儀器分析計(jì)算例題

1、第二章氣相色譜分析例1:在一根90米長(zhǎng)的毛細(xì)管色譜柱上測(cè)得各組分保存時(shí)間：正十四烷15.6min；正十五烷21.95min；正十六烷31.9min.計(jì)算色譜柱的死時(shí)間及載氣平均速度.解：方法一：同系物保存值之間存在以下關(guān)系：以(tR-tM)代替tR可推導(dǎo)出：tMtR(n-1)tR(n1)-tR(n)將正十四烷、正十五烷、正十六烷的保(tR(n1)-tR(n)"(tR(n)tR(n-1)留時(shí)間代入公式：tM-231.915.6-21.952min得(31.9-21.95)-(21.95-15.6)tM=4.40min載氣的平均流速u=L/tM,即u=90100/(4.4060)cm/s

2、=34.09cm/s方法二：直接用甲烷測(cè)定死時(shí)間.即以甲烷的保存時(shí)間作為死時(shí)間.例2:在一根2m長(zhǎng)的色譜柱上,A、B、C、三組分的保存時(shí)間分別為2.42min、3.21min、5.54min；峰寬分別為0.12min、0.21min、0.48min.另測(cè)得甲烷的保存時(shí)間為1.02min.(1) A、BC組分的調(diào)整保存時(shí)間；(2) A與B、B與C組分的相對(duì)保存時(shí)間；(3) ABC組分的容量因子；(4) ABC組分的有效塔板數(shù)和塔板高度；(5) A與B、B與C組分的別離度；'斛：(1)tR(1)=tR(1)-tM第三章高效液相色譜分析例1:高效液相色譜法別離兩個(gè)組分,色譜柱長(zhǎng)30cm,在實(shí)

3、驗(yàn)條件下,色譜柱對(duì)組分2的柱效能為26800n-i,死時(shí)間tMH5min.組分的保存時(shí)間m-i.5mint%=4.15min,tR2=4.55min.計(jì)算:''(1)兩組分在固定相中的保存時(shí)間t6,tR2;(2)兩組分的分配比k1,k2;O)選擇性因子r2,1;(4)兩組分的別離度R,并判斷兩個(gè)組分是否完全別離.J.,_,解：(1)tR=tR-tM=(4.15-1.50)min=2.65min由于二端(1k)tR=tR-tM所以k=tRtMtM故k15-tM4.151.5=1.77(3)r21=tM1.5家譽(yù)=15(4)30cm長(zhǎng)色譜柱的理論塔板數(shù)n為根據(jù)別離度r=M42,1一

4、12,1k2k21因R>1.5,故兩分組已完全別離.例2:A、B兩分組的相對(duì)保存值rRAB.AH=0.1),問需要多長(zhǎng)的色譜柱？=1.1,如果要是A、B到完全別離(R=1.5,2/rB.A2.解：根據(jù)n一16R(J及L=b.a-1_21.12可求得n=16父1.5*=4356<1.1-1J因此,所需色譜柱長(zhǎng)第四章電位分析法例1:25C時(shí),用氯電極測(cè)定含鹽番茄汁中的C含量.取10.0ml番茄汁測(cè)得電動(dòng)勢(shì)為-17.2mv,假設(shè)向其中參加0.100mL0.100mol/L的NaCl溶液,再測(cè)電動(dòng)勢(shì)為-35.5mv.計(jì)算每升番茄汁中所含C的毫克數(shù).些解：CX=&C10S-1-1例2

5、:25C時(shí),用0.100mol/LCe4+溶液電位滴定20.00mL0.100mol/LSn2+溶液.用Pt電極正極和飽和甘汞電極負(fù)極組成電池,計(jì)算：2化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)電池的電動(dòng)勢(shì)；參加10.00mLCe4+時(shí)的電動(dòng)勢(shì).sce=0.24V"Ce3=1.61VSn4/Sd=0.15V解：1中計(jì)量點(diǎn)=11.61+20.15、,V=Sn22Ce'1+24,Sn42Ce30.637V溶液中Sn2+量：20.00m0.100mmol=2.00mmol參加Ce4+量：10.00、0.100mmol=1.00mmol余Sn2+量:(2.00-1.00/2)mmol=1.50mmol生成Sn4量

6、：0.500mmol用Sn4'/Sn2'電對(duì)計(jì)算,第五章伏安分析法例1:用極譜法測(cè)定MgCl2溶液中的微量Cc2+取試液5.0ml,參加0.04%明膠5.0ml,用水稀釋至50ml,通N25min10min后記錄極譜圖,得波高50Ao另取試液5.0ml,參加0.5mg/mlCc2+標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0ml,混合均勻,再按上述測(cè)定步驟同樣處理,記錄極譜圖,波高為90NA.計(jì)算試樣中CcT的含量.解：根據(jù)極譜法的定量公式,擴(kuò)散電流即極譜波高與CcT的濃度成正比：id=kc樣品加標(biāo)前：id=50A,C1=Cxmg/mL樣品加標(biāo)后：id2=90A解以下方程組得：得試樣中的C的含量C<=

7、0.125mg/mL例2:用陽(yáng)極溶生伏安法測(cè)定水樣中的Pb2+,Cd2+,Cu2+含量.取水樣4.00ml,參加到盛有46.0ml支持電解質(zhì)溶液的電解池中,通N22min,富集1min,靜置30秒后將工作電極的電位向正方向掃描,測(cè)得Pb2Cd2*,Cu2'的溶由峰高分別為12mm26mm18mm在上述溶液中加入0.10mlPb2+(10.00mg/L),Cd2+(2.00mg/L),Cu2+(5.00mg/L)的標(biāo)準(zhǔn)溶液,同樣進(jìn)行富集和溶生,測(cè)量到溶由峰的峰高分別為20mm45mm32mm計(jì)算水樣中的Pb2、Cd2+,Cu2+的含量.解：根據(jù)溶生伏安法的定量公式,溶由峰電流(即溶由峰高

8、)與被測(cè)離子濃度成正比：h=kc設(shè)被測(cè)離子的濃度為Cxmg/L,那么加標(biāo)前電解池中被測(cè)離子濃度：C1=Cx4.00/50.0mg/L加標(biāo)后電解池中被測(cè)離子濃度：C2=Cx4.00/50.0CsVs/50.02XSSkc1分別將Pb2'Cd2+Cu2+加標(biāo)前后的溶生峰高h(yuǎn)2=*''12/20mm,26/45mm,18/32mm,標(biāo)準(zhǔn)濃度10.00mg/L,2.00mg/L,5.00mg/L加標(biāo)體積0.1代入方程組,解得：水樣中的Pb的含量：0.375mg/L;Cd2+的含量：7.65父101mg/LCu2+的含量:0.161mg/L.第六章庫(kù)倫分析法例1:用鉗電極電解Cu

9、Cl2溶液,通過的電流為20A,電解日t間為15min.計(jì)算陰極上析出銅和陽(yáng)極上析出氯的質(zhì)量.解：設(shè)陰極析出銅和陽(yáng)極析出氯都是唯一產(chǎn)物.陰極反響Cu22e>Cu陽(yáng)極反響2Cl-2e,Cl2MCu=63.55g/mol,MCl2=70.90g/molgMcuit63.55201560所以mCuCu=g=5.928gnF296487例2:稱取Cd和Zn的試樣1.06g,溶解后,用汞陰極使Cd和Zn分別從氨性溶液中析出.當(dāng)陰極電位限制在-0.95VVs,SCB,僅析出Cd在該電位下電流中止時(shí),氫氧庫(kù)侖計(jì)析出44.6ml氣體21C,96.5kpa.調(diào)節(jié)陰極電位至-1.3VVs,SCB,使在Zn2

10、+陰極析出.電解結(jié)束后,庫(kù)侖計(jì)又增加了31.3ml氣體.計(jì)算試樣中Zn和Cd的含量.在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,每庫(kù)侖電量析出氫氧混合氣體的體積是0.1739ml,MCd=112.4g/mol,MZn=65.39g/mol解：電解Cd時(shí),標(biāo)準(zhǔn)狀況下,庫(kù)侖計(jì)析出的氫氧混合氣體的體積為析出Cd時(shí),消耗的電量為電解Zn時(shí),標(biāo)準(zhǔn)狀況下.庫(kù)倫計(jì)析出的氫氧混合氣體體積為析出Zn時(shí),消耗的電量為QZn=27.7/0.1739C=159.3C第七章原子發(fā)射光譜例1.簡(jiǎn)述以下術(shù)語(yǔ)的含義：1電磁波譜2發(fā)射光譜3吸收光譜4熒光光譜解：1電磁波譜一一電磁輻射是一種高速度通過空間傳播的光量子流,它既有粒子性質(zhì)又有波動(dòng)性質(zhì).電磁輻射按

11、波長(zhǎng)順序排列稱為電磁波譜.(2)發(fā)射光譜一一物質(zhì)的原子、離子或分子得到能量,使其由低能態(tài)或基態(tài)激發(fā)至高能態(tài),當(dāng)其躍遷回到低能態(tài)或基態(tài)而產(chǎn)生光譜稱為發(fā)射光譜.(3)吸收光譜一一當(dāng)輻射通過氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)時(shí),物質(zhì)的原子、離子或分子將吸收與其內(nèi)能變化相對(duì)應(yīng)的頻率而由低能態(tài)或基態(tài)激發(fā)至較高的能態(tài).這種由于對(duì)輻射的選擇性吸收而得到的光譜稱為吸收光譜.(4)熒光光譜一一激發(fā)態(tài)原子或分子通過無(wú)輻射躍遷回較低的激發(fā)態(tài),然后再以輻射躍遷的形式回到基態(tài)或直接以輻射躍遷回到基態(tài),通過這種形式獲得的光譜稱為熒光光譜.例2:激發(fā)原子和分子中的價(jià)電子產(chǎn)生紫外可見光譜需要激發(fā)能量為1.58.0eV.問其相應(yīng)的波長(zhǎng)范圍是

12、多少？2712解：h=6.6210ergs3=1.610erg激發(fā)能量為"eVE5由于所以同理；激發(fā)能量為8.0eVO因此,激發(fā)的能量為1.58.0eV的相應(yīng)波長(zhǎng)范圍是15528257A例3:鈉原子在火焰中被激發(fā)時(shí),當(dāng)它由3P激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)3s便輻射589.6nm黃光,試計(jì)算此光的激發(fā)電位.(以eV為單位)解：所以E=2.105(eV)第八章原子吸收光譜分析例1:原子吸收光譜法測(cè)定元素M時(shí),由未知試樣溶液得到的吸光度讀數(shù)為0.435,而在9ml未知液中參加1ml濃度為100mg/L的M標(biāo)準(zhǔn)溶液后,混合溶液在相同條件下測(cè)得的吸光度為0.835.求未知試樣中M的濃度是多少？解：根據(jù)Ax

13、CxCxVxCsVsVxVs將數(shù)據(jù)代入解得Cxx9.8mg/L例2：在選定的最正確實(shí)驗(yàn)條件下.用火焰原子吸收分光度法測(cè)0.50Rg/mL鎂溶液,測(cè)得透光率為40.0%用此法測(cè)定某試樣中鎂的含量約為0.005%,假設(shè)取樣量約為0.5g.現(xiàn)有10ml,50ml和250ml3個(gè)容量瓶,選擇哪個(gè)容量瓶最適宜？限制吸光度在0.150.60范圍內(nèi)004400lg0.4利/g5°n5,響攵吊30.60吸光度相應(yīng)的濃度范圍為cm鎂0.50.005%106由于C二-VV所以V1=°.5°.005%106ml132ml0.19即配置試樣溶液的體積應(yīng)在33ml132ml才能滿足測(cè)定的要

14、求.因此選擇50ml的容量瓶最適宜.第九章紫外吸收光譜例1:稱取維生素C0.0500g溶于100ml0.005mol/L的硫酸溶液中,取2.00ml定容至100ml后,用1.0cm石英比色皿在245nm波長(zhǎng)處測(cè)得吸光度值為0.551,吸光系數(shù)a=560Lg-1cm-1.計(jì)算樣品中維生素C的質(zhì)量百分?jǐn)?shù).解：由于A=abc所以C=A/ab=0.551/(5601)g/ml=9.8410“g/L維生素百分含量4_3C=(9.84M10M100/2/100,10/0.0500M100%=9.84%例2:用雙硫腺萃取光度法測(cè)定樣品中的含銅量,準(zhǔn)確稱取試樣0.200g,溶解后定容至100ml,從中移取10

15、ml顯色并定容至25ml.用等體積的氯仿萃取一次,設(shè)萃取率為90%,有機(jī)相在最大吸收波長(zhǎng)處用1cm比色皿測(cè)得其吸光度為0.40.雙硫除銅配合物在該波長(zhǎng)下的摩爾吸光系數(shù)為4.0M04銅的原子量為63.55.試計(jì)算試樣中銅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù).解：氯仿溶液中銅的濃度為等體積萃取且萃取率為90%.那么定容為25ml體積內(nèi)水相中銅的濃度為：顯色時(shí)是將試樣處理成100ml試液.從中移取10ml顯色定容至25ml.因此原試液中銅的濃度為故樣品中銅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為第十章紅外吸收光譜分析例1:二硫化碳分子中C=S鍵的力常數(shù)為10N/cm,試計(jì)算它的伸縮振動(dòng)吸收峰的頻率.解：由公式仃=1302/K,u1例2：仃C_H=2

16、920cm,求仃C_D=?解：根據(jù)公式仃=1302區(qū)有,u由于H和D為同位素.C-H和C-D鍵的力常數(shù)相等,即kC-H=kc-D所以luC-HC-DUCDC-H第十一章核磁共振波譜分析例1:用60MHz的核磁共振儀,測(cè)得TMS四甲基硅烷和化合物中某質(zhì)子的吸收頻率差為420Hz,如果使用200MHz的儀器.測(cè)它們之間的頻率差為多少？此數(shù)據(jù)說(shuō)明什么？a一一TMS一"樣品父106=二父106解：由式00所以-00/106二42060106106=7.00ppm所以=7.00200106/106Hz=1400Hz此數(shù)據(jù)說(shuō)明儀器的磁場(chǎng)強(qiáng)度越大,儀器的分辨率越高例2:試計(jì)算在1.9406T的磁場(chǎng)中以下各核的共振頻率：1H、13C、19F、31PJh、13C、19F、31P的磁場(chǎng)旋比丫分別為2.68X108T-16-1、71_1_8-1_一1_8-1_16.37父107T1S1、2.52父108T1S1、1.08"108T