《現(xiàn)代儀器分析》-第二版-劉約權(quán)-課后習題答案

現(xiàn)代儀器分析習題解答 2009年春第12章電位分析及離子選擇性電極分析法P216什么是電位分析法？什么是離子選擇性電極分析法？答:利用電極電位和溶液中某種離子的活度或濃度之間的關(guān)系來測定待測物質(zhì)活度或濃度的電化學分析法稱為電位分析法。以離子選擇性電極做指示電極的電位分析，稱為離子選擇性電極分析法。何謂電位分析中的指示電極和參比電極？金屬基電極和膜電極有何區(qū)別？答：電化學中把電位隨溶液中待測離子活度或濃度變化而變化，并能反映出待測離子活度或濃度的電極稱為指示電極。電極電位恒定，不受溶液組成或電流流動方向變化影響的電極稱為參比電極。金屬基電極的敏感膜是由離子交換型的剛性基質(zhì)玻璃熔融燒制而成的。膜電極的敏感膜一般是由在水中溶解度很小，且能導電的金屬難溶鹽經(jīng)加壓或拉制而成的單晶、多晶或混晶活性膜.4。 何謂TISAB溶液？它有哪些作用？答：在測定溶液中加入大量的、對測定離子不干擾的惰性電解質(zhì)及適量的pH緩沖劑和一定的掩蔽劑，構(gòu)成總離子強度調(diào)節(jié)緩沖液（TISAB）。其作用有：恒定離子強度、控制溶液pH、消除干擾離子影響、穩(wěn)定液接電位.5。25℃時，用pH=4.00的標準緩沖溶液測得電池：“玻璃電極｜H+（a=Xmol?L—1）║飽和甘汞電極"的電動勢為0。814V，那么在c(HAc）=1.00×10-3mol?L—1的醋酸溶液中，此電池的電動勢為多少？(KHAc=1.8×10—5,設aH+=[H+]）解：∵E1=φ（+)—-φ(-)=φ（+）—（K-0.0592pH1)E2=φ（+)-—φ（-）=φ(+）—（K-0.0592pH2）∴E2-E1=E2-0。814=0.0592(pH2—pH1)∴E2=0.814+0。0592(—lg√Kc－4.00)=0。806（V）6．25℃時，用pH=5.21的標準緩沖溶液測得電池：“玻璃電極｜H+（a=Xmol？L-1）║飽和甘汞電極"的電動勢為0。209V，若用四種試液分別代替標準緩沖溶液，測得電動勢分別為①0。064V;②0.329V；③0。510V；④0.677V,試求各試液的pH和H+活度解：(1)ΔE1=0。064—0。209=0。0592(pH1—pHs)∵pHs=5。21∴pH1=2。76 aH+=1。74×10—3mol?L—1（2)ΔE2=0。329—0。209=0。0592（pH2—pHs)∵pHs=5.21∴pH2=7。24 aH+=5.75×10—8mol？L—1（3)ΔE3=0.510—0.209=0.0592(pH3-pHs）∵pHs=5。21∴pH3=10。29 aH+=5.10×10-11mol？L-1（4)ΔE4=0。677—0.209=0。0592（pH4—pHs)∵pHs=5。21∴pH4=13.12 aH+=7。60×10—14mol？L—17．25℃時,電池：“鎂離子電極｜Mg2+（a=1.8×10-3mol？L-1）║的。411VMg2+,0。439V，試求試液pMg值。解：∵E2—E1=(0。0592/2)pMg+（0。0592/2)lg(1.8×10—3)0。439—0.411=（0.0592/2)pMg—0。0813∴pMg=3。698．25離子電極｜NO3-(a=6.87×10-3mol？L—1)║飽和甘汞電0.3674VNO3NO3-溶液，測得電動勢為0.4464VpNO3值。解:∵E2-E1=0。4464——0.3674=—0。0592pNO3-0。0592lg(6.87×10—3）0.079=—0.0592pNO3+0.128∴pNO3=0。828第4章原子吸收光譜法P601． 影響原子吸收譜線寬度的因素有哪些？其中最主要的因素是什么？答：影響原子吸收譜線寬度的因素有自然寬度ΔfN、多普勒變寬和壓力變寬。其中最主要的是多普勒變寬和洛倫茲變寬。原子吸收光譜法，采用極大吸收進行定量的條件和依據(jù)是什么？答：原子吸收光譜法，采用極大吸收進行定量的條件:①光源發(fā)射線的半寬度應小于吸收線半寬度；②通過原子蒸氣的發(fā)射線中心頻率恰好與吸收線的中心頻率ν0相重合。定量的依據(jù)：A=Kc?答：原子吸收光譜儀主要由光源、原子化器、分光系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)四大部分組成。光源的作用：發(fā)射待測元素的特征譜線。原子化器的作用：將試樣中的待測元素轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的能吸收特征光的基態(tài)原子。分光系統(tǒng)的作用:把待測元素的分析線與干擾線分開，使檢測系統(tǒng)只能接收分析線。檢測系統(tǒng)的作用：把單色器分出的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大器放大后以透射比或吸光度的形式顯示出來。??答：使用空心陰極燈應注意:使用前須預熱;選擇適當?shù)臒綦娏?。預防光電倍增管的疲勞的方法:避免長時間進行連續(xù)光照.與火焰原子化器相比，石墨爐原子化器有哪些優(yōu)缺點？答：與火焰原子化器相比，石墨爐原子化器的優(yōu)點有：原子化效率高,氣相中基態(tài)原子濃度比火焰原子化器高數(shù)百倍，且基態(tài)原子在光路中的停留時間更長，因而靈敏度高得多。缺點：操作條件不易控制，背景吸收較大，重現(xiàn)性、準確性均不如火焰原子化器,且設備復雜，費用較高。光譜干擾有哪些，如何消除？答：原子吸收光譜法的干擾按其性質(zhì)主要分為物理干擾、化學干擾、電離干擾和光譜干擾四類。消除方法:物理干擾的消除方法：配制與待測溶液組成相似的標準溶液或采用標準加入法,使試液與標準溶液的物理干擾相一致?；瘜W干擾的消除方法:加入釋放劑或保護劑。電離干擾的消除方法：加入一定量的比待測元素更容易電離的其它元素（即消電離劑）,以達到抑制電離的目的。光譜干擾的消除方法：縮小狹縫寬度來消除非共振線干擾；采用空白校正、氘燈校正和塞曼效應校正的方法消除背景吸收.比較標準加入法與標準曲線法的優(yōu)缺點。答：標準曲線法的優(yōu)點是大批量樣品測定非常方便.缺點是：對個別樣品測定仍需配制標準系列，手續(xù)比較麻煩,特別是遇到組成復雜的樣品測定,標準樣的組成難以與其相近，基體效應差別較大，測定的準確度欠佳。標準加入法的優(yōu)點是可最大限度地消除基干擾，對成分復雜的少量樣品測定和低含量成分分析，準確度較高;缺點是不能消除背景吸收,對批量樣品測定手續(xù)太繁，不宜采用。、0.38nm1.9nm為標度,、0.2mm1.0mm，求該儀器色散元件的線色散率倒20nm.mm—1。、0.1mm、0。2mm20mm四檔，求所對應的光譜通帶各為多少？解： ∵W=D?S∴D=W/S∴D1=W1/S1=0.19/0.1=1。9nm。mm—1D2=W2/S2=0。38/0.2=1。9nm。mm-1D3=W3/S3=1.9/1.0=1。9nm。mm—1W1=D?S1=2.0×0.05=0。1nmW2=D？S2=2.0×0。1=0。2nmW3=D?S3=2。0×0.2=0。4nmW4=D？S4=2.0×2.0=4。0nm1.00g0.00mL、1.00mL、2.00mL0.0500mol?L—1ZnCl2標準溶液后稀釋定容為25.0mL，在原子吸收光譜儀上測定吸光度分別為0.230、0.453、0。680，求植株試樣中鋅的含量(3.33×10—3g.g-1）。解：設植株試樣中鋅的含量為Cxmol。L—1∵A=KC∴A1=KCxA2=K（25×10-3Cx+1。00×0。0500×65。4×10-3）/25×10—3A3=K（25×10-3Cx+2。00×0。0500×65。4×10—3)/25×10-3解之得∴植株試樣中鋅的含量為3。33×10-3g。g-1第5章紫外可見吸收光譜法P821．電子躍遷有哪幾種類型？哪些類型的躍遷能在紫外及可見光區(qū)吸收光譜中反映出來？б→*，n→б→π＊，π→π＊。其中n→б→ππ→π＊的躍遷能在紫外及可見光譜中反映出4．何謂發(fā)色團和助色團？舉例說明.或π→π＊C=C＜，—CC＞C=O，—N=N-，—COOH等。助色團：指含有未成鍵nNH2OHOR等.已知一物質(zhì)在它的最大吸收波長處的摩爾吸收系數(shù)κ1?cm-11cm0850解：∵A=KCL（KL)=0（mol?L-1）K2CrO4372nmK2CrO4溶液的濃度c（K2CrO4)=3。5mol?L—11cm（1）3cm,透射比多大？解：(1）A=-lgT=—lg71。6％=0.415(2）K=A/(CL)=0。415/（3。00×10-5×1）=483×103（L？mol—1?cm—1）（3)∵lgT=—A=—KCL=-4。83×103×3。00×10-5×3=—0.4347∴T=36.75%苯胺在λmax為280nm處的κ為1430L？mol-1？cm—1,使其透射比為30%，吸收池長度為1cm,問制備100mL該溶液需苯胺多少克？解：設需苯胺Xg，則∵A=-lgT=KCL∴0.523=1430×(X/M×100×10-3)×1X=3。4×10-3ga5.00×10-4mol?L-11cm440nm及590nm6380。139b。00×10-4mol?L-11cm440nm590nm0。106a組分b1cm440nm590nm。022及0.414ab.解：∵Ka440?Ca？L=Aa440∴Ka440=Aa440/（Ca?L）=0。638/（5。00×10-4×1)=1。28×103同理Ka590=Aa590/（Ca？L）=0.139/(5。00×10—4×1）=2。78×102Kb440=Ab440/（Cb?L）=0.106/(8.00×10-4×1)=1。33×102Kb590=Ab590/（Cb?L）=0。470/(8。00×10—4×1）=5.88×102又∵Aa+b440=Ka440？Ca?L+Kb440？Cb？LAa+b590=Ka590？Ca？L+Kb590?Cb?L∴有 1。022=1。28×103×Ca×1+1。33×102×Cb×10.414=2。78×102×Ca×1+5.88×102×Cb×1解之得 。6×10—4（mol？L—1）Cb=3.7×10—4（mol?L-1）第7章分子發(fā)光分析法3．第一第二單色器各有何作用？熒光分析儀的檢測器為什么不放在光源與液池的直線上？答：第一單色器的作用是把從光源發(fā)射的光中分離出所需的激發(fā)光；第二單色器的作用是濾去雜散光和雜質(zhì)所發(fā)射的熒光.熒光分析儀的檢測器不放在光源與液池的直線上是為了消除激發(fā)光及散射光的影響。5．熒光光譜的形狀決定于什么因素？為什么與激發(fā)光的波長無關(guān)？答:S0S1級的分布情況。熒光光譜的形狀與激發(fā)光的波長無關(guān)是因為熒光光譜是由S1S0態(tài)的各振動能級產(chǎn)生。第15章分離分析法導論P2612答:塔板理論把整個色譜柱比擬為一座分餾塔，把色譜的分離過程比擬為分餾過程，直接引用分餾過程的概念、理論和方法來處理色譜分離過程。塔板理論形象地描述了某一物質(zhì)在柱內(nèi)進行多次分配的運動過程，n越大，H越小，柱效能越高，分離得越好。定性地給出了塔板數(shù)及塔板高度的概念。塔板理論的不足之處：某些基本假設不嚴格，如組分在縱向上的擴散被忽略了、分配系數(shù)與濃度的關(guān)系被忽略了、分配平穩(wěn)被假設為瞬時達到的等。因此,塔板理論不能解釋在不同的流速下塔板數(shù)不同這一實驗現(xiàn)象，也不能說明色譜峰為什么會展寬及不能解決如何提高柱效能的問題。展?答：速率理論的主要內(nèi)容是范第姆特方程式:H=A+B/？+C？對色譜理論的貢獻:綜合考慮了組分分子的縱向分子擴散和組分分子在兩相間的傳質(zhì)過程等因素。與塔板理論相比，速率理論解釋了色譜操作條件如何影響分離效果及如何提高柱效能.,?答:分離度是指相鄰兩色譜峰的保留值之差與兩峰寬度平均值之比。表達式：R=可以通過提高塔板數(shù)n，增加選擇性？2，1，容量因子k？來改善分離度。??;○2;○3它方法結(jié)合定性。多機連用能充分發(fā)揮色譜分離的特長，也能充分發(fā)揮質(zhì)譜或光譜定結(jié)構(gòu)的特長。答:色譜定量常用歸一法、內(nèi)標法及外標法。歸一法的計算公式：wi=mi/m=mi/（m1+m2+…+mn)=Aifi/（A1f1+A2f2+…+Anfn)內(nèi)標法的計算公式：wi=mi/m=Aifims/（Asfsm）歸一法具有簡便、準確的優(yōu)點，對操作條件如進樣量、溫度、流速等的控制要求不苛刻。但是在試樣組分不能全部出峰時不能使用這種方法。內(nèi)標法測定結(jié)果比較準確,操作條件對測定的準確度影響不大.外標法標準曲線操作簡便，不需用校正因子，但是對操作條件的穩(wěn)定性和進樣量的重現(xiàn)性要求很高。40cm化合物tR/minY/min空氣 2.5 —甲基環(huán)己烷，A甲基環(huán)己烯，B

10。71.311。61。4甲苯，C 14。01。8求:（1）平均的理論塔板數(shù)； (2）平均塔板高度；（3）甲基環(huán)己烯與甲基環(huán)己烷的分離度；（4）甲苯與甲基環(huán)己烯的分離度。解：（1)?n=（n1+n2+n3)/3=？16?（10。7/1.3）2+16？（11.6/1。4）2+16？（14.0/1.8）2?/3=1050（2)?H=L/?n=40/1050=0.038㎝(3) 。3+1.4）]=0.67（4) RCB=（tR（C）?tR（B）)/[1/2(YB+YC）］=（14.0—11.6）/［1/2(1.4+1.8)］=1。50甲柱：A=0。07cm，B=0.12cm2？s—1,C=0。02s:A=0。11cm，B=0.10cm2？s-1，C=0。05s.求：（1）u和最小塔板高度；（2）哪一根柱子的柱效能高？解（1）對甲柱有：u最佳=（B/C）1/2=（0.12/0.02）1/2=2.45cm?s-1H最小=A+2（BC）1/2=0.07+2(0.12×0。02)1/2=0。168cm對乙柱有:u最佳=（B/C)1/2=(0。10/0.05)1/2=1.41cm？s—1H最小=A+2(BC)1/2=0。11+2（0。10×0.05）1/2=0。251cm(2)從(1）中可看出甲柱的柱效能高.A、、C,。5min，tR（B)=7.5min，tR（C）=10.4min，tM=1。4min，求：（1）BA的相對保留值；（2）CB;(3）B組分在此柱中的容量因子是多少？解：（1)？B,A=t？R（B）/t?R（A）=（7.5-1.4）/(4.5—1。4)=1.97（2)？C，B=t？R(C)/t？R(B)=(10。4—1.4）/（7.5-1。4）=1.48（3)k?B=t？R（B)/tM=（7.5-1。4)/1.4=4。36,p-甲酚四種組分，經(jīng)乙?；幚砗?，測得色譜圖，從圖上測得各組分的峰高、半峰寬以及測得相對校正因子分別如下:化合物苯酚 o—甲酚 m-甲酚p-甲酚峰高/mm半峰寬/mm

64。0104.189。270。01.94 2.40 2。853.22相對校正因子(f)求各組分的質(zhì)量分數(shù)。

0。85 0.95 1。031。00解：w1=A1f1/(A1f1+A2f2+A3f3+A4f4）=64。0×1.94×0.85/（64.0×1。94×0。85+104.1×2。40×0.95+89.2×2.85×1。03+70。0×3。22×1.00)=105.54/830。13=12.72%同理：w2=237。35/830。13=28.59%w3=261.85/830.13=31。54%w4=225。40/830.13=27.15％有一試樣含甲酸、乙酸、丙酸及少量水、苯等物質(zhì)，稱取試樣。055g0.1907g環(huán)己酮加到試樣中，混合均勻后進樣，得如下數(shù)據(jù)：化合物甲酸乙酸環(huán)己酮丙酸峰面積/cm214。872。613342。4相對校正因子3。831.78 1。00求甲酸、乙酸和丙酸的質(zhì)量分數(shù)。解：由于以環(huán)己酮作內(nèi)標所以wi=Aifims/（Asfsm)

1.07w甲酸=14。8×3。83×0。1907/(133×1.00×1。055)=7。70%w乙酸=72。6×1.78×0.1907/(133×1。00×1.055）=17.56%w丙酸=42.4×1。07×0。1907/（133×1。00×1。055）=6.17％第16章氣相色譜法P1氣相色譜儀一般由哪幾部分組成？各有什么作用？作用（溶解、吸附等）,由于混合物中各組分理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異,與固定相發(fā)生作用的大小、強弱不同,在同一推動力作用下,各組分在固定相中的滯留時間不同，從而使混合物中各組分按一定順序從柱中流出。氣相色譜儀一般由氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和記錄與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。氣路系統(tǒng)的作用：為色譜分析提供純凈、連續(xù)的氣流。進樣系統(tǒng)的作用：進樣并將分析樣品瞬間汽化為蒸氣而被載氣帶入色譜柱。分離系統(tǒng)的作用：使樣品分離開。檢測系統(tǒng)的作用：把從色譜柱流出的各個組分的濃度（或質(zhì)量）信號轉(zhuǎn)換為電信號。記錄與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的作用:把由檢測器檢測的信號經(jīng)放大器放大后由記錄儀記錄和進行數(shù)據(jù)處理。試述熱導、氫火焰離子化和電子捕獲檢測器的基本原理，它們各有什么特點？答：熱導檢測器是基于不同的物質(zhì)具有不同的熱導指數(shù)。它的特點是結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，靈敏度適宜，線性范圍寬。電子捕獲檢測器是基于響應信號與載氣