.计算Cu327.4nm和Na589.6nm谱线的激发电位（eV表示）16.下标中列出Pb的某些分析线及激发电位，若测定水中痕量Pb应选用那条谱线？当某试样中Pb含量谓0.1%左右时，是否仍选用此谱线，说明理由。谱线波长/nm283.31280.20287.32266.32239.38激发电位/eV4.375.745.635.976.5017.当一级光谱波长为500.0nm时，其入射角为60o，反射角（衍射角）为-40o，此光栅的刻痕数为多少条/mm？18.有一块光栅的宽度为5.00mm，每mm的刻痕数为720条，那么该光栅第一级光谱分辨率是多少？对波数为1000cm-1的红外线，光栅能分辨的最靠近的两条谱线的波长差为多少？19.用（折射率对波长的变化率）的60o熔融石英棱镜和刻有1200条/mm的光栅来色散Li的400.20nm及400.30nm两条谱线。试计算⑴分辨率；⑵棱镜和光栅的大小。20.在原子发射光谱图中，未知元素的谱线λx位于两条铁谱线λ1=486.37nm和λ2=487.12nm之间。在波长测量仪（也称比长仪）上测得λ1和λ2之间距离为14.2mm（经放大），λ1和λx之间距离为12.3mm，试算λx为多少？21.用原子发射光谱法测定Zr含量中的Ti，选用的分析线对为Ti334.9nm/Zr332.7nm。测定含Ti=0.0045%的标样时，强度比为0.126；测定含Ti=0.070%的标样时，强度比为1.29；测定某试样时，强度比为0.598，求试样中Ti%。22.用原子发射光谱法测定锡合金中铅的含量，以基体锡作为内标元素，分析线对为Pb283.3/Sn276.1nm，每个样品平行摄谱三次，测得黑度平均值列于下表，求未知试样中铅的百分含量（作图法）样品号%Pb黑度Sn276.1nmPb283.3nm试样10.1261.5670.25920.3161.5711.01330.7061.4431.54141.3340.8251.42752.5120.7931.927未知样x0.9200.66923.用标准加入法测定硅酸岩矿中Fe的质量分数，Fe302.06nm为分析线，Si302.00nm为内标线。已知分析线在乳剂特性曲线直线部分，反衬度1.05，测得数据列于下表。试求未知样中Fe的质量分数（作图法）Fe加入量（%）0ΔS（谱线黑度差）-0.441-0.1500.0300.15317.446条/mm18.3600；2.8nm19.(1)；（2）3.1cm和3.8mm20.487.0221.0.028%22.0.461%23.六、原子吸收光谱法习题及答案1.原子吸收光谱和原子荧光光谱是如何产生的？比较两种分析方法的特点。2.解释下列名词：⑴谱线轮廓；⑵积分吸收；⑶峰值吸收；⑷锐线光源；⑸光谱通带。3.表征谱线轮廓的物理量是哪些？引起谱线变宽的主要因素有哪些？4.原子吸收光谱法定量分析的基本关系式是什么？原子吸收的测量为什么要用锐线光源？5.原子吸收光谱法最常用的锐线光源是什么？其