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1、-仪器分析课后习题答案(武大版)-第 8 页仪器分析课后习题（参考）（部分）第一章 绪论1.仪器分析有哪些分析方法？请加以简述。答：a.光学分析法 b.电化学分析法 c.分离分析法 d.其它分析方法。光学分析法：分为非光谱法和光谱法。非光谱法是不涉及物质内部能级跃迁，通过测量光与物质相互作用时其散射、折射等性质变化，从而建立起分析方法的一类光学测定法。光谱法是物质与光相互作用时，物质内部发生的量子化的能级间的跃迁，从而测定光谱的波长和强度而进行的分析方法。电化学分析方法：利用待测组分的电化学性质进行测定的一类分析方法。分离分析方法：利用样品中共存组分间溶解能力、亲和能力、吸附和解析能力、迁移速
2、率等方面的差异，先分离，后按顺序进行测定的一类分析方法。其它仪器分析方法和技术：利用生物学、动力学、热学、声学、力学等性质测定的一类分析方法。3.仪器分析的联用技术有何显著优点？答：多种现代分析技术的联用，优化组合，使各自的优点得到发挥，缺点得到克服，尤其是仪器与现代计算机技术智能融合，实现人机对话，不断开拓了一个又一个的研究领域。第二章 分子分析方法2.为什么分子光谱总是带状光谱？答：因为当分子发生电子能级跃迁时，必须伴随着振动能级和转动能级的跃迁，而这些振动的能级和转动的能级跃迁时叠加在电子跃迁之上的，所以是带状光谱。4.有机化合物分子电子跃迁有哪几种类型？那些类型的跃迁可以在紫外可见光区
3、吸收光谱中反映出来？答：*、*、n*、n*、n*、*。其中n*、n*、* 类型的跃迁可以在紫外可见光区吸收光谱中反映出。5.何谓生色团、助色团、长移、短移、峰、吸收曲线、浓色效应，淡色效应、向红基团、向蓝基团？答：深色团：分子中能吸收特定波长的光的原子团或化学键。助色团：与生色团和饱和烃相连且使吸收峰向长波方向移动，并使吸收强度增强的原子或原子团，如：-OH、-NH2。长移：某些有机物因反应引入含有未珙县电子对的基团，使吸收峰向长波长的移动的现象。短移：某些有机物因反应引入含有未珙县电子对的基团，使吸收峰向短波长的移动的现象。峰：吸收曲线的峰称为吸收峰，吸收程度最大的峰称为最大吸收峰。吸收曲线
4、：又称吸收光谱，通常以入射光的波长为横坐标，以物质不同波长光的吸收A为纵坐标，在200-800nm波长范围内所绘制的A-曲线。浓色效应：使吸收强度增强的现象。淡色效应：使吸收强度减弱的现象。向红基团：使吸收峰向长波长移动的基团。向蓝基团：使吸收峰向短波长移动的基团。7.何为溶剂效应？答：溶剂的极性不同会引起某些化合物的吸收峰发生红移或蓝移的作用。9.有机物分子的吸收带有那些类型？产生的原因是什么？各有何特点？答：有R、K、B、E等吸收带类型。R吸收带：由发色团（-C=O、-N=O）的n*跃迁产生。特点：跃迁所需能量少，通常为200-400nm；跃迁概率小，一般100，属于弱吸收。K吸收带：由共
5、轭体系*跃迁产生。特点：跃迁所需能量比R吸收带大，跃迁概率大；K吸收带波长及强度与共轭体系数目、位置、取代基总类有关。B吸收带：由共轭体系*跃迁产生。特点：当苯环上有取代基且与苯环共轭或在极性溶剂中测定时苯的精细结构部分消失或完全消失。E吸收带：由芳香族化合物的*跃迁产生，可分为E1带和E2带。特点：是芳香族化合物的特征吸收带，常用来判断是否有芳香环。13.如何选择参比溶液？参比溶液作用是什么？答：选择：a.当显色剂、试剂在测定波长下均无吸收时，选纯溶液做参比液。b.若显色剂和其它试剂无吸收，而试液中其它离子有吸收，则用不加显色剂的试液做参比液。c.若显色剂和其它试剂吸收而试液无颜色时，以不加
6、试液的试剂显色剂按操作步骤配成参比溶液。 作用：用适当的参比溶液在一定的入射波长下调节A=0；可以消除比色皿、显色剂、溶剂和试剂对待测组分的干扰。17.何为配对池？如何正确选择使用配对池？答：吸收池由于在使用过程中受到化学腐蚀或受的摩擦程度不同，因此在同样条件下测定本底吸光度有差异，差异最小的同一吸收池称为配对池。选择：工作时，用空气空白或蒸馏水空白在一定波长下测吸光度值，选择配对池投入使用，如吸收池受污染很严重，用适当的试剂处理并用蒸馏水洗净后再进行选择，以提高测定的准确度。18.计算化合物 CH2=C(CH3)-C(CH3)=CH2的max。解： 母体二烯 217nm 两个取代基 5nm
7、x 2 计算值（max） 227nm24.产生红外吸收的条件是什么？答：a.辐射应具有能满足的物质产生振动跃迁所需能量。 b.辐射与物质间有相互偶合作用。27.进行红外光谱分析时，为什么要求试样为单一组分且为纯样品？为什么试样不能还有游离水分？答：如果试样不纯，混合中各组分的光谱相互重叠，给未知化合物的鉴定带来困难，水有红外吸收，会引起严重干扰，使样品的红外光谱失真而且会侵蚀吸收池的窗片，使透光性变差，故样品中不能含有游离水分。第四章 原子光谱吸收法（AAS）1.共振线：在所有原子发射谱线中，凡是由各高能级跃迁迂回到基态时所产生的谱线称为共振线。6.原子吸收法有何特点？它与吸光光度法比较有何异
8、同？答：特点:灵敏度高 精密度好 选择性好，方法简单 准确度高，分析速度快 应用广泛 相同：基本原理相同 都属于吸收光谱 吸收有选择性 上机测定相均为液态。 异同：AASUV-vis基态原子对光吸收分子对光吸收线状光谱带状光谱空心阴极灯发出的锐线光源连续光源需要原子化装置不需要定量分析定量、定性分析8.何谓锐线光源？原子吸收法中为什么要采取锐线光源？简述空心阴极灯（HCL）产生特征锐线光源的基本原理。答：空心阴极灯产生的光源是锐线光源。锐线光源具有：能发射待测元素的共振线；能发射锐线；辐射光源强度大，稳定性好。原理：当阴极和阳极间施加足够的直流电后，电子由阴极高速射向阳极运动中与内充惰性气体原
9、子碰撞并使其电离。电离产生的正离子在电场作用下高速碰撞阴极腔内壁被测元素的原子，使其以激发态的形式溅射出来，当它很快从激发态返回基态时，便辐射出该金属元素的特征共振线。11.原子吸收法主要有那些干扰？怎样消除或抑制？并举例说明。答：光谱干扰：a.非共振线干扰，通过减小单色器出射狭缝宽度的方法抑制或消除。b.空心阴极灯的发射干扰，采用纯度较高的单元素灯。电离干扰：加消电离剂。化学干扰：加入释放剂、或保护剂或缓冲剂。物理干扰：尽量保持试液与标准溶液的物理性质和测定条件一致。12.使谱线变宽的主要原因有哪些？它们对原子吸收法有什么影响？答：自然变宽；热变宽；压力变宽谱线叠加变宽；自吸变宽。谱线变宽的
10、影响：主要影响原子吸收分析法的准确度和灵敏度。16.什么是正常焰、富燃焰、贫燃焰？为什么原子分析中一般不提倡使用燃烧速度太快的燃气？答：正常焰;按化学计量配比。计量配比值 = 燃助比。富燃焰：计量配比值 燃助比。不提倡使用燃烧速度太快的燃气原因：如果燃烧速率大于供气速率，火焰可能会在燃烧器或雾化室内燃烧，将损坏仪器甚至可能发生爆炸。17. 石墨炉原子法有何优缺点？答：优点：需样量少、灵敏度高、试样利用率高、可以直接测定黏度大的试液和固体样品、其整个过程都在一密闭且配置冷却装置的系统进行，比较安全且记忆效应小。缺点：精密度不高、装置复杂、操作复杂、分析速率慢。18. 原子吸收定量分析方法有哪几种
11、？个适用于何种场合？答：a.标准曲线法：测量与标准试液组成相近似的批量试液。b.标准加入法：待测元素的浓度在加入标准后仍成良好线性。c.浓度直读法：仪器工作条件稳定，试液与标准溶液的操作条件相同。d.双标准比较法：采用两个标准溶液进行工作，其中一个比试液稍浓；一个比试液稍稀。e.内标法：在标准溶液和标准试液中分别加入一定量试液不存在的内标元素，同时测定分析线和内标线的强度比，并以吸光度的比值对待测元素含量绘制标准曲线。26.测定某样品中锌，称2.5000g 用适当方法溶解后定容为250.00ml，混合后用原子吸收法测定，现准确吸取10.00ml该溶液两份，一份加入25ug/ml锌标准溶液100
12、ul，然后定容为25.00ml，混匀，在原子吸收分光光度计上测得吸光度为0.033。另一份不加标准溶液，同样定容25.00ml，在相同条件下测得吸光度为0.022，求样品中锌含量？解：Ax=0.022 Ao = 0.033Co= (25*100*0.001)/25.00带入式：Cx = Ax/(Ao-Ax)*Co= 0.022/(0.033-0.022)*0.100= 0.2(ug/ml)所以样品中锌含量为：Am = 0.2/(2.5/250*10/25) = 50(ug/g)第八章 色谱分析导论1. 色谱分析法最大特点是什么？它有那些类型？答：特点：选择性好、分离效能高、灵敏度高、分析速度快
13、。类型：按两相状态：气-固色谱、气-液色谱。按固定相外形及性质：薄层色谱、柱色谱。按分离原理：吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱。2. 从色谱流出曲线上通常可以获得哪些信息？（198页）答：根据色谱峰个数，可以判断样品中所含组分的最少个数。根据色谱峰的保留值或位置，可以进行定性分析。根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分析。色谱峰的保留值及其区域宽度是评价色谱柱分离效能的依据。色谱峰两峰间的距离是评价固定相和流动相选择是否合适的依据。8.衡量色谱柱效能的指标是什么?衡量色谱柱选择性的指标是什么？答：衡量色谱柱效能的指标是有效塔板数（n有效）或有效塔板高度（h有效）；衡量色谱柱选择性的指标是两组
14、分的相对保留值。22. 两组分的相对保留值r2,1为1.231，要在一根色谱柱上完全分离（R=1.5）所需有效塔板数n有效 为多少？设有效塔板高度H有效 为0.1cm ，应使用多长的色谱柱？解：n有效 = 16*R2r2,1/(r2,1-1)2= 16*1.521.231/(1.231-1)= 1022.338由 h有效 = L/n有效 所以L = h有效 * n有效= 0.1*10-2*1022.338 m=1.022 m 第九章 气相色谱法1. 简述气相色谱分析仪的分离原理和流程。答：当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，由于各组分在性质结构上的差异，与固定相相互作用的类
15、别、强弱也有差异，因此，在同一动力作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定中相流出。流程：气路系统进样系统分离系统温控系统检验和数据处理系统。2. 对固定液和担体的要求是什么？如何选择固定液？答：对担体：具有足够大的表面积和良好的空穴结构，使固定液与试样的接触面积较大，能均匀地分布成一薄膜，但载体表面积不宜过大否则犹如吸附剂，易造成峰拖尾；表面呈化学惰性，没有吸附性或很弱，更不能与被测物起反应；热稳定性好、形状规则、粒度均匀，具有一定机械强度。对固定液：选择性好、热稳定性好、化学稳定性好、对试样各组分有溶解能力、粘度低、凝固点低。固体液选择：分离非极性物质：选非极性
16、固定液。分离极性物质：选择极性固定液。分离非极性物质与极性物质混合：选极性固定液。分离能形成氢键的试样：选极性或氢键型固定液。复杂难分离物质：选两种或以上的固定液。3. 热导检测器和氢火焰离子化检测器基本原理是什么？他们各有什么特点？答：热导检测器是基于不同物质具有不同热导系数，通过测定参比池和参比池发热体热量损失的比率，即可测出气体组成和含量。氢火焰离子化检测器主要以氢气在空气中燃烧火焰作为能源，利用含碳有机物在火焰中燃烧产生的离子，在外加电场的作用下，使离子形成离子流，再根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分。氢火焰离子化检测器：主要通过分析产生的离子流来分离色谱组分；热导检
17、测器：利用损失的热量来检测待测物组成和含量。7. 在某色谱条件下，分析只含有二氯乙烷，二溴乙烷及四乙基铅三组分样品，结果如下： 组分 二氯乙烷二溴乙烷 四乙基铅 f1.001.651.75峰面积/cm21.501.012.82试用归一化法求各组分百分含量。解： Xi = Aifi /(A1f1+A2f2+Anf n)100%X二氯乙烷 = (1.00*1.50)/(1.00*1.50+1.65*1.01+1.75*2.80)*100% = 18.5%X二溴乙烷 = (1.65*1.01)/(1.00*1.50+1.65*1.01+1.75*2.80)*100% = 20.6%X四乙基铅 = (
18、1.75*2.82)/(1.00*1.50+1.65*1.01+1.75*2.80)*100% = 60.9%8. 什么叫程序升温、温度选择原则？检验器的应用？（PPT列题）答：程序升温：指在一个分析周期内柱温随时间由低到高作线性或非线性变化，这样能兼顾高低沸点组分的分离效果和分析时间，使不同沸点的组分由低沸点到高沸点依次分离出来，从而达到最短时间获得最佳分离效果的目的。温度选择原则：使最难分离组分尽可能好分离前提下，采取适当低的温度，但应以保留时间为宜、峰形不拖尾为度，同时柱温不能超过固定液的最高温度，以免造成固定液流失。检测器的应用：热导检测器（TCD）：是气相色谱常用检测器；结构简单、性
19、能稳定、对有机物和无机物都有响应；线性范围宽且不破坏样品，但是其灵敏度较低。（氢）火焰离子化检测器（FID）：是气相色谱常用检测器之一；结构简单，灵敏度高，体积小，响应快，线性范围宽，稳定性好，对含碳有机物有很高的灵敏度，但是其属于选择性检测器，只对有机物产生信号，不能检测永久气体H2S、CO、CO2、氮氯化物等物质。第十章 高效液相色谱法及超临界液体色谱法1.影响高效液相色谱峰展宽的因素有那些？答：固定相、流动相和停滞流动相的传质阻力系数；组分在流动相和固定相中的扩散系数；固定相厚度；固定相平均颗粒直径；流动相线速率；柱效应。柱前峰变宽：由于进样器和进样器到色谱柱连接管的死体积以及进样时液流
20、扰动引起的扩散都会引起色谱峰的展宽和不对称。柱后峰展宽：主要由于检测器流通过池体和连接管引起。2. 高效液相色谱仪一般分为那几个部分？试比较气相色谱和高效液相色谱的异同点。答：主要有高压输液、进样、分离、检测等系统组成；此外还配有梯度淋洗、自动进样及处理等辅助系统。相同：色谱理论一致（范氏方程中有差别），定性、定量原理一致，都可以用计算机控制色谱操作条件。异同：a.气相色谱法只能分析气体和沸点较低的化合物可分析的有机物仅占有机物总数的20%；高效液相色谱法可以对沸点较高，热稳定性差，相对分子质量大的有机物进行分离和分析。b.气相色谱法的流动相是惰性气体，仅起运载作用，高效液相色谱法中流动相可以
21、选择不同极性液体，c.气相色谱法一般都在较高温度下进行分离和测定，其应用范围受到限制；而高效液相色谱法一般在室温下进行分离和分析，不受样品挥发性和高温下不稳定性的限制。3. 什么叫做梯度洗脱？有什么优点？答：梯度洗脱：指的是在一个分析周期中，按一定程序连续改变流动相中溶剂的组成（乳溶剂的极性、离子强度、PH等）和配比，使样品中各组分都能在适宜条件下得到分离。优点：梯度洗脱可以改善峰形，提高柱效应，减少分离时间，使强保留成分不易残留在柱上，而保持了柱子的良好性能。注意：高效液相色谱法中的梯度洗脱相当于气相色谱法中的程序升温。4. 提高液相色谱柱效应的途径有哪些？其中，最有效途径是什么？答：途径：
22、a.采用颗粒小而均匀的填料填装色谱柱；b.采用表面多孔的固定相作填料；c.适当降低流动相流速；d.适当提高柱温。其中：a途径最有效。7. 化学键合相有什么优点？ （P238）答：a.固定相不易流失，柱的稳定性和寿命较高；b.耐受各种溶剂，可用于梯度洗脱；c.表面较为均一，没有液坑，传质快，柱效高；d.能键合不同基团以改变其选择性，是HPLC较为理想的固定相。8. 超临界流体色谱法与气相色谱和高效液相色谱法比较有什么突出优点？答：与HPLC比较：SFC法柱效应一般比HPLC法要高；SFC法分离时间也比HPLC法短（SFC法流体的低黏度使其流动速度比HPLC快）。与GC比较：出于流体扩散系数与黏度介于气体和液体之间，因此SFC法的谱带展宽比GC法小；SFC法流动相作用类似于GC法中流动相，流体做流动相不仅载带溶质移动，而且与溶质会产生相互作用力，参与选择竞争。SFC法应用温度比GC法低很多，实现了对大分子物质、热不稳定性化合物、高聚物等的有效分离。9. 何谓正相色谱和反相色谱？答：正相色谱：流动相极性小于固定相极性，他适用于极性化合物分离，其流出顺序是极性小先流出，极性大的后流出；反正相色谱：流动相极性大于固定相极性，他适用于非极性化合物分离，其流出顺序是极性大先流出，极性小的后流出。10. 质谱分析法（MS）和核磁共振波谱法（NMR）都属于光谱分析，主要用于定性分析。