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1、精品_精品资料_仪器分析部分作业题参考答案第一章绪论1-21、主要区分：（1）化学分析是利用物质的化学性质进行分析.仪器分析是利用物质的物 理或物理化学性质进行分析.（2）化学分析不需要特别的仪器设备.仪器分析需要特别的仪器设备.（ 3）化学分析只能用于组分的定量或定性分析.仪器分析仍能用于组分的结构分析.（3）化学分析灵敏度低、挑选性差,但测量精确度高,适合于常量组分分析.仪器分析灵敏度高、挑选性好,但测量精确度稍差,适合于微量、痕量及超痕量组分的分析.2、共同点：都是进行组分测量的手段,是分析化学的组成部分.1-5分析仪器与仪器分析的区分：分析仪器是实现仪器分析的一种技术设备,是一种装置.
2、 仪器分析是利用仪器设备进行组分分析的一种技术手段.分析仪器与仪器分析的联系：仪器分析需要分析仪器才能达到量测的目的,分析仪器是仪器分析的工具.仪器分析与分析仪器的进展相互促进.1-7由于仪器分析直接测量的是物质的各种物理信号而不是其浓度或质量数, 而信号与浓度或质量数之间只有在肯定的范畴内才某种确定的关系, 且这种关系仍受仪器、 方法及样品基体等的影响. 因此要进行组分的定量分析,并排除仪器、 方法及样品基体等对测量的影响,必需第一建立特定测量条件下信号与浓度或质量数之间的关系,即进行定量分析校正.其次章光谱分析法导论2-1光谱仪的一般组成包括：光源、单色器、样品引入系统、检测器、信号处理与
3、输出装置.各部件的主要作用为：光源：供应能量使待测组分产生吸取包括激发到高能态.单色器：将复合光分解为单色光并采集特定波长的光入射样品或检测器.样品引入系统：将样品以合适的方式引入光路中并可以充当样品容器的作用.检测器：将光信号转化为可量化输出的信号.信号处理与输出装置：对信号进行放大、转化、数学处理、滤除噪音,然后以合适的方式输出.2-2 ：单色器的组成包括：入射狭缝、透镜、单色元件、聚焦透镜、出射狭缝.各部件的主要作用为：入射狭缝：采集来自光源或样品池的复合光. 透镜：将入射狭缝采集的复合光分解为平行光.单色元件：将复合光色散为单色光（即将光按波长排列）聚焦透镜：将单色元件色散后的具有相同
4、波长的光在单色器的出口曲面上成像.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_出射狭缝：采集色散后具有特定波长的光入射样品或检测器2-3棱镜的分光原理是光的折射.由于不同波长的光在相同介质中有不同的折射率,据此能把不同波长的光分开.光栅的分光原理是光的衍射与干涉的总成效.不同波长的光通过光栅衍射后有不同的衍射角,据此把不同波长的光分开.2-6见书 19 页表 2-12-7由于对于一级光谱（n=1）而言,光栅的辨论率为：R = nN = N =光栅宽度 光栅的刻痕密度 = 7205 = 3600又由于： dR =所以,中心波长 即平均波长 在1000cm-1 的两条谱线要被该光栅分开,它们相
5、隔的最大距离为： 0.28cm-13600= =1000 =Rd 跃迁类型波谱区域波长范畴能量范畴/eV原子内层电子跃迁x- 射线 10-3 nm 10nm 1.2 106 1.2 102原子外层电子跃迁紫外 - 可见光 10nm 750nm 125 1.7分子的价电子跃迁分子振动能级的跃迁近红外- 中红外光 0.75 m50m 1.7 0.02分子转动能级的跃迁远红外50m 1000m 2 10-2 4 10-42-10原子光谱是由原子外层电子在不同电子能级之间跃迁产生的,而不同电子能级之间的能量差 较大, 因此在不同电子能级之间跃迁产生的光谱的波长差异较大,能够被仪器辨论,所以显现线光谱.
6、 分子光谱的产生既包括分子中价电子在不同电子能级之间跃迁,也包括分子中振动能级和转动能级的跃迁,而振动能级和转动能级之间的能量差较小,在这些能级之间跃迁产生可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的光谱的波长特别接近,不能被仪器所辨论,所以显现为带光谱.第3章原子发射光谱法3-2缓冲剂的作用是抵偿样品组成变化的影响,即排除第三元素的影响,掌握和稳固弧温.挥发剂的作用是增加样品中难挥发性化合物的挥发才能3-3Fe 404.582nm谱线对 404.720nm 分析线的干扰为线光谱的干扰,因此主要采纳削减单色器出口狭缝宽度的方法排除弱氰带的干扰属于背景干扰,可以采纳背景扣除包括背景校准法和
7、等效浓度法排除.此外,由于弱氰带的干扰来源空气中的N2 和电极挥发的 C 形成的稳固的 CN 分子的辐射,因此可以使用非石墨电极或通过加入易挥发的光谱缓冲剂如NaCl,增加待测物的挥发性,并帮忙氰气尽快离开光源,排除其干扰.3-4由于试样量很少,且必需进行多元素测定,因此只能挑选灵敏度高、耗样量少、能同时实现多元素测定的方法进行分析.对于 1次序扫描式光电直读：由于测定速度慢,所以耗样量大,不合适.对于 2 原子吸取光谱法：不能进行多元素同时测定,且耗样量大.对于 3 摄谱法原子发射光谱法和 4 多道光电直读光谱法, 具有耗样量少或分析速度快和能同时实现多元素测定的优点. 所以 3 和4 都基
8、本可以. 但是由于多道光电直读光谱法受光路通道的限制, 得到的光谱数目少,所以一般只用于固定元素的多元素测定.因此正确方法是摄谱法原子发射光谱法.3-6 （留意内标与内标法的概念区分）解：在进行内标法定量分析时,在待样品中加入或基体中大量存在的含量基本固定的组分称为内标.在分析时,以待测物的信号与内标物的信号比与待测物的浓度或质量之间的关系来进行定量分析的方法称为内标法.采纳内标法定量的目的是排除试样的组成、外形及测量条件如光源的变化等对测量结果的影响,提高分析结果的稳固性.3-8由于试样只能被载气带入 ICP 光源中, 而不能直接引入 ICP 光源中, 所以固体试样和液体试样都在引入 ICP
9、 光源前必需转化为气态或气溶胶状态.因此试样引入 ICP 光源的主要方式有：雾化进样（包括气动雾化和超声雾化进样）、电热蒸发进样、激光或电弧和火花熔融进样,对于特定元素仍可以采纳氢化物发生法进样.其中,以气动雾化方式最为常用.3-10缘由包括（ 1）样品在 ICP 光源中的原子化与激发是在惰性气体Ar的氛围进行可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的,因此不简洁氧化电离.（2）样品的原子化与激发过程是在ICP 焰炬的中心进行的,温度很高,且与空气接触的机会少,因此不简洁氧化电离.（3） ICP 焰炬中存在大量的电子,抑制了待测元素的电离.补充题：1、以下那种跃迁不能产生,为什么？31
10、S031P1. 31S031D2.33P233D3.43S143P1.解：对于光谱项符号为 n2S+1LJ 的能级间的跃迁,需遵从电子跃迁选律,即： n= 包括0 的一切整数.L= 1.J= 0 , 1（但J = 0时, J=0 的跃迁也是禁阻的）. S = 0对于题中给定的四种跃迁类型,只有（2） 31S031D2 的跃迁不满意选律,由于：L= 2 1.J = 2 0 或1所以31S031D2 之间的跃迁难以发生.2、用原子发射光谱分析以下试样,应选用那种光源？（1）矿石中的定性与半定量分析（2）合金中的铜测定（Cu 的含量在 x%数量级）（3）钢中锰的测定（含量0.0x% 0. x%数量级
11、之间）（4）污水中的 Cr、Mn、Cu、Fe、V、Ti等的测定（含量在10-6 x%之间）解：光源的挑选应考虑样品的熔点、待测元素激发才能、分析的目的和待测元素的含量.参考下表挑选：对于 1 矿石中的定性和半定量.由于样品难熔,且目的是定性和半定量,因此蒸发温度高的光源,优选低压直流电弧.对于 2 合金中的铜 质量分数：x%.由于样品熔点低,且含量高,不能选自吸程度大和 蒸发温度高的光源.所以挑选高压火花.对于 3 钢中的锰 质量分数： 0.0x% 0.x% ：由于样品熔点低,且含量不高,目的是定量分析,因此优选低压沟通电弧.对于 4 污水中的 Cr、Mn、 Cu、Fe、V、Ti等 质量分数：
12、 10-6 x% ：由于样品为液体,同时含量范畴大宽, 需要灵敏度高、没有自吸、同时最好能直接分析液体样品的光源.所以优选ICP光源.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_第四章原子吸取与原子荧光光谱法部分习题答案4-1由于原子处于基态与激发态之间的数目满意波尔兹曼分布定律,即：式中, Ni 和N0 分别表示激发态与基态上的原子数目,gi 和g0 分别表示激发态与基态的统计权重,即该能态全部光谱支项的2J+1 之和, g =2 J+ 1由于 Mg的基态 31S0的2 1 2 0 1 10 g = J+ = + =光源蒸发温度激发温度稳固性应用范畴直流电弧高 阳极 3000400040
13、007000 较差岩石 , 矿物 , 纯物质 , 难挥发低含量元素 定性剂半定量分析 沟通电弧中10002022比直流电弧略高较好金属、合金低含量元素的定量分析高压火花低,（ A） （B）.9-11用运算最大吸取波长的方法判别.对于以下四个化合物：用Woodword 规章运算其最大吸取波长（属于共轭四烯以下结构,按书p247 中表 9-4参数运算）：所以应当是化合物D 9-13OH3C CH3 OH3C CH3a b上述两个化合物属于, - 不饱和羰基化合物,所以根据书 p248 中表 9-5参数运算最大吸取波长.化合物（ A）（ B）（ C）（ D）母体基数 214 非同环二烯 214非同环
14、二烯 253同环二烯 253同环二烯 扩展共轭双键 301=30 0 0 301=30烷基取代 52=10 5 1=5 5 3=15 5 3=15运算值 254nm 219nm 268nm 298nm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_化合物（ a）（ b）母体基数 215 215羰基上取代 0（为 R） 0（为 R） 同环二烯结构 39 0扩展共轭双键 301=30 30 1=30环外双键 0 5 1=5及位取代 0 0位取代 181=18（ 1 个 R 取代） 181=18（ 1 个 R 取代）位取代 182=36（ 2 个 R 取代） 181=18（1 个 R 取代） 运算值
15、 338nm 286nm9-151.0 10-3 mol L -1 的K2 Cr2O7 溶液在波长 450nm 和530nm 处的吸光度 A 分别为 0.200和0.050 ,1.0 10-4 mol L -1 的KMnO4 溶液在 450nm 处无吸取,在 530nm 处吸光度为 0.420 .今测得某 K2Cr2O7 和KMnO4 混合液在 450nm 和 530nm 处吸取光度分别为0.380和0.710 .试运算该 混合液中 K2Cr2O7 和KMnO4 的浓度.假设吸取池长为10mm.解：由于吸取池长为10mm,即 b=1cm,因此由朗伯比尔定律A = b c得：A450nm K2
16、Cr2O7 = 450nm K 2Cr2O7 c K 2Cr2 O7 =450nm K2 Cr2O7 1.0 10-3 = 0.200 A530nm K2 Cr2O7 = 530nm K 2Cr2O7 c K 2Cr2 O7 =530nm K2 Cr2O7 1.0 10-3 = 0.050 A530nm KMnO4 = 530nm KMnO4 c KMnO 4 = 530nm KMnO4 1.0 10-4 = 0.420 450nm KMnO4=0A450nm 混 = 450nm K 2Cr2O7 c 1 K 2Cr 2O7 = 0.380A530nm 混 = 530nm K 2Cr2O7 c
17、 1 K 2Cr 2O7 530nm KMnO4 c 2 KMnO4 = 0.710解上述联立方程组,得到：c 1 K 2Cr2O7=1.9 10-3 mol L-1 . c 2 KMnO4=1.46 10-4 mol L-1 . 9-16提示：环己烷为非极性溶剂,因此与亚异丙酮之无氢键相互作用,其吸取波长对应的能量就是亚异丙酮中 n* 跃迁的能量.相比于在环己烷中的n * 跃迁,亚异丙酮在其它极性溶剂中的n * 跃迁吸取波长的移动都是由于亚异丙酮与溶剂分子之间产生氢键的结果,因此其吸取波长对应的能量就包括了亚异丙酮中 n* 跃迁的能量和亚异丙酮与与溶剂分子之间产生氢键的能量.所以亚异丙酮与与
18、溶剂分子之间产生氢键的强度（E）可以由以下公式求算：1 2 E = h c-h c式中, 1 代表亚异丙酮在其它极性溶剂中的最大吸取波长,2 代表亚异丙酮在环己烷中的最大吸取波长.将各最大吸取波长代入公式即可运算得到各溶剂分子与亚异丙酮之间产生氢键的强度.运算过程略.分析化学（上）p337-339 4：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于： A =-lg T =- lg 0.505= 0.30根据朗伯 - 比尔定律： A =bC其中, 为摩尔吸光系数,单位为L .mol- 1 .cm- 1.b 为比色皿厚度,单位为cm. C 为待测物浓度,单位为mol/L .所以： 1.87
19、10 L mol cm 502 25.5 10 63.550.304 1 13- =.= = =Vm M bAbc ACu根据摩尔吸光系数与桑德尔灵敏度（灵敏度指数,S ,单位： g/cm 2）之间的关系：得到：（ g/cm 2）S = M 3 4 3.4 101.87 1063.55=-可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_= =S M5 、 由于：T TdT cE dcr lg= =0.434而透射比的测量误差为0.05%,即 T =dT =0.05%测量的 A=0.434 ,其 T=10-0.434= 0.368所以： 0.136%0.368lg 0.3680.434 0.05
20、%lg0.434=-= = =T TdT cE dcr12由于： A =-lg T =- lg0.42= 0.377根据朗伯 - 比尔定律： A =bC可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_M Mbc A0.010.17.54 10 L mol cm 0.001/2.5 10 20.3775 1 13 =. = = =-所以： M=132.6g/mol12、留意：将题中“相对标准偏差最小”改为 “ 相对误差最小 ” .要是测定的相对误差最小,因此采纳示差光度法,吸光度的读数应当为0.434 ,即：A 相对 =0.434 .由于,以水为参比时,T=0.08 ,即 A =-lg T =
21、1.10所以,为了使 A 相对 =0.434 ,即： =-= 0.434相对参比 A A AA 参比 = 0.666 ,即应当挑选一个以水为参比时吸光度为0.666的标准溶液为参比.该参比溶液的浓度为： 5（ mol/L ）4 6.7 101.0 10 10.666=-= =bc A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_第8章分子发光分析法8-1（1）单重态：体系中两个电子以不同的自旋方向处于相同或不同轨道的状态.（2）三重态：体系中两个电子以相同的自旋方向处于相同或不同轨道的状态.（3）系间跨过：不同多重态能级之间的非辐射跃迁过程.（4）振动驰豫：同一电子能级中,从较高振动能级到较
22、低振动能级的非辐射跃迁过程.（5）荧光猝灭：某种给定荧光体与溶剂或其它溶质分子之间发生的导致荧光强度下降的物理或化学作用过程.（6）荧光量子产率：荧光体所发射的荧光的光子数与所吸取的光子数的比值.（7）重原子效应：当分子中含有一些质量数比较大的原子（称为重原子,如I 、Br等）或体系中存在由重原子组成的溶剂（如碘乙烷） 时,由于重原子会增加系间窜跃,导致荧光减 弱的现象.8-2由于荧光是由第一电子激发单重态的最低振动能级向基态跃迁时发射的光谱, 因此当分子被激发到比第一电子激发单重态的最低振动能级仍要高的任何一个能级上后, 它在发荧光之前都将通过振动驰豫、 内转化等非辐射驰豫过程回到第一电子激
23、发单重态的最低振动能级上,然后才能通过辐射跃迁（发荧光）回到基态.因此荧光光谱的外形于激发光波长无关.8-6书p2128-7荧光的量子产率打算于分子的结构,一般随分子平面刚性和共轭体系的增加而增加,因给电子基团的取代而增加,因吸电子基团和重原子的取代而下降.对于（1）苯、萘、蒽.随共轭体系的增加, 荧光的量子产率的大小为苯 萘 苯苯甲酸.对于（ 3）酚酞、荧光素和四碘荧光素,它们的结构式如下,可见酚酞 平面刚性差, 四碘荧光素含有多个重原子取代,因此它们的 荧光量子产率的大小为 ：酚酞 四碘荧光素 5- 羟基喹啉 .8- 羟基喹啉 5- 羟基喹啉8-8（1）通过激发和发射光谱的转变区分.动态猝灭与激发过程无关,只影响发射光谱.静态猝灭不影响原发射过程,但对吸取（激发）光谱产生影响.（2）通过测量荧光寿命区分.动态猝灭使发光体的发光寿命下降.而静态猝灭不转变发光体的发光寿命（3）通过测量猝灭常数与温度的关系区分.动态猝灭和静态猝灭常数都是温度（T）的函数,但是动态猝灭常数（Ksv 随T 增加而增加.静态猝灭常数（K）就 T 增加而下降可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_8-10在分子或体系中存在重原子时,重原子会增加系间窜跃速度,导致荧光减弱, 但却使磷光增强.由于氯仿的重原子效应比苯大,所以蒽在氯仿中的磷光比在苯中强. 可编辑资料 - - - 欢迎下载