儀器分析課后習(xí)題答案

1、課后習(xí)題答案第一章：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；

2、精密度是指使用同一方法，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；(5)禁戒躍遷和亞穩(wěn)態(tài)；(7 )分子熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光;(4) 分子振動(dòng)光譜和分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜;(6)光譜項(xiàng)和光譜支項(xiàng)；(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。

3、(2)當(dāng)原子受到外界能量(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 2J+ 1個(gè)不同的支能級，2J+ 1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

4、戒躍遷；若兩光譜項(xiàng)之間為禁戒躍遷，處于較高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 2S 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。化學(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

5、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射光形成的 光譜稱為拉曼光譜。1134. 解：光譜項(xiàng)分別為：基態(tài) 3 S;第一電子激發(fā)態(tài) 3 P和3P。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)）31133P233P2二5133R3033P。1031P131P1單3第四章原子發(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

6、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（ Sn 0.X%）；（3）鋼中的猛（Mn 0.X%0.X%）； （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12001mm ，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

7、散率。解：已知Ddd1，f 1m，b11200 mm ，代入公式可得dlKfKfbK 1，D10.833 nm mm ;1K 2， D 0.417 nm mm13. 某光柵光譜儀的光柵刻痕密度為2400 mm1，光柵寬度為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：R klb 50 mm 2400 mm 11.2105132.6 10 nm (309.418 309.271) nm _ 25R1.2 10（309.418 309.271） nm 0.147 nm該光譜儀不能將這兩條譜線分開。14

8、. 某光柵光譜儀的光柵刻痕密度為 2000 mm1，光柵寬度為50 mm f 0.65 m，試求:（1 ）當(dāng)cos 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）cos1時(shí)，D1Kfb12 0.65 m 2000mm0.385 nm mm(2) R Klb152 30 mm 2000 mm 1.2 10(3) R Klb152 50 mm 2000 mm 2.0 10560 nmR 2.0 1052.8 10 3 nm。15. 用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定 S

9、iO2中微量鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，以Fe 302.06 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R A（Cx Cs），以R對Cs作圖如下當(dāng)工作曲線與橫坐標(biāo)相交時(shí),R 0，此時(shí)CxCs,從圖上可得出Cx 0.0018%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 / g03。解：Eihc4.136 10 15

10、eV 3.0 1O10cm s 1553.56 nm2.24eVNigiEjg：響)3 exp (2000 K)2.24eV58.618 10 5eV K6.81 1013.某原子吸收分光光度計(jì)的單色器的倒線色散率為2.0 nmmm1，狹縫寬度分別為 0.04 mm、0.08 mm、 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 W D S，分別代入 D和S值可求得光譜通帶寬度W分別為0.08 nm ， 0.16 nm ，0.24 nm，0.32 nm，0.40nm。14.為檢查原子吸收光譜儀的靈敏度，以2 g mL1的Be標(biāo)準(zhǔn)溶液，用Be 234.86

11、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cc0.0044A2 g mL 1 0.0044lg135%21.93 10 g mL15.用原子吸收光譜分析法測定鉛含量時(shí)，以0.1 g mL1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：D10.1 g mL 3 0.0120.240.015 g mL15ng mL16. 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 mol L 1的LiCl標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0 L，10.0 L，20.0L，30.0 L,然后用

12、水稀釋至 5.00 mL并搖勻，用Li670.8 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g mL1表示。0.90.80.70.6 一0.50403 0201 :0.0-1Cg/mg.mL解：已知A K（Cx Cs），以A對Cs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)cxcs 0.659 g mL血漿中鋰的含量為10.659 g mL 5.0mL 小小,1c6.59 g mL。0.5mL17.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mmol L 1）分另U為 0

13、.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，測得吸光度分另U為 0, 0.43，0.58，0.72，0.85，1.00取0.5 mL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PQ3，所得結(jié)果是偏高還是偏低？為什么？解：已知A KC，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 2.4mmol L 1。如果血清中含有po3，由于與Ca2 生成難揮發(fā)的CstRO,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

14、含鉬2.0010 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 10.00mL試樣溶液和10.00 mL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:AxAsAxCS2.00 10 3g/100mL1.9 10 3g/100mL0.863 0.421礦石中鉬的含量為319 10 g/100mL 100%0.155%。1.23g/100mL第十一章電分析化學(xué)導(dǎo)論7:解:左:Zn + 2e = Zn_0.0592“ 2左=Zn2 ,Zn +2 lg Zn0.0592igo.1=-0.764+ -=-0.793 V右

15、:Ag eAgAg,Ag0.0592lg Ag0.7990.0592lg0.01=0.6810.6810.793=1.474 VE 0，所以是原電池8.解：左邊： 2HA 2epH2 2Ah ,出 0.0592lg HH 0.0592lg H=0.0592 lg H0.413 0.244 0.0592lg H0.0592lg H 0.169H 1.4 10 3mol/lHA H AH AKHA1.4 10 3 0.1160.2157.6 109.解：E0.9210.24430.6767V左邊:2CdX42e 丘 Cd 4XCd2 ,Cd讐g Cd2Cd24x cdx4Cd2CdX24XCd2C

16、dX24K穩(wěn)XCd220.0592,CdX4,Cdig42K穩(wěn)X0.67670.403 晉笑一42 K穩(wěn) 0.15010-. 解:K 穩(wěn)7.0 10110.8930.2443左 0.6487V左Cd2Cd2 ,Cd0.05922ig Cd2Ksp2X CdX2Cd2213.解：E E pHEAg/AgCICdKspCd2 ,Cd0.0592 lgKsp2X0.64870.403O.。592 lgKsp20.02第十二章電位分析法3)-0.194G 2.0 1010. ( 1) E=E右-E 左=E9 +RT/ZFInFe 3+/Fe 2+-E sce=(0.771+0.059lg0.025/0

17、.015)-0.2443=0.784-0.2443=0.540(2) E=E右-E 左=E9 +RT/ZFlnZn 2+-E sce=(-0.764+0.059/2lg0.00228)-0.2443=-0.842-0.2443=-1.085(3) 13-+2e=3I-E=E右-E左e+=E +RT/ZFlnI 3 /I-E Ag/AgCl=(0.545+0.059/2lg0.00667/0.00433=0.690-0.194=0.496 12.解：E=E右-E 左=E Ag2CrO4/Ag-0.059/2lgCrO4 -E SCE=Ee Ag2CrO4/Ag +0.059/2P(CrO J-E

18、 SCE代入數(shù)字得：0.386=0.446+0.059/2P(Cr0 4)-0.2443解得：P(CrOJ=6.25K-0.0592 pHEs K-0.0592 pHsEx K-0.0592 pHxpHx pHsEs Ex0.05924.0060.20940.28060.0592=5.2114.解：EEC 2CuEsceK0.0592 一2lg aCu2esceK,0.0592pMg2pMxPMs2 EsEx0.0592320.124 0.086Ig 3.25 100.05923.7717.解：依題意有：(1) 當(dāng) aNa+=0.1000mol/L 時(shí)，EL67mv=0.067V當(dāng) aK+=0

19、.1000mol/L 時(shí)，E2=113mv=0.113VE=K+0.059lg (ak+Kk+, Na+ an/a Na+)又因?yàn)椋簄=1, a=10.0592lg Ag7 解:所以：E仁 K+0.059lg ( K+, Na+ a Na+) =0.067V1Ka1K ,NaNa(2)誤差=100%a,/K=16.6%第十三章電解與庫倫分析法E2=K+0.059lg(ak+) =0.113V得： E=E1-E2=0.059lg(K k+, Na+ a Na+)/a k=0.067-0.113=-0.046V解得：Kk+，Na+=0.166AgAg , AgAg0.799 0.0592lg0.0

20、10=0.681VCuCu2 ,Cu0.0592-2ig Cu2Ag0.337=0.346V0.05922ig2Ag CuAg先析出(2) Ag析出完全時(shí)電位為:AgAg ,Ag0.0592lgAg10 5Ag0.799 0.0592lg 0.01 1050=0.385VI I1I Ag CuI I1Ag Cu8. 解:2Ag禾口 Cu 可完全分離。陰極控制電位在0.385V 或 0.385-0.346V 之間CuCu2 ,Cu0.05922ig Cu2Cu0.3370.05922lg0.1 0=0.307VSnSn2 ,Sn0.05922lg0.1Sn0.1360.0592,=-0.166V

21、Sn陰極上Cu先析出Cu析出完全時(shí)，陰極電位為:1Cu0.05925Cu2 ,Cu2g。110Cu=0.337-廠 0.05926 +02=0.159VCuSnCu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。h h|l0 kt0.232.5010 kK1.72710 3CtC|10Ktt* Ctk C。Qit 2015Q iL *mCuMzFl1Q jmclzfI|Mcl29.解:10.解:6003lg0.01%2316s 38.6min1.727 10 360 18000c180002 96485 睜46 仆180002 964853

22、5.453 26.61gMc,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)：都是電軍過程，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.而電解分析是將被測離子還原(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. 為金屬或氧化為金屬氧化物，最后稱重進(jìn)行定量

23、.(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

24、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，使之更易電解析岀。 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)：

25、 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E deE1/2RTEde因?yàn)閚Fi或0RT ,1/2fsDaE1/2EIn1/2其中nFfaDs采用最小二乘法，得到 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i2/ 3 1/6n=2, c=0.000200mol L =0.200mmol-L-1, i 12.0 gA, m1.601/22/3 1/6605nD mcD于是.i. 2.12.02c cc “4(qcu2/31/6 )(qcuc彳 QCn nnn)9.601021605nm60521.600.200cm -s-112.解：(1)將所給數(shù)據(jù)列表，已知id 3.24 A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 (mA)0.480.971.461.942.432.92lg idilg i0.7600.3690.0861-0.174-0.477-0.9604id iEde 0.4170.0291lg- ,R 0.9992iIgL 14.31 34.3 Ede,R0.9992(或 i)則0.059/ n=0.029, n=2.03 2,即電極反應(yīng)的電子數(shù)為2.(2) 從作圖看到, 反應(yīng)是可逆的.Ed