儀器分析課后習(xí)題答案解析

1、課后習(xí)題答案第1章 ：緒論1 解釋下列名詞：（1）儀器分析和化學(xué)分析；（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性范圍；（3）靈敏度、精密度、準(zhǔn)確度和檢出限。答：（1）儀器分析和化學(xué)分析：以物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理化學(xué)性質(zhì)（光、電、熱、磁等）為基礎(chǔ)的分析方法，這類方法一般需要特殊的儀器，又稱為儀器分析法；化學(xué)分析是以物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法。（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性范圍：標(biāo)準(zhǔn)曲線是被測物質(zhì)的濃度或含量與儀器響應(yīng)信號的關(guān)系曲線；標(biāo)準(zhǔn)曲線的直線部分所對應(yīng)的被測物質(zhì)濃度（或含量）的范圍稱為該方法的線性范圍。（3）靈敏度、精密度、準(zhǔn)確度和檢出限：物質(zhì)單位濃度或單位質(zhì)量的變化引起響應(yīng)信號值變化的程度，稱為方法的靈敏度；精密度是指使

2、用同一方法，對同一試樣進(jìn)行多次測定所得測定結(jié)果的一致程度；試樣含量的測定值與試樣含量的真實(shí)值（或標(biāo)準(zhǔn)值）相符合的程度稱為準(zhǔn)確度；某一方法在給定的置信水平上可以檢出被測物質(zhì)的最小濃度或最小質(zhì)量，稱為這種方法對該物質(zhì)的檢出限。第三章光學(xué)分析法導(dǎo)論1 解釋下列名詞：（1）原子光譜和分子光譜； （2）原子發(fā)射光譜和原子吸收光譜；（3）統(tǒng)計(jì)權(quán)重和簡并度； （4）分子振動(dòng)光譜和分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜；（5）禁戒躍遷和亞穩(wěn)態(tài)； （6）光譜項(xiàng)和光譜支項(xiàng)；（7）分子熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光； （8）拉曼光譜。答：（1）由原子的外層電子能級躍遷產(chǎn)生的光譜稱為原子光譜；由分子的各能級躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子光譜。（2）當(dāng)原子受到外

3、界能量（如熱能、電能等）的作用時(shí)，激發(fā)到較高能級上處于激發(fā)態(tài)。但激發(fā)態(tài)的原子很不穩(wěn)定，一般約在10-8 s內(nèi)返回到基態(tài)或較低能態(tài)而發(fā)射出的特征譜線形成的光譜稱為原子發(fā)射光譜；當(dāng)基態(tài)原子蒸氣選擇性地吸收一定頻率的光輻射后躍遷到較高能態(tài)，這種選擇性地吸收產(chǎn)生的原子特征的光譜稱為原子吸收光譜。（3）由能級簡并引起的概率權(quán)重稱為統(tǒng)計(jì)權(quán)重；在磁場作用下，同一光譜支項(xiàng)會(huì)分裂成2J1個(gè)不同的支能級，2J1稱為能級的簡并度。（4）由分子在振動(dòng)能級間躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子振動(dòng)光譜；由分子在不同的轉(zhuǎn)動(dòng)能級間躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。（5）不符合光譜選擇定則的躍遷叫禁戒躍遷；若兩光譜項(xiàng)之間為禁戒躍遷，處于較高

4、能級的原子具有較長的壽命，原子的這種狀態(tài)稱為亞穩(wěn)態(tài)。（6）用n、L、S、J四個(gè)量子數(shù)來表示的能量狀態(tài)稱為光譜項(xiàng)，符號為n 2S + 1 L；把J值不同的光譜項(xiàng)稱為光譜支項(xiàng)，表示為n 2 S + 1 LJ。（7）熒光和磷光都是光致發(fā)光，是物質(zhì)的基態(tài)分子吸收一定波長范圍的光輻射激發(fā)至單重激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)而產(chǎn)生的二次輻射。熒光是由單重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷產(chǎn)生的光輻射，而磷光是單重激發(fā)態(tài)先過渡到三重激發(fā)態(tài)，再由三重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷而產(chǎn)生的光輻射?；瘜W(xué)發(fā)光是化學(xué)反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物受反應(yīng)釋放的化學(xué)能激發(fā)而產(chǎn)生的光輻射。（8）入射光子與溶液中試樣分子間的非彈性碰撞引起能量交換而產(chǎn)生的與入射光頻率不同的散

5、射光形成的光譜稱為拉曼光譜。4.解：光譜項(xiàng)分別為：基態(tài) 31S；第一電子激發(fā)態(tài) 31P和33P。原子價(jià)電子組態(tài)nLS光譜項(xiàng)J光譜之項(xiàng)多重性簡并度Mg3s2(基態(tài))30031S031S0單13s13P1(激發(fā)態(tài))31133P233P2三5133P13033P01031P131P1單3第4章 原子發(fā)射光譜1 何謂共振線、靈敏線、最后線和分析線？它們之間有什么聯(lián)系？答：以基態(tài)為躍遷低能級的光譜線稱為共振線；靈敏線是指元素特征光譜中強(qiáng)度較大的譜線，通常是具有較低激發(fā)電位和較大躍遷概率的共振線；最后線是指試樣中被測元素含量或濃度逐漸減小時(shí)而最后消失的譜線，最后線往往就是最靈敏線；分析線是分析過程中所使用

6、的譜線，是元素的靈敏線。5. 分析下列試樣應(yīng)選用何種光源？（1）礦石中元素的定性和半定量分析；（2）銅合金中的錫（）；（3）鋼中的猛（）；（4）污水中的Cr、Cu、Fe、Pb、V的定量分析；（5）人發(fā)中Cu、Mn、Zn、Cd、Pb的定量分析。答：（1）直流電弧光源；（2）低壓交流電弧光源；（3）低壓交流電弧光源；（4）電感耦合等離子體（ICP）光源；（5）電感耦合等離子體（ICP）光源。12. 已知光柵刻痕密度為1200 mm-1，暗箱物鏡的焦距為1 m，求使用一級和二級衍射光譜時(shí)，光柵光譜儀的倒線色散率。解：已知 ，代入公式可得，；，13.某光柵光譜儀的光柵刻痕密度為2400 mm-1，光柵

7、寬度為50 mm，求此光譜儀對一級光譜的理論分辨率。該光譜儀能否將Nb 309.418 nm 與Al 309.271 nm兩譜線分開？為什么？解： 該光譜儀不能將這兩條譜線分開。14. 某光柵光譜儀的光柵刻痕密度為2000 mm-1，光柵寬度為50 mm，f = 0.65 m，試求：（1）當(dāng)cosj = 1時(shí)，該光譜儀二級光譜的倒線色散率為多少？（2）若只有30 mm寬的光柵被照明，二級光譜的分辨率是多少？（3）在波長560 nm時(shí)，該光譜儀理論上能完全分開兩條譜線的最小波長差是多少？解：（1）cosj = 1時(shí)，（2）（3） 。15. 用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定SiO2中微量鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，以Fe 3

8、02.06 nm為分析線，Si 302.00 nm為內(nèi)標(biāo)線。標(biāo)準(zhǔn)系列中Fe加入量和分析線對測得值列于下表中，試?yán)L制工作曲線，求試樣中SiO2中Fe得質(zhì)量分?jǐn)?shù)。wFe/ %00.0010.0020.003R0.240.370.510.63解：標(biāo)準(zhǔn)加入法的定量關(guān)系式為 ，以對作圖如下當(dāng)工作曲線與橫坐標(biāo)相交時(shí)，此時(shí)，從圖上可得出 。第五章 原子吸收與原子熒光光譜法11. 計(jì)算火焰溫度2000 K時(shí)，Ba 553.56 nm譜線的激發(fā)態(tài)與基態(tài)原子數(shù)的比值。已知gi /g0 = 3。解： 13.某原子吸收分光光度計(jì)的單色器的倒線色散率為2.0 nmmm-1，狹縫寬度分別為0.04 mm、0.08 mm、

9、0.12 mm、0.16 mm和0.2 mm，求相應(yīng)的光譜通帶寬度是多少？解：已知 ，分別代入和值可求得光譜通帶寬度分別為，。14. 為檢查原子吸收光譜儀的靈敏度，以2 mgmL-1的Be標(biāo)準(zhǔn)溶液，用Be 234.86 nm的吸收線測得透射比為35 %，計(jì)算其靈敏度為多少？解：靈敏度用特征濃度表示為 15.用原子吸收光譜分析法測定鉛含量時(shí)，以0.1 mgmL-1質(zhì)量濃度的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液測得吸光度為0.24，連續(xù)11次測得空白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.012，試計(jì)算其檢出限。解： 16. 用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定血漿中鋰的含量時(shí)，取4份0.50 mL血漿試樣，分別加入濃度為0.0500 molL-1的LiCl標(biāo)準(zhǔn)溶

10、液0.0 m L，10.0 m L，20.0 m L，30.0 m L，然后用水稀釋至5.00 mL并搖勻，用Li 670.8 nm分析線測得吸光度依次為0.201，0.414，0.622，0.835。計(jì)算血漿中鋰的含量，以mgmL-1表示。解：已知，以對作圖如下(橫坐標(biāo)為鋰離子的含量)當(dāng)A = 0時(shí)，直線與X軸的交點(diǎn) ， 血漿中鋰的含量為 。17. 用火焰原子吸收法以Ca 422.7 nm吸收線測定血清中的鈣。配制鈣標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的濃度（單位為mmolL-1）分別為0.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，測得吸光度分別為0，0.43，0.58，0.72，0.85，1.00。取0.5 m

11、L血清加入9.5 mL 4 %三氯乙酸沉淀蛋白質(zhì)后，清液噴入火焰測得吸光度為0.68。求血清中鈣含量為多少？如果血清中含有PO43-，所得結(jié)果是偏高還是偏低？為什么？解：已知，測定鈣的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖如下從圖上可得吸光度值為0.68的血清中鈣的含量為。如果血清中含有PO43-，由于與Ca2+生成難揮發(fā)的Ca2P2O7，將會(huì)使測定結(jié)果偏低。18. 用原子吸收法測定礦石中鉬含量。制備的試樣溶液每100 mL含礦石1.23 g，而制備的鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液每100 mL含鉬2.00 10-3 g。取10.00 mL試樣溶液于100 mL容量瓶中，另一個(gè)100 mL容量瓶中加入10.00 mL試樣溶液和10.00 m

12、L鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容搖勻，分別測得吸光度為0.421和0.863，求礦石中鉬的含量。解： 礦石中鉬的含量為 。第11章 電分析化學(xué)導(dǎo)論7：解： 左： + 2e = = +=-0.764+=-0.793右： =0.681 =1.474 ，所以是原電池。8.解： 左邊： =0.0592 = =9.解： 左邊： 10-.解： 第12章 電位分析法10. （1）E=E右-E左 =E+RT/ZFlnFe3+/Fe2+-ESCE =(0.771+0.059lg0.025/0.015)-0.2443 =0.784-0.2443 =0.540 （2）E=E右-E左 =E+RT/ZFlnZn2+-ESCE =(-

13、0.764+0.059/2lg0.00228)-0.2443 =-0.842-0.2443 =-1.085 （3）I3-+2e=3I- E=E右-E左 =E+RT/ZFlnI3+/I+-EAg/AgCl =(0.545+0.059/2lg0.00667/0.004333)-0.194 =0.690-0.194 =0.49612.解：E=E右-E左 =EAg2CrO4/Ag-0.059/2lgCrO42-ESCE =EAg2CrO4/Ag+0.059/2P(CrO4)-ESCE代入數(shù)字得：0.386=0.446+0.059/2P(CrO4)-0.2443解得：P(CrO4)=6.2513.解：

14、=5.2114解： 17 解：依題意有： (1)當(dāng)aNa+=0.1000mol/L時(shí)，E1=67mv=0.067V 當(dāng)aK+=0.1000mol/L時(shí)，E2=113mv=0.113VE=K+0.059lg（ak+Kk+，Na+an/aNa+）又因?yàn)椋簄=1，a=1所以：E1=K+0.059lg（Kk+，Na+aNa+）=0.067V E2=K+0.059lg（ak+）=0.113V得：E=E1-E2=0.059lg(Kk+，Na+aNa+)/ak=0.067-0.113=-0.046V解得：Kk+，Na+=0.166（2） 誤差 =16.6% 第十三章電解與庫倫分析法7解：=0.681V =0

15、.346V(2)Ag析出完全時(shí)電位為： =0.385V 可完全分離。陰極控制電位在0.385V或0.385-0.346V之間8.解： =0.307V =-0.166V 陰極上先析出 析出完全時(shí)，陰極電位為： =0.337-+0 =0.159V Cu和Sn可完全分離陰極電位控制在0.159V或-0.1660.159V之間，即可完全分離Cu和Sn。9.解： 10.解：第十四章 極譜法與伏安法1.極譜分析與普通電解分析有哪些相同和不同之處？答：相同點(diǎn)：都是電解過程，需要外加電壓才能進(jìn)行極譜分析是控制電極電位的電解分析過程不同點(diǎn)：(1) 所用電極不同極譜分析使用一個(gè)通常是面積很小的滴汞電極，另一個(gè)通常

16、是面積很大的飽和甘汞電極，而一般電解分析都使用二個(gè)面積大的電極。(2) 電解條件的特殊性極譜分析的溶液是靜止的，以利產(chǎn)生濃差極化，且加入了大量的支持電解質(zhì)，而電解分析是在攪拌的溶液中進(jìn)行(3)極譜分析是利用被測物質(zhì)所產(chǎn)生的氧化還原電流的強(qiáng)度來進(jìn)行定量而電解分析是將被測離子還原為金屬或氧化為金屬氧化物，最后稱重進(jìn)行定量(4)極譜分析是一種微量成份的分析方法，而電解分析是一種常量成份的分析方法2.極限擴(kuò)散電流主要受哪些因素的影響？在進(jìn)行定量分析時(shí)，怎樣消除這些影響？解：影響極限擴(kuò)散電流的主要因素有下面幾項(xiàng)：(1)滴汞電極毛細(xì)管特性的影響汞的流速和汞滴滴下的時(shí)間都會(huì)影響擴(kuò)散電流，即汞柱高度影響擴(kuò)散電

17、流一般來說，汞柱高度每增加1cm，擴(kuò)散電流大約增加2%因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持汞柱的高度不變 (2) 溶液組分的影響擴(kuò)散電流隨擴(kuò)散系數(shù)的增加而增加，而溶液的組份不同，其粘度也不同，并且粘度小，被測物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)就越大在分析中，試液和標(biāo)準(zhǔn)溶液組份力求一致(3) 溫度的影響從擴(kuò)散電流方程式可知，擴(kuò)散電流與擴(kuò)散系數(shù)D有關(guān)，而D受溫度的影響較大在嚴(yán)格的條件下，一般使用恒溫裝置在實(shí)際分析中，試液和標(biāo)準(zhǔn)溶液的溫度相近，故可以不考慮溫度的影響6.說明極譜法中使用滴汞電極的優(yōu)缺點(diǎn)。答：極譜法中使用滴汞電極的優(yōu)點(diǎn)：汞滴的不斷下滴，電極表面吸附雜質(zhì)少，表面經(jīng)常保持新鮮，測定的數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。氫在汞上的超電位比較大，滴汞電極

18、的電位負(fù)到1.3 V（vs SCE）還不會(huì)有氫氣析出，這樣在酸性溶液中也可進(jìn)行極譜分析。許多金屬可以和汞形成汞齊，降低了這些金屬離子在滴汞電極上的還原電位，使之更易電解析出。汞易提純。能夠得到高純度的汞，是保證極譜法具有很好的重現(xiàn)性和準(zhǔn)確度的重要條件之一。極譜法中使用滴汞電極的缺點(diǎn)： 汞易揮發(fā)且有毒。 汞能被氧化，滴汞電極不能用于比甘汞電極正的電位。 滴汞電極上的殘余電流較大，限制了測定的靈敏度。 10.解：已知n=2, c=0.000200molL-1=0.200mmolL-1, A, 于是cm2s-112.解：(1)將所給數(shù)據(jù)列表，已知 編號項(xiàng)目123456Ede(vs SCE)-0.395-0.406-0.415-0.422-0.431-0.445平均擴(kuò)散電流i(