仪器分析习题

1《仪器分析》习题选编湖南人文科技学院化学实验教学中心2010年3月6日2第1章原子光谱分析法4.3.1原子发射光谱分析法一、选择题1原子发射光谱是由下列哪种跃迁产生的？(B)A.电热能使气态原子内层电子激发B.电热能使气态原子外层电子激发C.辐射能使气态原子内层电子激发D.辐射能使气态原子外层电子激发2原子发射光谱仪中光源的作用是(D)A.得到特定波长和强度的锐线光谱B.将试样中的杂质除去，消除干扰C.提供足够能量使试样灰化D.提供足够能量使被测元素蒸发解离、原子化和激发3发射光谱法定性分析矿物粉末中微量Ag、Cu时，应采用的光源是(A)A.直流电弧光源B.低压交流电弧光源C.高压火花光源D.电感耦合等离子体光源4用原子发射光谱法直接分析海水中重金属元素时，应采用的光源是(D)A.直流电弧光源B.低压交流电弧光源C.高压火花光源D.电感耦合等离子体5发射光谱分析中，具有干扰小、精度高、灵敏度高和宽线性范围的激发光源是(D)A.直流电弧光源B.低压交流电弧光源C.高压火花光源D.电感耦合等离子体6发射光谱摄谱仪的检测器是(A)A.感光板B.暗箱D.光电倍增管C.硒光电池7用发射光谱进行定量分析时，乳剂特性曲线的斜率较大，说明(B)A.惰延量大B.反衬度大D.反衬度小C.展度大8摄谱法原子光谱定量分析的依据是(C)A.I－N基B.S－lgND.△S－lgcC.I－lgc39在发射光谱定量分析中下列选用的“分析线对”正确的是(A)A.波长和激发电位都应接近B.波长和激发电位都不一定接近D.波长要接近，激发电位可以不接近C.波长不一定接近，但激发电位要相近10测量光谱线的黑度可以用(C)A.摄谱仪B.映谱仪C.测微光度计D.比长计二、填空题1发射光谱是指物质的分子、原子或离子受到外界能量（电能、热能、化学能）的激发而产生的光谱。吸收光谱则是由物质吸收光源辐射而产生的光谱。2物质发射的光谱有线状光谱、带状光谱和连续光谱三种。线状光谱是由物质的气态原子或离子受激发而产生的，又称为原子光谱或离子光谱。带状光谱是由气态分子受激发而产生的，又称分子光谱。连续光谱是由炽热的固体或流体发射的，各种波长连续不断，分不出明显的光谱线条。3第一共振线是发射光谱的最灵敏线，它是由第一激发态跃迁至基态时产生的辐射，由于谱线强度大，常用作分析线。4原子在高温下被激发而发射某一波长的辐射，周围温度较低的同种原子(包括低能级原子或基态原子)会吸收这一波长的辐射而使谱线强度降低的现象称为自吸。自吸严重的谱线使其从中央下陷而一分为二，则称为谱线的自蚀。5电感耦合等离子体光源具有检出限低、基体效应小、线性范围宽、稳定性好、精密度高、准确度高等优点，它主要由高频发生器、等离子炬管、雾化器等三部分组成。6原子发射光谱仪中，低压交流电弧、高压火花等激发光源中的激发过程主要是高速、热运动的粒子激发，它是由碰撞__引起的。7原子发射光谱中，背景的来源有分子激发产生的带光谱、炽热固体及离子电子复合时产生的连续光谱、其它元素的原子或离子光谱对分析线的覆盖及光谱仪产生的杂散光。8原子发射光谱法定性分析的依据是各种元素的原子核外层电子基态与激发态之间的能级差（△E）大小不同，当受激跃迁时，不同的原子将产生各自的特征光谱线及线组，以此判断该元素是否存在。49在原子发射光谱分析的元素波长表中，LiⅠ670.785nm表示Li的670.785nm的原子线；BeⅡ313.034nm表示Be的313.042的一级离子线。10用原子发射光谱进行定性分析时，识别谱线的主要方法有铁谱比较法、标准试样光谱比较法。铁谱的作用是以元素光谱图中的铁光谱线为波长标尺，可为查找谱线时作对照用。对被检测的元素一般只需找出2～3根___灵敏线即可判断该元素是否存在。11衡量摄谱仪的性质，可根据色散率、分辨率和集光本领等三个光学特性指标来表征。摄谱仪所具有的能正确分辨出相邻两条谱线的能力，称为分辨率。把不同波长的辐射能分散开的能力，称为色散率。12在进行光谱定性全分析时，狭缝宽度宜窄，目的是保证有一定的分辨率，来减少谱线间重叠干扰。而进行定量分析时，狭缝宽度宜宽，目的是保证有一定的照度，来提高谱线强度。13在谱线强度与浓度的关系式I＝acb中,b表示与自吸有关的常数，当b＝0时，表示I与c无关；当c值较大时，b值1_，有自吸；低浓度时，b值__=1__，表示__无自吸。b愈小，自吸收越大。14在发射光谱中，内标法的基本公式是lgR＝lg(I分／I内)＝blgc＋lgA；摄谱法的基本公式是S＝γblgc＋γlgA；光电直读法定量分析的基本公式是lgV＝blgc＋lgA。15原子发射光谱定量分析的方法称为“内标法”。所采用的比较线称“内标线”，分析线与内标线称为“分析线对”。三、问答题1请叙述光谱定量分析的基本原理答：光谱定量分析是根据待测元素谱线的强度和待测元素的含量之间存在一种关系,即罗马金公式I=acb来进行定量分析的，谱线强度可以用光电直读法，也可以用照相法记录。2何谓内标法？光谱定量分析时为何要采用内标法？答：在被测元素的谱线中选一条分析线，在基体元素谱线中选一条与它相匀称的内标线，根据这一对谱线强度的比值对被测元素的含量制作工作曲线，然后对未知试样进行定量分析的方法称为内标法。因为谱线强度I不仅与元素的浓度有关，还受到许多因素的影响，采用内标法可消除因实验条件的波动等因素带来的影响，提高准确度。53具有哪些条件的谱线对可作内标法的分析线对？可作内标法分析线对的要求是：①内标元素的含量须恒定。②分析元素和内标元素的挥发率必须相近，以避免分馏现象，否则发光蒸气云中原子浓度之比随激发过程而变。③内标元素与待测元素的激发电位和电离电位应尽量相近，这样，谱线的强度比可不受激发条件改变的影响。④分析线与内标线的波长应比较接近，强度也不应相差太大，这样可减少照相测量上引起的误差。⑤谱线无自吸或自吸很弱，并且不受其它元素的干扰。4在原子发射光谱分析中，选择激发电位相近的分析线对的作用是什么？为什么？答：原子发射光谱分析中，选择激发电位相近的分析线对的作用是消除弧焰温度的影响。根据谱线强度的公式：kTEeNhvAggI021故kTEEeNhvAggII2102121分析线对谱线强度比21II正比于kTEEe21当E1≈E2，时，kTEEe21→e0→1因此，当分析线对的激发电位接近时，就可消除弧温的影响。5选择分析线对时两谱线的波长为什么要尽量靠近？答：感光板的反衬度r和惰延量Hi都与波长有关，在分析线对的波长相距很近时，它们的反衬度和惰延量才相等，因而内标法定量公式△S=blgc+lgA才成立。四、计算题1用发射光谱法测定某材料中的Cu元素时，得铜的某谱线的黑度值(以毫米标尺表示)为SCu=612，而铁的某谱线的黑度值SFe=609，此时谱线反衬度是2.0，求该分析线对的强度比。解：由于lgR=lgA+blgc6cbASlglg所以5.10.2609612lgSRR=31.62有一每毫米1200条刻线的光栅，其宽度为50nm，计算(1)在一级光谱中，该光栅的理论分辨率为多少?(2)对于=600nm的光，在一级光谱中，光栅所能分辨的最靠近的多少？(3)要将一级光谱中742.2nm和742.4nm两条光谱线分开,则需多少刻线的光栅?解：根据理R=mN，可解决这三个问题。式中R瘤为理论分辨率；m为光谱级数；N为光栅的总刻线数。(1)已知n=1，N=50×1200，所以光栅的分辨率为R理=mN=1×(50×1200)=6×104(2)已知R理=6×104，=600nm所以两谱线的波长差为理R=600/(6×104)=0.01nm(3)需如下刻线的光栅37112.7424.7422/)4.7422.742(理R371113711mRN（条）3计算Cu327.396nm及Na589.592nm的激发电位(eV)?已知h＝6.62×10-34J·S，光速c＝2.997×1010cm，1nm=10-9m，1eV＝1.602×10-19J解：Cu327.396nm及Na589.592nm的激发电位hcE78.310602.1110396.32710997.21062.61971034（eV）Na589.592nm的激发电位11.210602.1110592.58610997.21062.61971034E74激发原子和分子的价电子产生紫外和可见光谱需要的能量为1.50～8.00eV，问相应的激发波长范围是多少nm?已知h＝6.62×10-34J·S，光速c＝2.997×1010cm，1nm=10-9m，1eV＝1.602×10-19J解：由于hcE所以，能量为1.50eV时Ehc1nm)(82610602.150.11010997.21062.61971034能量为8.00eV时nm)(15410602.100.81010997.21062.619710342因此，激发能量为1.50～8.00eV时，相应的波长范围是826～154nm。4.3.2原子吸收光谱分析法一、选择题1原子吸收光谱是(A)A.基态原子吸收特征辐射后跃迁到激发态所产生的B.基态原子吸收了特征辐射跃迁到激发态后又回到基态时所产生的C.分子的电子吸收特征辐射后跃迁到激发态所产生的D.分子的振动、转动能级跃迁时对光的选择吸收产生的2原子发射光谱与原子吸收光谱产生的共同点在于.(D)A.基态原子对共振线的吸收B.激发态原子产生的辐射C.辐射能使气态原子内层电子产生跃迁D.辐射能使气态原子外层电子产生跃迁3在原子吸收分光光度计中，目前常用的光源是(C)A.火焰B.氙灯C.空心阴极灯D.交流电弧4空心阴极灯内充的气体是(D)A.大量的空气B.少量的空气C.大量的氖或氩等惰性气体D.少量的氖或氩等惰性气体5空心阴极灯的主要操作参数是(C)A.内充气体的压力B.阴极温度C.灯电流D.灯电压6空心阴极灯中对发射线半宽度影响最大的因素是(B)8A.内充气体B.灯电流C.阴极材料D.阳极材料7原子吸收测定时，调节燃烧器高度的目的是(A)A.选择合适的吸收区域B.增加燃气和助燃气预混时间C.提高试样雾化效率D.控制燃烧速度8原子化器的主要作用是(A)A.将试样中待测元素转化为基态原子B.将试样中待测元素转化为激发态原子C.将试样中待测元素转化为中性分子D.将试样中待测元素转化为离子9在石墨炉原子化器中，应采用保护气体是(A)A.氩B.氢C.氧化亚氮D.乙炔10原子吸收光谱仪与原子发射光谱仪在结构上的不同之处是(A)A.原子化器B.单色器C.透镜D.光电倍增管11双光束原子吸收分光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12在原子吸收分析法中，被测定元素的灵敏度、准确度在很大程度上取决于(C)A.空心阴极灯B.火焰C.原子化系统D.分光系统13原子吸收分光光度计中常用的检测器是(D)A.感光板B.光电池C.光电管D.光电倍增管14在原子吸收分析中，下列火焰组成温度最高的是(B)A.氧气–氢气B.笑气-乙炔C.空气-乙炔D.空气-煤气15原子吸收法测定易形成难离解氧化物的元素铝时，需采用的火焰为(D)A.氧气-空气B.氧气-氩气C.乙炔-空气D.乙炔-笑气二、填空题1使电子从基态跃迁到第一激发态所产生的吸收线，称为共振（吸收）线。2原子吸收光谱是由气态基态原子对该原子共振线的吸收而产生的。3原子吸收分析法其独有的分析特点是：灵敏度高、选择性好、抗干扰能力强、能测定的元素多。非火焰原子吸收光谱法的主要优点是：检出限低、取样量小、物理干扰小、可用于真空紫外区。94单道单光束火焰原子吸收分光光度计主要有四大部件组成，它们依次为光源(空心阴极灯)、原子化器、单色器和检测器(光电倍增管)。5原子吸收光谱法中应选用能发射锐线的光源，如空心阴极灯。空心阴极灯的