《儀器分析習(xí)題》鄭大課后習(xí)題答案

<j————--=5.00x101

第二章光學(xué)分析法導(dǎo)論（書后習(xí)題參考答案）￡200cm

1.已知1電子伏特=1.602X10"'J,試計(jì)算下列輻射波長(zhǎng)的頻率（以兆赫為單位）,波數(shù)（以cm?為單位）

E=hv=6.626xIO.x1.50x10*=9.939xIO-26

及每個(gè)光子的能量（以電子伏特為單位）：（1）波長(zhǎng)為900pm的單色X射線：（2）589.0nm的鈉D線：（3）

12.6阿的紅外吸收峰；（4）波長(zhǎng)為200cm的微波輻射。26

U?hv9.939xlQ-

解：已知leV=L602Xl（）T9j,ZF6.626X10J?s,c=3.OX10m?s-*E=----------=6.204xl(p7

①4=900pm的X射線1.602xIO'9

用eV表示，則1.602x10eV

s

c3.0x102.一個(gè)體系包含三個(gè)能級(jí)，如果這三個(gè)能級(jí)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重相同，體系在300K溫度下達(dá)到平衡時(shí)，試計(jì)算在

v=—==3.333x10”

900x10-。各能級(jí)上的相對(duì)分布WN）.能級(jí)的相對(duì)能量如口

AHz,HP3.333X10!,MHZ(1)OeV,0.OOleV,0.02eV；(2)OeV,O.OleV,0.2eV;

(3)OeV,0.leV,2eV

110

(y'=1.111X107解：已知7=300K,A=l.380XlO'23!?K-8.614X105eV?K

二i1n0

2900x10cm-1M=8.614X10'X300=0.0258eV

E=hv=6.626x10-34x3.333x10"=2.08x1()76*二g"KT

尸hv2.08xl()T6N

卜—_________________—_________________=1.378x103

用eV表示，則-1.602x10-19-1.602xlO-19

eV

①瓦二OeV,￡]=0.OOleV,^=0.02eV

②589.Onm的鈉I)線

”一_________!_________=_____________!____________-0413

-='0x1°9=5093xIO14

1.-EJKT.-E^/kT

N1+e1+e-1+.ec-0.001/0.02584.-e-0.02/0.0258

4589.0x10Hz,BP5.093Xl0,MHz

P-Ei1/kTPc-0.001/0.0258

1_1叢=

=1.698xl04-]-+-----E-/-K-T--+---~-E-/-k-T=-------------------------=0397

CT力-589.0x10-7Ne}e2]+^-0.001/0.0258+^-0.02/0.0258

cm

八一E、lkT八

JpP-0.02/0.0258

E=hv=6.626xIOfx5093x10>4=3.375x10,■__________________=_________________________=0397

1.八-E/KT.八-E/kT1

N1+e+e-1+.e^-0.001/0.0258+,e?-0.02/0.0258

.hv3.75xIO”

卜------------2ill/?&=OeV,^=0.OleV,6=0.2cV

919

用ev表示，則"1.602X10-'-1.602XIO--'-_________!_________=____________!___________-o596

③12.6Mm的紅外吸收峰i,-EJKT-E2/kTi-0.01/0.0258-0.2/0.0258

NXIC1CX1CIc

v=-=30xl0"=2.381X1013

6P-E,1/kTP^-0.01/0.0258

叢=------------------=------------------------=o404

X12.6X10'Hz,即2.381XlO,MHzi-E/KT-E/kTi,-0.01/0.0258.-0.2/0.0258

NLIC11C2XiCiC

11P八一E/kT八P-0.2/0.0258.

=7.937x102必一.__________________=________________________=256x10-4

”二12.6>l(r*1]+?-片/凡丁~E/kTv

cm-Ne2?^-0.01/0.0258^-0.2/0.0258

13-20③瓦=OeV,￡1=01eV,傷=2eV

E=hv=6.626xIO'x2.381xIO=1.578xlO

以一_________!_________=___________!__________-o980

===9850xl

E二1.602x10-1.602x10--°1,p-E}!KT-E$kTi,-0.1/0.0258,-2/0.0258

eVNX1C*1CX1CIc

用eV表示，則

P-E1JkTP^-0.1/0.0258

④波長(zhǎng)為200cm的微波輻射紋=------------------=----------------------=o020

i,-EJKT-E2/kTi,-0.1/0.0258,-2/0.0258

3.0"=]50x6NX1CICXICIc

^-E2/kT-2/0.0253

2200xlO即-34

Hz,1.50X10-MHz.______￡___________=______________________=211xlO

1-EJKT-EJkTi,-0.1/0.0258-2/0.0258*1

NJLICICJLICxIC

66

0.5x103

xl()=89525X10-

則55.85mol?L-1

(1)J=-\gT=-IgO.80=0.0969

3.簡(jiǎn)述下列術(shù)語(yǔ)的含義

⑵由#=￡得到:

電磁輻射電磁波譜發(fā)射光譜吸收光譜熒光光譜原子光譜分子光譜A

自發(fā)發(fā)射受激發(fā)射受激吸收電致發(fā)光光致發(fā)光化學(xué)發(fā)光熱發(fā)光A

電磁輻射一一電磁福射是一種以巨大速度通過(guò)空間傳播的光量子流，它即有波動(dòng)性，又具有粒子性.~bc

電磁波譜一一將電磁輻射按波長(zhǎng)順序排列，便得到電子波譜.電子波譜無(wú)確定的上下限，實(shí)際上它包括了波長(zhǎng)

或能量的無(wú)限范圍.(3)C2=2C,A-=2A=Q.1938

發(fā)射光譜一一原來(lái)處了激發(fā)態(tài)的粒子回到低能級(jí)或基態(tài)時(shí)，往往會(huì)發(fā)射電磁輻射，這樣產(chǎn)生的光譜為發(fā)射光即-IgTH).1938,%=0.640

譜(4)/13=-lg7^=-IgO.80=0.0969,Q=2C,貝ij4=4b^b/2

吸收光譜一一物質(zhì)對(duì)輻射選擇性吸收而得到的原子或分子光譜稱為吸收光譜.740.069

熒光光譜一一在某些情形下，激發(fā)態(tài)原子或分了?可能先通過(guò)無(wú)輻射躍遷過(guò)渡到較低激發(fā)態(tài)，然后再以輻射躍遷

b.3=---=---------------------------6-=0.5

的形式過(guò)渡到基態(tài)，或者直接以輻射躍遷的形式過(guò)渡到基態(tài)。通過(guò)這種方式獲得的光譜，稱為熒￡C.1.08X1（）4x2X8.9526xW

光光譜Jcm

原子光譜一一由原子能級(jí)之間躍遷產(chǎn)生的光譜稱為原子光譜.2.鋼樣中的鈦和鈿，可以同時(shí)用它們的過(guò)氧化氫絡(luò)合物形式測(cè)定，1.000g鋼樣溶解，發(fā)色并稀釋至50mL。

分子光譜一一由分子能級(jí)躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子光譜.如果其中含l.OOmg鈦，則在400nm波長(zhǎng)的吸光度為0.269；在460nm的吸光度為0.134。在同樣條件下，

1.00m鈿在400nm波長(zhǎng)的吸光度為0.057；在460nm為0.091,表中各試樣均重1.000g,最后稀釋至50mL,根

自發(fā)發(fā)射一一處于兩個(gè)能級(jí)￡、白區(qū)汨）上的粒子濃度分別為卅、％當(dāng)i能級(jí)上的?個(gè)粒了?躍遷到」能級(jí)時(shí)，R

就自發(fā)發(fā)射一個(gè)能量為￡-瓦的光子，這類躍遷稱為自發(fā)發(fā)射.據(jù)它們的吸光度計(jì)算鈦和乳的百分含量。

受激發(fā)射一一對(duì)于處于高能級(jí)i的粒子，如果有頻率恰好等于（￡-￡）”的光子接近它時(shí)，它受到這?外來(lái)光子試樣號(hào)Atw力460試樣號(hào)力48.11■

的影響，而發(fā)射出?個(gè)與外來(lái)光子性質(zhì)完全相同的光子，并躍遷到低能級(jí)j.這類躍遷過(guò)程為受激

發(fā)射.101720.11650.9020.570

受激吸收一一頻率為（￡-6）/力的輻射照射時(shí)，粒子從能級(jí)j躍遷到能級(jí)i,使得輻射強(qiáng)度降低，這種現(xiàn)象稱為

受激吸收.20.3660.43060.6000.660

電致發(fā)光一一電場(chǎng)引起的碰撞激發(fā)，是指被電場(chǎng)加速的帶電粒子碰撞而受到激發(fā)，從而發(fā)射出電磁輻射.這一

過(guò)程稱為電致發(fā)光.30.3700.29870.3930.215

光致發(fā)光一一電磁輻射吸收激發(fā)，是指吸收電磁輻射而引起的激發(fā)，從而發(fā)射出電磁輻射，這一過(guò)程稱為光致

40.6400.43680.2060.130

發(fā)光.

化學(xué)發(fā)光一一在?些特殊的化學(xué)反應(yīng)體系中，有關(guān)分子吸收反應(yīng)所釋放的化學(xué)能而處于激發(fā)態(tài)，回到基態(tài)時(shí)產(chǎn)A_0.269

生光輻射。這樣獲得的光譜稱為化學(xué)發(fā)光光譜.400（D）=二0.269〃

460(H)=0.134

熱發(fā)光一一物體加熱到一定溫度也會(huì)發(fā)射出電磁輻射，稱為熱發(fā)光.解：依條件，對(duì)鈦（Ti）：be1x1

4.什么是光譜分析法，它包括哪些主要方法？

答：當(dāng)物質(zhì)高溫產(chǎn)生輻射或當(dāng)輻射能與物質(zhì)作用時(shí)，物質(zhì)內(nèi)部能級(jí)之間發(fā)生量子化的躍遷，并測(cè)量由此向產(chǎn)生A0.057

61400(V)二0.057a_

的發(fā)射，吸收或散射輻射的波長(zhǎng)和強(qiáng)度，進(jìn)行定性或定量分析，這類方法就是光譜分析法.-：0.091

he1x1a460(V)

光譜分析法主要有原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、原子熒光法、紫外一可見分光光度法、紅外光譜對(duì)鈕(V)：

法、分子熒光法、X射線熒光法等.c=lmg/50mL,相當(dāng)于1g鋼樣中有Img鈦或銳.

5.翻射光子能量與波長(zhǎng)的關(guān)系怎樣，按光了能量從高到低有哪些輻射類型？則根據(jù)吸光度的加和性，得到：

答：輻射光子能量與波長(zhǎng)的關(guān)系為：E=hc/\0.269cl+0.057所4M

按光子能量從高到低的順序?yàn)椋?.134Ci+0.091Q=46O

丫射線，X射線，紫外，可見，紅外，微波，無(wú)線電波將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入該方程組，計(jì)算結(jié)果列于下表.

6.電子光譜一般在什么波長(zhǎng)區(qū)？振動(dòng)光譜在什么波長(zhǎng)M?轉(zhuǎn)動(dòng)光譜在什么波長(zhǎng)區(qū)？試樣號(hào)月woAttoCl(%)C2(%)注

答：電子光譜——紫外、可見區(qū)（笈、E八&均改變）62?620nm

振動(dòng)光譜——近紅外區(qū)（￡及瓦改變）620?24.8阿101720.1160.05370.0484lmg/g=0.1%

轉(zhuǎn)動(dòng)光譜—遠(yuǎn)紅外、微波區(qū)（僅E改變）＞24.8Pm

20.3660.4300.0520.395

第三章紫外及可見吸收光譜法

（書后習(xí)題參考答案）30.3700.2980.0990.181

1.已知某Fe（m）絡(luò)合物，其中鐵濃度為0.5的?mL,當(dāng)吸收池厚度為1cm時(shí)，百分透光率為80%。試計(jì)算：

40.6400.4360.1980.187

（1）溶液的吸光度；（2）該絡(luò)合物的表觀摩爾吸光系數(shù)；（3）溶液濃度增大一倍時(shí)的百分透光率；（4）使

（3）的百分透光率保持為80%不變時(shí)吸收池的厚度。50.9020.5700.2950.192

解：已知ZFICHI,戶80%,*0.5Mg?mL!

60.6000.6600.1010.576

70.3930.2150.1400.0305

（1）問亞鐵-鄰菲羅咻絡(luò)合物的組成是怎樣的？

80.2060.1300.0670.044（2）絡(luò)合物的形成常數(shù)是多少？

解：（1）作fc關(guān)系圖.

3.取2.00mL含2mol?L飛乩的CiT溶液放入1.00cm的吸收池中。測(cè)得在某一確定波長(zhǎng)的吸光度為0.600?

然后取0.0100mol-L"uSOi溶液1.00mL添加到第?個(gè)吸收池中。再測(cè)得的吸光度為0.800。試指出第一個(gè)溶

液中Q?.的濃度為多少？

解：已知4=0.600,/fe=0.800,ZFICHI

依條件，有：力尸￡be、即0.600=fX1XC1

4-d/,X.+cMncnA,c*x2+0.0100xl

八2一初,,,,0.800=￡xlx^-------------

丫+匕2+1

G=0.00500mol,L1

4.螫合物L(fēng)U八2吸收峰波長(zhǎng)為575nm，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)配位體的初始濃度超過(guò)Cu‘濃度20倍時(shí)，吸光度數(shù)

值只取決于濃度而與配位體濃度無(wú)關(guān)。今有兩種Cu‘和X濃度均己知的溶液，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

13.10X10-5-5

cCu2+/mol-L-5.00X10

-12.00XlO-26.00X10-1

cx/mol-L

當(dāng)V=6mL時(shí)對(duì)應(yīng)的“0值3:1,即絡(luò)合物組成為FeL.

A(吸光度)0.6750.36613

⑵在匕=6祉時(shí)，離解度為

A-40.720-0.700

Ci、？+d■minuxv??

試求出LUA2的離解常數(shù)。A

ax0.720

解：(1)/I=￡6[CUX],/!=0.675,L3.10X]0“CuXj0.0278

,A0.675

eh=—=---------=02.177xliOn4=5.696x10-5

c3.10x10-525mol,L

(2)CuX產(chǎn)+2X\c(Cu")=5.OOXlO^mol?L1,c(X)=6.00X10'mol?L，K

—="366,=i68xIO-1-0.0278

3.28xl017

[CuX-J=2.177X10mol-L133-534

=[Fe][L]ca\3ca)(3x5.696xl0)x0.0278

[CU24]=(5.00-1.68)XIO%32X105mol?L1

或於1cm,FeL的摩爾吸光系數(shù)為：

[X']=6.00X10'-2X1.682X10'5=5.66X104mol?L；

[C〃2+][X]2=3.32x10-5x(566x10-4)2=f33義小g=A=0.720x25=126x1q4

c7.12x10-4x2mW

K[CuX2]--1.68x10-5D、、

A=0.700時(shí)，

5.血制一組溶液，其中鐵(ID的含量相同，各加入7.12x10扁1-L“亞鐵溶液2.00mL,和不同體積的

7.12x10hoi-L?鄰菲羅啾溶液，稀釋至25mL后,用1.00cm吸收池在510nm測(cè)得各溶液的吸光度如下：[FeLA=——=5.556xlO-5

1.26x10".-

鄰菲羅咻m吸光度鄰菲羅噂I%DL吸光度molL

cr“一[F%]=0.14x10-5

2.000.2406.000.700此時(shí)[Fe"]=Fe-*Lf」mol?L'

[L]=3[Fe2']=0.42X105mol,L'(或[L]=a-3[FeLJ)

3.000.3608.000.7203

[FeL.]5.556x10-5

4.000.48010.000.720

553

于是小JFe力固3—0.14X10-X(0.42X10-)

5.000.59312.000.720

6.若透光率讀數(shù)誤差A(yù)ZO.0040,計(jì)算下列各溶液的普通光度法濃度相對(duì)誤差:

(1)尸0.204：(2)4=0.195；(3)>4=0.280：(4)戶94.4舟。4=ebcx=2.OOxlO'xlxO.5x10'=1.007；=0.100

4二ebc^2.00xl0\lxlxl0'=2.007；=0.010

Ac0.434人.

—=--------AF即測(cè)得的吸光度范圍為1.00?2.00,透光度范圍為0.010^0.100.

解：△德0.00400T\gT⑵對(duì)于D.50x10"mol?【「，4=1.00,7；=0.10

(1)戶0.204Ac0.434

x0.0040=-0.017

Ac0.434nA/in