2025年高职第二学年（工业分析技术）仪器分析基础理论测试题及答案.doc

2025年高职第二学年（工业分析技术）仪器分析基础理论测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共40分）
答题要求：本卷共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确答案的序号填在括号内。

1. 仪器分析中，下列哪种方法不属于光学分析法（ ）
A. 紫外可见分光光度法
B. 原子吸收光谱法
C. 电位分析法
D. 荧光分析法
2. 原子吸收光谱仪中，光源的作用是（ ）
A. 提供能量使样品原子化
B. 发射待测元素的特征谱线
C. 产生激发态原子
D. 检测原子吸收的光信号
3. 紫外可见分光光度计的光源通常是（ ）
A. 空心阴极灯
B. 氘灯和钨灯
C. 激光光源
D. 汞灯
4. 在电位分析法中，指示电极的电位与被测离子浓度的关系符合（ ）
A. 能斯特方程
B. 朗伯比尔定律
C. 阿伏伽德罗定律
D. 质量守恒定律
5. 下列哪种电极属于离子选择性电极（ ）
A. 玻璃电极
B. 甘汞电极
C. 铂电极
D. 银电极
6. 高效液相色谱仪中，用于分离样品组分的部件是（ ）
A. 进样器
B. 色谱柱
C. 检测器
D. 输液泵
7. 气相色谱仪的载气通常不选用（ ）
A. 氮气
B. 氢气
C. 氧气
D. 氦气
8. 质谱仪的主要功能是（ ）
A. 分离样品组分
B. 检测样品的浓度
C. 测定样品的分子量和结构
D. 分析样品的化学组成元素
9. 原子发射光谱分析中，激发源的作用是（ ）
A. 使样品原子化
B. 提供能量使原子激发
C. 检测发射的光谱信号
D. 分离不同元素的谱线
10. 下列哪种方法可用于测定有机化合物的结构（ ）
A. 红外光谱法
B. 电位滴定法
C. 重量分析法
D. 酸碱滴定法
11. 仪器分析中，精密度通常用（ ）来衡量。
A. 误差
B. 偏差
C. 回收率
D. 灵敏度
12. 紫外可见分光光度法中，吸光度与透光率的关系是（ ）
A. A = lg(1/T)
B. A = T
C. A = 1/T
D. A = -lgT
13. 原子吸收光谱分析中，火焰原子化器的作用是（ ）
A. 使样品分子化
B. 使样品离子化
C. 使样品原子化
D. 使样品激发
14. 电位分析法中，参比电极的电位应（ ）
A. 在测量过程中保持不变
B. 随被测离子浓度变化
C. 与指示电极电位相同
D. 经常发生波动
15. 高效液相色谱法中，流动相的选择依据不包括（ ）
A. 样品的性质
B. 固定相的类型
C. 检测器的类型
D. 色谱柱的长度
16. 气相色谱分析中，保留时间反映了（ ）
A. 样品在固定相上的停留时间
B. 样品在流动相中的停留时间
C. 样品的出峰顺序
D. 样品的分离效果
17. 质谱图中，横坐标表示（ ）
A. 离子的相对丰度
B. 离子的质荷比
C. 样品的分子量
D. 样品的结构
18. 原子发射光谱分析中，谱线强度与下列哪种因素无关（）
A. 激发态原子的浓度
B. 跃迁概率
C. 仪器的分辨率
D. 激发温度
19. 红外光谱法主要用于分析有机化合物的（ ）
A. 官能团
B. 分子量
C. 纯度
D. 元素组成
20. 仪器分析中，准确度通常用（ ）来表示。
A. 误差
B. 偏差
C. 回收率
D. 灵敏度

第II卷（非选择题，共60分）

（一）填空题（共10分）
答题要求：请在每题的空格中填上正确答案。每空1分。

1. 仪器分析是利用各种仪器对物质进行______、______、______和结构分析的方法。
2. 原子吸收光谱仪主要由光源、______、原子化器、______和检测系统组成。
3. 紫外可见分光光度计的单色器由______、______和狭缝组成。
4. 电位分析法中常用的参比电极有______和______。
5. 高效液相色谱法的固定相可分为______和______。

（二）简答题（共20分）
答题要求：简要回答下列问题。

1. 简述原子吸收光谱分析的基本原理。（5分）
2. 说明紫外可见分光光度法中吸光度与物质浓度的关系及应用。（5分）
3. 简述电位分析法的测量原理及指示电极和参比电极的作用。（5分）
4. 高效液相色谱法有哪些优点？（5分）

（三）计算题（共10分）
答题要求：写出计算过程和答案。

1. 用原子吸收光谱法测定某样品中铜的含量，已知在一定条件下，铜的吸光度与浓度的线性关系为A = 0.2c + 0.01（A为吸光度，c为铜的浓度，单位mg/L）。测得样品溶液的吸光度为0.15，求样品中铜的浓度。（5分）
2. 在电位滴定法中，用0.1000mol/L的NaOH溶液滴定20.00mL 0.1000mol/L的HCl溶液，已知pH玻璃电极的响应斜率为59.16mV/pH，当加入19.98mL NaOH溶液时，测得电池电动势为316mV，计算终点时电池电动势。（5分）

（四）分析题（共15分）
答题要求：根据所给材料，回答问题。

材料：某工厂生产的一批产品中可能含有杂质A和杂质B。采用高效液相色谱法对产品进行分析，得到如下色谱图：产品溶液进样后，首先出现的峰为杂质A峰，其保留时间为5.0min；随后出现杂质B峰，保留时间为8.0min；最后出现产品主峰，保留时间为12.0min。已知该高效液相色谱柱对杂质A和杂质B的理论塔板数分别为3000和4000。

1. 请分析杂质A和杂质B在该色谱柱上的分离情况，并说明依据。（5分）
2. 计算杂质A和杂质B的分离度，并判断分离效果是否良好。（5分）
3. 若要进一步提高杂质A和杂质B的分离度，可采取哪些措施？（5分）

（五）综合题（共5分）
答题要求：结合所学知识，综合分析问题。

在仪器分析中，如何选择合适的分析方法来满足不同的分析需求？请举例说明不同分析方法在工业分析技术中的应用。

答案：
1. C
2. B
3. B
4. A
5. A
6. B
7. C
8. C
9. B
10. A
11. B
12. A
13. C
14. A
15. D
16. A
17. B
18. C
19. A
20. C

填空题答案：
1. 定性、定量、形态
2. 原子化器、分光系统
3. 入射狭缝、色散元件
4. 饱和甘汞电极、银-氯化银电极
5. 吸附色谱固定相、分配色谱固定相

简答题答案：
1. 原子吸收光谱分析的基本原理是：原子对特定波长的光具有吸收作用，当光源发射的光通过含有待测元素原子的蒸汽时，原子会吸收特定波长的光，产生吸收光谱。通过测量吸光度，利用朗伯比尔定律与浓度的关系，可测定样品中待测元素的含量。
2. 紫外可见分光光度法中，吸光度与物质浓度符合朗伯比尔定律A = εbc，其中A为吸光度，表示物质对光的吸收程度；ε为摩尔吸光系数，反映物质对光吸收能力的大小；b为光程长度； c为物质浓度。可用于定量分析，通过测量吸光度计算物质浓度，也可进行定性分析，根据吸收光谱特征确定物质种类。
3.
电位分析法的测量原理是：通过测量电池电动势来确定待测离子浓度。指示电极的电位随待测离子浓度变化，能指示待测离子浓度；参比电极的电位在测量过程中保持不变，提供一个稳定的电位基准，与指示电极构成电池来测量电动势，从而计算待测离子浓度。
4. 高效液相色谱法的优点有：分离效率高，能分离复杂混合物；分析速度快；检测灵敏度高；可分析高沸点、大分子、强极性和热稳定性差的化合物；应用范围广，可用于多种物质的分析。

计算题答案：
1. 将A = 0.15代入A = 0.2c + 0.01，可得0.15 = 0.2c + 0.01，解得c = 0.7mg/L。
2. 化学计量点时，n(HCl)=n(NaOH)，此时溶液总体积V = 20.00 + 20.00 = 40.00mL，[H⁺]=10⁻⁷mol/L，pH = 7.00。
加入19.98mL NaOH溶液时，溶液呈酸性，[H⁺]=(20.10000.02 - 0.100019.98)/(20.00 + 19.98) = 5.00×10⁻⁵mol/L，pH = 4.30。
已知pH玻璃电极的响应斜率S = 59.16mV/pH，加入19.98mL NaOH溶液时，电池电动势E = 316mV，设终点时电池电动势为E₀，则E₀ - 316 = 59.16×(7.00 - 4.30)，解得E₀ = 475mV。

分析题答案：
1. 杂质A和杂质B在该色谱柱上实现了分离。依据是它们具有不同的保留时间，杂质A峰先出现，保留时间为5.0min，杂质B峰后出现，保留时间为8.0min，说明它们在固定相上的保留能力不同，从而实现了分离。
2. 分离度R = 2(tR₂ - tR₁)/(W₁ + W₂)，已知tR₁ = 5.0min，tR₂ = 8.0min，理论塔板数n₁ = 3000，n₂ = 4000，根据n = 16(tR/W)²可得W₁ = 4tR₁/√n₁ = 4×5.0/√3000，W₂ = 4tR₂/√n₂ = 4×8.0/√4000，代入计算得R = 2(8.0 - 5.0)/(4×5.0/√3000 + 4×8.0/√4000)≈1.5。一般认为分离度R≥1.5时分离效果良好，所以该分离效果较好。
3. 若要进一步提高杂质A和杂质B的分离度，可采取的措施有：选择更合适的固定相，使杂质A和杂质B在固定相上的保留差异更大；优化流动相组成，改变流动相的极性等性质，影响杂质在固定相和流动相之间的分配；适当降低柱温，改变物质在固定相上的吸附或分配平衡；增加柱长，提高理论塔板数，但会延长分析时间且增加柱压。

综合题答案：
在仪器分析中，选择合适的分析方法需考虑多种因素。首先要明确分析目的，如定性分析、定量分析或结构分析等。对于定量分析，需根据样品的性质、含量范围、分析精度要求等选择方法。例如，测定常量元素可选用重量分析法或滴定分析法；测定微量元素可选用原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。对于有机化合物的结构分析，红外光谱法、核磁共振法等是常用方法。在工业分析技术中，原子吸收光谱法可用于金属元素的定量分析，如钢铁中各种元素的测定；高效液相色谱法可用于分析化工产品中的杂质成分；电位分析法可用于监测溶液的酸碱度等参数，确保工业生产过程的稳定性和产品质量。总之，要综合考虑各方面因素，选择最适宜的分析方法来满足工业分析技术中的不同需求。