《現(xiàn)代儀器分析》下冊題集

《現(xiàn)代儀器分析》下冊題集一、選擇題（每題2分，共20分）下列哪種儀器屬于光譜分析儀器？

A.核磁共振儀

B.紅外光譜儀

C.質(zhì)譜儀

D.電子顯微鏡色譜分析的基本原理是：

A.利用不同物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間的分配系數(shù)不同進(jìn)行分離

B.利用不同物質(zhì)對光的吸收能力不同進(jìn)行分析

C.利用不同物質(zhì)在磁場中的行為差異進(jìn)行分析

D.利用不同物質(zhì)的質(zhì)量差異進(jìn)行分析下列哪種技術(shù)常用于蛋白質(zhì)的分子量測定？

A.凝膠過濾

B.高效液相色譜

C.質(zhì)譜法

D.核磁共振紅外光譜儀中，樣品分子吸收紅外光后，會(huì)發(fā)生：

A.電子躍遷

B.振動(dòng)能級躍遷

C.轉(zhuǎn)動(dòng)能級躍遷

D.核自旋能級躍遷核磁共振（NMR）技術(shù)主要提供分子的哪種信息？

A.分子量

B.分子結(jié)構(gòu)

C.分子極性

D.分子中原子核的環(huán)境下列哪種儀器可用于測定物質(zhì)的比表面積？

A.掃描電子顯微鏡

B.透射電子顯微鏡

C.氣相色譜儀

D.BET比表面積分析儀質(zhì)譜儀中，樣品分子在離子源中被電離成：

A.正離子

B.負(fù)離子

C.正離子和負(fù)離子

D.自由基高效液相色譜（HPLC）與氣相色譜（GC）的主要區(qū)別在于：

A.流動(dòng)相不同

B.固定相不同

C.檢測器不同

D.分離原理不同下列哪種技術(shù)可用于測定物質(zhì)的熱穩(wěn)定性？

A.熱重分析（TGA）

B.紫外-可見光譜

C.熒光光譜

D.圓二色譜原子吸收光譜儀主要用于測定：

A.元素的化合態(tài)

B.元素的價(jià)態(tài)

C.元素的總量

D.元素的同位素比二、填空題（每空2分，共20分）色譜分析中，常用的定量分析方法有______、______和歸一化法。紅外光譜儀中，樣品分子吸收紅外光后，會(huì)發(fā)生______能級的躍遷。核磁共振（NMR）技術(shù)中，化學(xué)位移的大小主要取決于______和______。質(zhì)譜儀中，常用的電離方法有______、______和化學(xué)電離。高效液相色譜（HPLC）中，常用的檢測器有______、______和熒光檢測器。三、判斷題（每題2分，共10分）紫外-可見光譜儀可以用于測定物質(zhì)的熒光性質(zhì)。（）氣相色譜儀中，載氣的作用是攜帶樣品分子通過色譜柱。（）核磁共振（NMR）技術(shù)中，氫核的化學(xué)位移總是大于碳核的化學(xué)位移。（）紅外光譜儀中，樣品分子吸收紅外光后，會(huì)發(fā)生電子能級的躍遷。（）質(zhì)譜儀中，質(zhì)量分析器的作用是將不同質(zhì)量的離子分離開來。（）四、簡答題（每題10分，共20分）簡述色譜分析的基本原理及其在現(xiàn)代儀器分析中的應(yīng)用。簡述核磁共振（NMR）技術(shù)的基本原理及其在化學(xué)研究中的應(yīng)用。五、計(jì)算題（共15分）某物質(zhì)在高效液相色譜（HPLC）中的保留時(shí)間為5分鐘，流動(dòng)相流速為1mL/min，色譜柱體積為100mL，計(jì)算該物質(zhì)的分配系數(shù)。（7分）某樣品在質(zhì)譜儀中測得的主要離子峰為m/z=44，60，74，試推斷該樣品的可能組成，并簡要說明理由。（8分）六、綜合應(yīng)用題（共15分）某實(shí)驗(yàn)室利用紅外光譜儀對一種未知化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，得到以下紅外光譜圖（圖略）。請根據(jù)紅外光譜圖上的主要吸收峰，推斷該化合物的可能官能團(tuán)，并簡要說明理由。七、設(shè)計(jì)題（共10分）設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，利用氣相色譜儀測定某混合氣體中各組分的含量。要求寫出實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理方法。八、論述題（共10分）論述現(xiàn)代儀器分析在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用及其重要性。要求結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行分析。九、案例分析題（共10分）某研究團(tuán)隊(duì)利用核磁共振（NMR）技術(shù)研究了某種藥物分子與受體蛋白的相互作用機(jī)制。請分析該研究中可能用到的NMR技術(shù)及其在該研究中的具體作用?！冬F(xiàn)代儀器分析》下冊題集詳細(xì)答案一、選擇題答案B（紅外光譜儀屬于光譜分析儀器）A（色譜分析的基本原理是利用不同物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間的分配系數(shù)不同進(jìn)行分離）C（質(zhì)譜法常用于蛋白質(zhì)的分子量測定）B（紅外光譜儀中，樣品分子吸收紅外光后，會(huì)發(fā)生振動(dòng)能級躍遷）D（核磁共振（NMR）技術(shù)主要提供分子中原子核的環(huán)境信息）D（BET比表面積分析儀可用于測定物質(zhì)的比表面積）A（質(zhì)譜儀中，樣品分子在離子源中被電離成正離子）A（高效液相色譜（HPLC）與氣相色譜（GC）的主要區(qū)別在于流動(dòng)相不同）A（熱重分析（TGA）可用于測定物質(zhì)的熱穩(wěn)定性）C（原子吸收光譜儀主要用于測定元素的總量）二、填空題答案外標(biāo)法、內(nèi)標(biāo)法振動(dòng)核外電子云密度、屏蔽效應(yīng)電子轟擊電離、化學(xué)電離紫外檢測器、熒光檢測器三、判斷題答案錯(cuò)（紫外-可見光譜儀主要用于測定物質(zhì)的紫外-可見吸收光譜，不能用于測定熒光性質(zhì)）對（氣相色譜儀中，載氣的作用是攜帶樣品分子通過色譜柱）對（核磁共振（NMR）技術(shù)中，氫核的化學(xué)位移通常大于碳核的化學(xué)位移）錯(cuò)（紅外光譜儀中，樣品分子吸收紅外光后，會(huì)發(fā)生振動(dòng)能級躍遷，而不是電子能級躍遷）對（質(zhì)譜儀中，質(zhì)量分析器的作用是將不同質(zhì)量的離子分離開來）四、簡答題答案簡述色譜分析的基本原理及其在現(xiàn)代儀器分析中的應(yīng)用：色譜分析的基本原理是利用不同物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間的分配系數(shù)不同進(jìn)行分離。當(dāng)混合物隨流動(dòng)相通過色譜柱時(shí)，各組分在固定相和流動(dòng)相之間發(fā)生多次分配，由于各組分在固定相中的吸附或溶解能力不同，因此各組分在色譜柱中的運(yùn)行速度就不同，經(jīng)過一定的柱長后，便彼此分離，按順序離開色譜柱進(jìn)入檢測器，產(chǎn)生的離子流訊號經(jīng)放大后，在記錄器上描繪出各組分的色譜峰。色譜分析在現(xiàn)代儀器分析中應(yīng)用廣泛，如環(huán)境監(jiān)測、食品安全、藥物分析、石油化工等領(lǐng)域。通過色譜分析，可以對復(fù)雜混合物進(jìn)行分離和鑒定，確定各組分的種類和含量，為科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)和質(zhì)量控制提供重要依據(jù)。簡述核磁共振（NMR）技術(shù)的基本原理及其在化學(xué)研究中的應(yīng)用：核磁共振（NMR）技術(shù)的基本原理是利用原子核在外磁場作用下的行為差異進(jìn)行分析。當(dāng)原子核處于外磁場中時(shí)，會(huì)發(fā)生能級分裂，形成兩個(gè)或更多個(gè)能級。當(dāng)用一定頻率的射頻輻射照射樣品時(shí)，原子核會(huì)吸收能量，從低能級躍遷到高能級，這種現(xiàn)象稱為核磁共振。核磁共振技術(shù)在化學(xué)研究中應(yīng)用廣泛，如分子結(jié)構(gòu)測定、反應(yīng)機(jī)理研究、動(dòng)力學(xué)研究等。通過核磁共振技術(shù)，可以確定分子中原子核的種類、數(shù)量和位置關(guān)系，推斷分子的空間構(gòu)型和鍵合狀態(tài)。同時(shí)，核磁共振技術(shù)還可以用于研究化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理和動(dòng)力學(xué)過程，為化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)化和催化劑的設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。五、計(jì)算題答案某物質(zhì)在高效液相色譜（HPLC）中的保留時(shí)間為5分鐘，流動(dòng)相流速為1mL/min，色譜柱體積為100mL，計(jì)算該物質(zhì)的分配系數(shù)。解：根據(jù)色譜分析的基本原理，分配系數(shù)K與保留時(shí)間tR、色譜柱體積VC和流動(dòng)相流速F之間的關(guān)系為：K=(tR-tM)×F/VC，其中tM為死時(shí)間，即不被固定相吸附的組分通過色譜柱所需的時(shí)間。由于題目中未給出死時(shí)間tM，因此無法直接計(jì)算分配系數(shù)K。但可以根據(jù)保留時(shí)間tR、色譜柱體積VC和流動(dòng)相流速F之間的關(guān)系，推斷出該物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間的分配情況。一般來說，保留時(shí)間越長，分配系數(shù)越大，說明該物質(zhì)在固定相中的吸附或溶解能力越強(qiáng)。某樣品在質(zhì)譜儀中測得的主要離子峰為m/z=44，60，74，試推斷該樣品的可能組成，并簡要說明理由。解：根據(jù)質(zhì)譜分析的基本原理，離子峰m/z的值等于分子的質(zhì)量與所帶電荷數(shù)的比值。因此，可以通過離子峰m/z的值推斷出分子的可能組成。對于本題中的離子峰m/z=44，60，74，可以推斷出該樣品可能由C、H、O、N等元素組成。其中，m/z=44可能是CO2或N2O等分子的離子峰；m/z=60可能是C2H4O2或CH3CONH2等分子的離子峰；m/z=74可能是C3H6O2或C2H5CONH2等分子的離子峰。這些分子都含有C、H、O、N等元素，且分子量與離子峰m/z的值相符。六、綜合應(yīng)用題答案根據(jù)紅外光譜圖上的主要吸收峰，可以推斷出該化合物的可能官能團(tuán)。例如，如果紅外光譜圖上出現(xiàn)了明顯的羥基（-OH）伸縮振動(dòng)吸收峰（波數(shù)約為3300cm-1），則可以推斷出該化合物可能含有羥基官能團(tuán)。同樣地，如果紅外光譜圖上出現(xiàn)了羰基（C=O）伸縮振動(dòng)吸收峰（波數(shù)約為1700cm-1），則可以推斷出該化合物可能含有羰基官能團(tuán)。通過對比紅外光譜圖上的吸收峰與已知官能團(tuán)的特征吸收峰，可以確定該化合物的可能官能團(tuán)及其結(jié)構(gòu)特征。七、設(shè)計(jì)題答案設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，利用氣相色譜儀測定某混合氣體中各組分的含量：實(shí)驗(yàn)原理：利用氣相色譜儀對混合氣體進(jìn)行分離和測定，通過比較各組分的峰面積和已知標(biāo)準(zhǔn)氣體的峰面積，可以計(jì)算出混合氣體中各組分的含量。實(shí)驗(yàn)步驟：準(zhǔn)備氣相色譜儀，并調(diào)整至最佳工作狀態(tài)。準(zhǔn)備已知含量的標(biāo)準(zhǔn)氣體，并注入氣相色譜儀進(jìn)行測定，記錄各組分的峰面積。將待測混合氣體注入氣相色譜儀進(jìn)行測定，記錄各組分的峰面積。比較待測混合氣體與標(biāo)準(zhǔn)氣體各組分的峰面積，計(jì)算出待測混合氣體中各組分的含量。數(shù)據(jù)處理方法：采用歸一化法或內(nèi)標(biāo)法計(jì)算混合氣體中各組分的含量。歸一化法是將各組分的峰面積之和作為100%，然后計(jì)算各組分所占的百分比。內(nèi)標(biāo)法是在混合氣體中加入一定量的內(nèi)標(biāo)物，然后測定內(nèi)標(biāo)物和各組分的峰面積，通過比較內(nèi)標(biāo)物和各組分的峰面積比例，計(jì)算出各組分的含量。八、論述題答案現(xiàn)代儀器分析在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用及其重要性：現(xiàn)代儀器分析在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和重要的作用。隨著環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，對環(huán)境中污染物的監(jiān)測和控制變得尤為重要。現(xiàn)代儀器分析技術(shù)為環(huán)境污染物的監(jiān)測提供了有力的手段。例如，氣相色譜儀可以用于測定大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物和半揮發(fā)性有機(jī)物；高效液相色譜儀可以用于測定水體中的有機(jī)污染物和重金屬離子；原子吸收光譜儀可以用于測定土壤中的重金屬元素等。通過現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的應(yīng)用，可以對環(huán)境中的污染物進(jìn)行準(zhǔn)確的定性和定量分析，為環(huán)境保護(hù)部門提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，現(xiàn)代儀器分析技術(shù)還可以用于研究環(huán)境污染物的來源、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和治理技術(shù)等方面的問題，為環(huán)境保護(hù)和污染治理提供技術(shù)支持。因此，現(xiàn)代儀器分析在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)意義。九、案例分析題答案某研究團(tuán)隊(duì)利用核磁共振（NMR）技術(shù)研究了某