仪器分析试卷及答案.pdf

武汉大学 2005-2006 学年度第一学期仪器分析期末考试试卷答案（A）学号 姓名 院（系）分数 一、选择题（每题 1 分，共 15 分）1下列说法哪一种正确?(b )a.阳极电位越正、析出电位越正者越易在阳极上氧化 b.阳极电位越正、析出电位越负者越易在阳极上氧化 c.阳极电位越负、析出电位越正者越易在阳极上氧化 d.阳极电位越负、析出电位越负者越易在阳极上氧化 2.用色谱法对复杂未知物进行定性分析的最有效方法是 (b)a.利用检测器的选择性定性 b.利用已知物对照法定性 c.利用文献保留数据定性 3某同学将装入电解池准备做极谱分析的溶液洒掉了一部分,若用标准比较法进 行测定,他应 (b)a.重新配制溶液 b.取一定量的溶液,记下体积,再测定 c.继续做 d.取一定量的溶液,加入标准溶液,作测定校正 4 在气-液色谱分析中,当两组分的保留值很接近,且峰很窄,但只能部分分离，其原因是(d)a.柱效能太低 b.容量因子太大 c.柱子太长 d.固定相选择性不好 5在 GC 和 LC 中,影响柱的选择性不同的因素是 (a )a.固定相的种类 b.柱温 c.流动相的种类 (4)分配比 6.先电解富集，后电解溶出的电分析方法是 （d）a.电导分析法 b.电重量分析法 c.电位分析法 d.溶出伏安法 7.分离有机胺时，最好选用的色谱柱为 (d )a 非极性固定液柱 b.低沸点固定液柱 c.空间排阻色谱柱 d 氢键型固定液柱 8.影响谱线变宽的最主要因素是以下哪种?（b）a.自然变宽 b.热变宽 c.碰撞变宽 d.自吸变宽 9.空心阴极灯中对发射线宽度影响最大的因素是 （c ）a.阴极材料 b.填充材料 c.灯电流 d.阳极材料 10.适合于植物中挥发油成分分析的方法是 （d ）a.原子吸收光谱 b.原子发射光谱 c.离子交换色谱 d.气相色谱 11.原子发射光谱的产生是由于 （b ）a.原子次外层电子在不同能态间的跃迁 b.原子外层电子在不同能态间的跃迁 c.原子外层电子的振动和转动 d.原子核的振动 12.矿石粉末的定性分析，一般选择下列哪种光源为好：（b ）a.交流电弧 b.直流电弧 c.高压火花 d.等离子体光源 13.原子吸收法测定 NaCl 中微量 K 时，用纯 KCl 配制标准系列制作工作曲线，分析结果偏高，原因是 （a ）a.电离干扰 b.物理干扰 c.化学干扰 d.背景干扰 14.下列化合物中，同时有 n*，*，*跃迁的化合物是 （b ）a.一氯甲烷 b.丙酮 c.1，3丁二醇 d.甲醇 15.随着氢核的酸性增加，其化学位移值 ppm将 （a）a.增大 b.减小 c.不变 二、填空（每空 1 分，共 30 分）1由 LaF3单晶片制成的氟离子选择电极,晶体中_F-_是电荷的传递者,_ La3+_是固定在膜相中不参与电荷的传递,内参比电极是_银-氯化银丝_,内参比溶液由_ _ NaF 和 NaCl _组成。2气相色谱分析中常用的通用检测器有_热导池_,火焰离子化 。前者是 _浓度_型，而后者是_质量_型。3溶出伏安法分析中，被测物质存在 电解富集 和_ 电解溶出 _两个基本过程。使用阳极溶出伏安时，首先是_阴极富集_，再是_阳极溶出_。44棱镜材料不同，其色散率也不同，石英棱镜适用于 紫外 光谱区，玻璃棱镜适用于 可见 光谱区。5紫外、可见吸收光谱常用于研究 不饱和有机化合物 ，特别是具有共轭体系的有机化合物 的化合物，而红外光谱法主要研究 在振动中伴随有偶极矩变化 的化合物。6等离子体光源（ICP）具有 检出限低 ，基体效应及自吸效应小 ，精密度高 ，线性范围宽 等优点，它的装置主要包括高频发生器 ，等离子体炬管 ，工作线圈（或进样系统）等部分。7原子发射光谱定性分析时，摄谱仪狭缝宜 小 ，原因是 保证有足够的分辨率，减少谱线间重叠干扰 ；而定量分析时，狭缝宜 大 ，原因是 保证有较大的入射光强，提高谱线强度 。8影响化学位移的内部因素有 诱导效应，共轭效应，和 磁各向异性 等。三、问答题（每题 4 分，共 20 分，答在空白处）1 普通极谱法的灵敏度仅为 110-5mol/L，而脉冲极谱法可提高 10 倍，甚至几十倍。请扼要阐明提高灵敏度所采取方法的基本原理。答：脉冲极谱法是在汞滴生长后期、汞滴即将滴下之前的很短时间间隔内，施加一个矩形的脉冲电压，在每一个脉冲消失前 20ms 时，进行一次电流取样，由于充电电流的衰减速度快于法拉第电流的衰减速度，有效地减小了充电电流的干扰，提高了“信噪比”。因此，脉冲极谱法的灵敏度明显优于普通极谱法。2 什么叫内标法？所学过的仪器分析方法中有哪些使用内标法？为什么使用内标法？答：內标法是在试样各含量不同的一系列标准试样中，分别加入固定量的纯物质，即內标物。当测得分析物和內标物对应的响应后，以分析物和內标物的响应比（或其函数）对分析物浓度（或含量）作图，即可得到相应的校正曲线。最后用测得的试样与內标物的响应比（或其函数）在校正曲线上获得对应于试样的浓度（或含量）。不难看出，內标法实际上是外标法的一种改进。在影响响应参数较多的仪器分析方法中，为了获得精确的结果，宜采用內标法，如气相色谱法和发射光谱法。3 简述毛细管区带电泳和胶束电动毛细管色谱的异同点。答：毛细管区带电泳是利用被分离离子在电场作用下移动的速率不同（电泳淌度差异）而实现分离的一种高效分离技术。毛细管中电解质溶液的移动是电渗引起的。毛细管区带电泳只适合于离子或可电离物质的分离。胶束电动毛细管色谱是在毛细管区带电泳的基础上派生出的一种高效分离技术。在毛细管区带电泳的缓冲溶液中添加浓度高于胶束临界浓度的表面活性剂，使其形成胶束相；因此，被分离对象在电场 作用下的移动速度不仅取决于受电渗流和自身电泳，而且与它们在胶束相与水相之间的分配系数有关。胶束电动毛细管色谱可用于离子、可电离物质以及中性化合物的分离。4 举例说明生色团和助色团，并解释红移和紫移。答：广义地说，生色团是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团 严格地说，那些不饱和吸收中心才是真正的生色团，如苯环等 助色团 带有非键电子对的基团（如-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I 等），它们本身不能吸收大于 200 nm 的光，但是当它们与生色团相连时，会使其吸收带的最大吸收波长max 发生移动，并增加其吸收强度 红移和紫移 在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长max发生移动 向长波方向移动称为红移 向短波方向移动称为紫移(蓝移)5举例说明核的化学等价及磁等价。答：化学等价：有相同化学位移的核。在苯环上，六个氢的化学位移相同，它们是化学等价的。磁等价：是指分子的一组氢核，其化学位移相同，且对组外任何一个原子核的偶合常数也相同。在二氟甲烷中 H1和 H2质子的化学位移相同，并且它们对 F1或 F2的偶合常数也相同，即JH1F1=JH2F1，JH2F2=JH1F2，因此，H1和 H2称为磁等价核。四、计算题（第 1 题 15 分；2、3 每题 10 分；，共 35 分）1Co3+在氨盐介质，一般分两步反应到 Co(0)，可得如下极谱图。SHAPE *MERGEFORMAT (1)求此溶液 Co3+和 Co2+的初始浓度比。(2)分析这两步反应的电池性质（即：原电池或电解池，工作电极阳极还是阴极，正极还是负极）。解：（1）CCo3+:CCo2+=5:1（2）两步反应都是电解池；工作电极在两步反应都是阴极，负极。2.3.000g 锡矿试样以 Na2O2熔融后溶解之，将溶液转移至 250mL 容量瓶中，稀释至刻度。吸取稀释后的试液 25mL 进行极谱分析，测得扩散电流为 24.9 微安。然后在此溶液中加入 5mL浓度为 6.010-3 mol/L 的标准锡溶液，测得扩散电流为 28.3 微安。计算矿样中锡的质量分数。（Sn 118.7）解：根据极谱扩散电流方程式：id=607zD1/2m2/3t1/6c，当温度、底液及毛细管特性不变时，极限扩散电流与浓度成正比。设吸取稀释后的试液 25mL 中锡溶液的浓度为 cx，则）（标5251065253xxxxccii 即31018.03.289.24xxcc 得到 cx3.310-3molL-1 E1/2=-0.35V E1/2=-1.35 Co3+Co2+Co2+Co(0)矿样中锡的质量分数为%26.310037.118103.325.03M25.03Snxc 3.在 2500K 时，Na 共振线 589.3 nm 为 3s 3p 跃迁产生的，计算其激发态和基态原子数之比。已知 k=1.38 10-23J K-1，h=6.626 10-34J s。解：为了计算式 NJ/N0=(PJ/P0)exp(-EJ/kT)中的 EJ，用钠原子两个发射线的平均波长 5893 作为 3p 3s 的跃迁。则有 EJ1.98610-23Jcm/（5893 10-8cm-1）3.3710-19J 在 3s 和 3p 能级中，分别有 2 个和 6 个量子能级，故有 PJ/P06/23 将上式代入式 NJ/N0=(PJ/P0)exp(-EJ/kT)中，得 NJ/N0=3exp-3.3710-19J/（1.3810-23JK-12500K）NJ/N0=35.72510-51.7210-4 同理可得 2510K 时两能级原子数的比值为 NJ/N0=1.7910-4 武汉大学 2006-2007 学年度第一学期仪器分析期末考试试卷（A）学号 姓名 院（系）分数 一.选择题（每小题 2 分，共 20 分，答在试卷上）1.关于直流电弧，下列说法正确的是：()a 直流电弧是一种自吸性很强、不稳定的光源；b 直流电弧的检出限比交流电弧差；c 直流电弧的电极头温度比交流电弧低；d 直流电弧只能进行定性、半定量分析，不能进行准确的定量分析。2.可以概述三种原子光谱(吸收、发射、荧光)产生机理的是：()a.能量使气态原子外层电子产生发射光谱；b.辐射能使气态基态原子外层电子产生跃迁；c.能量与气态原子外层电子相互作用；d.辐射能使原子内层电子产生跃迁。3.原子荧光光谱仪与原子吸收光谱仪结构上的主要区别在于 （）a.光源 ；b.光路；c.单色器 ；d.检测器。4.下述化合物中何者的磷光最强？（）5.关于红外光谱法，下列说法正确的是：（）a红外光谱法只用于化合物的结构表征;b 红外光谱法中，水是很好的溶剂;c光电倍增管可用作红外光谱检测器;d 傅立叶变换红外光谱仪比普通色散型红外光谱仪的分辨率要高。6.关于质谱软电离源的说法，下面哪一种是对的？()ClaBrbIc a.软电离源的弛豫过程包括键的断裂并产生质荷比小于分子离子的碎片离子;b.由软电离源所得的质谱图可以提供待测物所含功能基的类型和结构信息；c.软电离源所提供的质谱数据可以得到精确的相对分子质量；d.软电离源具有足够的能量碰撞分子，使它们处在高激发态。7.在没有其它因素存在时，随着氢核的酸性增加，其化学位移值 d 将：（）a.增大；b.减小；c.不变；d.无法确定。8.应用 GC 方法来测定痕量硝基化合物,宜选用的检测器为 ()a.热导池检测器;b.氢火焰离子化检测器;c.电子捕获检测器;d.火焰光度检测器。9.用反相液相色谱分离苯、甲苯、乙苯、联苯,先流出色谱柱的组分是 （）a.乙苯；b.甲苯；c.苯；d.联苯。10.还原极谱波的半波电位是：()a.扩散电流为极限电流一半时的电极电位；b.溶液里氧化态离子的浓度减少到一半时的电位；c.电极表面还原态离子的浓度是溶液里氧化态离子的一半时的电位；d.从极谱波起始电位到终止电位一半处的电极电位。二请判断下列叙述对与错，对的在题前括号中打“”，错的打“”（每题 1 分,共 12 分）（）1.色谱质谱联用技术适用于作多组分混合物中未知物组分的定性鉴定、判断化合物的分子结构及测定未知组分的相对分子量。（）2.对于难挥发和热不稳定的物质，可用气相色谱法进行分析。（）3.对于高沸点、热稳定性差、相对分子量大的有机物原则上可用高效液相色谱法进行分离、分析。（）4.进行库仑分析时，发生电解反应的电极上的电极反应不必以 100%的电流效率进行。（）5.用电位法以 pH 计测定溶液的 pH 值时，可以直接在 pH 计上读出待测溶液的 pH 值，而不必用标准缓冲溶液先定位。（）6.化学发光仪不需要光源。（）7.在原子吸收光谱分析中，原子化器的作用是把待测元素转变为气态激发态原子。（）8.在原子发射光谱分析中，谱线自吸（自蚀）的原因是激发源的温度不够高，基体效应严重。（）9.傅立叶红外变换光谱仪比普通色散型红外光谱仪的波数准确度低。（）10.核外电子云屏蔽程度高的质子，化学位移值大。（）11.有紫外可见吸收的物质一定有荧光，有荧光的物质一定有紫外可见吸收。（）12.原子发射光谱仪器对波长选择器的要求与原子吸收光谱仪器要低。二、回答问题（每题 6 分，共 48 分，答在答题纸上）1.简述高频电感耦合等离子体(ICP)光源的优点。2.试从分光原理和分光的优缺点比较棱镜和光栅。3.有机化合物的吸收带主要由哪几种跃迁产生？哪种跃迁的吸收最强？4.根据核磁共振谱中的什么特征可以区分下列两种异构体？I II 5.简述质谱仪的工作原理并指出质谱法可提供哪些信息？6画出气相色谱流程图，解释色谱峰展宽的主要原因。7库仑分析，极谱分析都是在进行物质的电解，请问它们有什么不同，在实验操作上各自采用了什么措施？8.从光谱产生的原理和仪器结构两方面比较紫外-可见分子吸收光谱法、分子荧光光谱法和化学发光光谱法。四、计算题（每题 10 分，共 20 分，答在答题纸上）1用极谱法测定矿样中的微量铜。称取试样 1.00 g,溶解后定容于 100 mL 容量瓶中。移取 10.00 mL试液,加入底液后稀释至 100mL,测得波高为 30 格；另取 10.00 mL 试液，加入 1.00 mg mL-1 铜标准溶液 1.00 mL,再加入底液后稀释至 100mL，测得波高为 50 格，计算试样中铜的百分含量。2在一根 3 m 长的色谱柱上分析某试样时，得如下色谱图及数据：如果当 b 峰的底宽 Wb=1min 时，试计算：(1)a 和 b 组分的调整保留时间 tRa和 tRb。(2)两个组分的相对保留值。CH3-CH=CCH2CNCNNC-CH=CCH2CNCH3(3)该色谱柱的有效塔板数 n有效。(4)如果要使两组分的分离度 R=1.5，需要有效塔板数为多少？此时应使用多长的色谱柱？武汉大学 2006-2007 学年度第一学期仪器分析期末考试试卷答案（A）学号 姓名 院（系）分数 一.选择题（每小题 2 分，共 20 分，答在试卷上）1.(a)2.(c)3.(b)4.(c)5.(d)6.(c)7.(a)8.应用 GC 方法来测定痕量硝基化合物,宜选用的检测器为 (c )a.热导池检测器;b.氢火焰离子化检测器;c.电子捕获检测器;d.火焰光度检测器。9.用反相液相色谱分离苯、甲苯、乙苯、联苯,先流出色谱柱的组分是 （c）a.乙苯；b.甲苯；c.苯；d.联苯。10.还原极谱波的半波电位是：(c )a.扩散电流为极限电流一半时的电极电位；b.溶液里氧化态离子的浓度减少到一半时的电位；c.电极表面还原态离子的浓度是溶液里氧化态离子的一半时的电位；d.从极谱波起始电位到终止电位一半处的电极电位。二请判断下列叙述对与错，对的在题前括号中打“”，错的打“”（每题 1 分,共12 分）（）1.（）2.（）3.（）4.进行库仑分析时，发生电解反应的电极上的电极反应不必以 100%的电流效率进行。（）5.用电位法以 pH 计测定溶液的 pH 值时，可以直接在 pH 计上读出待测溶液的 pH 值，而不必用标准缓冲溶液先定位。（）6.（）7.（）8.（）9.傅立叶红外变换光谱仪比普通色散型红外光谱仪的波数准确度低。（）10.（）11.有紫外可见吸收的物质一定有荧光，有荧光的物质一定有紫外可见吸收。（）12.二、回答问题（每题 6 分，共 48 分，答在答题纸上）1.答：ICP 具有以下优点：温度高可达 6000 K 以上，灵敏度高可达 10-9；稳定性好，准确度高，重现性好；线性范围宽可达 46 个数量级；可对一个试样同时进行多元素的含量测定；自吸效应和基体效应小。2.答：分光原理：棱镜：光的折射原理 光栅：狭缝的干涉和光栅的衍射 分光的优缺点比较：与棱镜相比，光栅作为色散元件有以下优点：适用范围广；色散率大，分辨率高；色散率不随波长变化。但光栅光谱有级，级与级之间有重叠现象，而棱镜光谱则无这种现象。3.答：有机化合物的吸收带主要由 *，n *，*，n *四种跃迁产生，其中 *跃迁的吸收最强。4.答：根据核磁共振谱中耦合常数 J 的大小可以区分这两种异构体。5.答：质谱仪是利用电磁学原理，使试样分子试样分子转变成带正电荷的气态离子，并按离子的荷质比将它们分离，同时记录和显示这些离子的相对强度。质谱法可提供下列信息：1)样品元素组成；2)无机、有机及生物分析的结构-结构不同，分子或原子碎片不同(质荷比不同)3)复杂混合物的定性定量分析-与色谱方法联用(GC/LC-MS)；4)固体表面结构和组成分析-二次离子质谱，激光烧蚀等离子体-质谱联用；样品中原子的同位素比。6画出气相色谱流程图，解释色谱峰展宽的主要原因。答：载气源进样口和气化室色谱柱和柱温箱检测器记录系统。运用速率方程解释色谱峰展宽 7库仑分析，极谱分析都是在进行物质的电解，请问它们有什么不同，在实验操作上各自采用了什么措施？答：库仑分析是要减少浓差极化，它的工作电极面积较大，而且溶液进行搅拌，加入辅助电解质。极谱分析是要利用浓差极化，它的工作电极面积较小，而且溶液不能搅拌，加入支持电解质。8.答：从光谱产生的原理和仪器结构两方面比较紫外-可见分子吸收光谱法、分子荧光光谱法和化学发光光谱法。四、计算题（每题 10 分，共 20 分，答在答题纸上）1用极谱法测定矿样中的微量铜。称取试样 1.00 g,溶解后定容于 100 mL 容量瓶中。移取 10.00 mL 试液,加入底液后稀释至 100mL,测得波高为 30 格；另取 10.00 mL 试液，加入 1.00 mg mL-1 铜标准溶液 1.00 mL,再加入底液后稀释至 100mL，测得波高为 50 格，计算试样中铜的百分含量。解：设：试样中含铜量为 10 x mg 30=Kx 50=K(x+1)解上述方程组，得：x=1.5 mg 故：试样中铜的百分含量1.5 X 10/1000=1.5%2在一根 3 m 长的色谱柱上分析某试样时，得如下色谱图及数据：如果当 b 峰的底宽 Wb=1min 时，试计算：(1)a 和 b 组分的调整保留时间 tRa和 tRb。(2)两个组分的相对保留值。(3)该色谱柱的有效塔板数n有效。(4)如果要使两组分的分离度 R=1.5，需要有效塔板数为多少？此时应使用多长的色谱柱？解：1)tR,1=15-1=14（min）;tR,2=17-1=16（min）2)tR,2/tR,1=16/14=1.14 3）n1 有效=16(tR,2/Wb)2=16162=4096；4)n2 有效=161.52(1.14/1.14-1)2=2387 5)L2=（n2有效/n1有效）L1（2387/4096）3.001.75（m）该用 1.75 米以上的色谱柱。武汉大学 2005-2006 学年度第一学期仪器分析期末考试试卷答案（B）学号 姓名 院（系）分数 一、选择题（每题 2 分,共 20 分，答在空白处）1.pH 玻璃电极产生的不对称电位来源于 (a )a.内外玻璃膜表面特性不同 b.内外溶液中 H+浓度不同 c.内外溶液的 H+活度系数不同 d.内外参比电极不一样 2用离子选择电极标准加入法进行定量分析时，对加入标准溶液的要求为(d )(a)体积要大，其浓度要高 (b)体积要小，其浓度要低 (c)体积要大，其浓度要低 (d)体积要小，其浓度要高 3.库仑分析与一般滴定分析相比 (d )a.需要标准物进行滴定剂的校准 b.很难使用不稳定的滴定剂 c.测量精度相近 d.不需要制备标准溶液，不稳定试剂可以就地产生 4与法拉第电解定律有关的因素是 (d )(a)温度和压力 (b)电极材料和性质 (c)粒子扩散系数 (d)电子转移数 5.用反相液相色谱分离苯、甲苯、乙苯、联苯,先流出色谱柱的组分是 (c )(a)乙苯 (b)甲苯(c)苯 (d)联苯 6.在以下因素中，不属动力学因素的是 (b )(a)液膜厚度 (b)分配系数 (c)扩散速度 (d)载体粒度 7.原子吸收分析中光源的作用是：(c )(a)供试样蒸发和激发所需的能量 (b)产生紫外光 c.发射待测元素的特征谱线 (d)产生具有足够浓度的散射光 8.在液相色谱中,范氏方程中的哪一项对柱效能的影响可以忽略不计?(b )(a)涡流扩散项 (b)分子扩散项 (c)固定相传质阻力项 (d)流动相中的传质阻力 9.以下跃迁中哪种跃迁所需能量最大？(a )(a)*(b)*(c)n*(d)n*10 原子发射光谱的产生是由于 (b )（a）原子次外层电子在不同能态间的跃迁 （c）原子外层电子在不同能态间的跃迁 （b）原子外层电子的振动和转动 （d）原子核的振动 二、填空（每空 1 分，共 30 分，答在空白处）1由 LaF3单晶片制成的氟离子选择电极,晶体中 F-是电荷的传递者,La3+是 固定在膜相中不参与电荷的传递,内参比电极是 Ag/AgCl ,内参比溶液由 NaF 和 NaCl 组成。2气相色谱分析中常用的通用检测器有 热导池 ,火焰离子化 。前者是 浓度 型，而后者是 质量 型。3溶出伏安法分析中，被测物质存在 富集 和 溶出 两个基本过程。使用阳极溶出伏安时，首先是 阴极化富集 ，再是 阳极化溶出 。4棱镜材料不同，其色散率也不同，石英棱镜适用于 紫外 光谱区，玻璃棱镜适用于 可见 光谱区。5紫外、可见吸收光谱常用于研究 具有共轭体系的有机化合物（或不饱和的有机化合 物）的化合物，而红外光谱法主要研究 振动中伴随有偶极矩变化 的化合物。6等离子体光源（ICP）具有 等离子温度高，稳定性好，自吸效应小，线性范围宽（基体效应小）等优点，它的装置主要包括 高频发生器、等离子炬管、进样系统（装置）等部分。7原子发射光谱定性分析时，摄谱仪狭缝宜 小 ，原因是 保证一定分辩率，减少谱线之间的重叠干扰 ；而定量分析时，狭缝 大，原因是 保证有较大的光照强度，提高谱线强度 。8影响化学位移的内部因素有 诱导效应、共轭效应、磁的各向异性 等。三、问答题（每题 5 分，共 30 分，答在予留空白处）1.试述质谱仪的工作原理，并指出硬电离源和软电离源的区别。答：质谱仪是利用电磁学原理，是试样分子转变成代正电荷的气体离子，并按离子的荷质比将它们分开，同时记录和显示这些离子的相对强度。（3）硬电离源有足够的能量碰撞分子，使它们处在较高的激发能态。其弛豫过程包括键的断裂并产生荷质比小于分子离子的碎片离子。由硬电离源所获得的质谱图，通常可以提供被分析物质所含功能基的类型和结构信息。（1）由软电离源所获得的质谱图中，分子离子峰的强度很大，碎片离子峰较少且强度较低，但提供的质谱数据可以得到精确的分子质量。（1）2.画出高效液相色谱仪基本结构示意图。答：储液瓶高压泵进样器色谱柱检测器记录系统 3.试比较电解分析法与极谱分析法(或伏安分析法)的主要异同点。答：相同点：两种方法均有双电极或三电极系统电解池，在电极上均有电化学反应发生，电流流过电解池。不同点：（1）电解分析法力图避免工作电极产生浓度极化。在电解时使用大面积工作电极，搅拌和加热电解液。极谱分析法恰恰相反，是利用工作电极的浓度极化，在电解条件上使用微电极工作电极，静置和恒温电解液，使工作电极表面产生浓度梯度，形成浓度极化。（2）电解分析法是根据电解物析出物量或者通过电解池的库仑数来定量。极谱法是根据 id=Kc 的关系来定量。4.与紫外可见分子吸收光谱法不同，荧光样品池的四面均为磨光透明面，为什么？答：为了消除入射光及散射光的影响，荧光的测定应在与激发光呈直角的方向上进行，因此荧光样品池的四面均为磨光透明面。5.光电倍增管可作为红外吸收光谱仪的检测器吗？为什么？答：不可。因为红外光区的能量不足以产生光电子发射，通常的光子换能器不能用于红外的检测。6.根据核磁共振谱中的什么特征可以区分下列两种异构体？CH3-CH=CCH2CNCNNC-CH=CCH2CNCH3 I II 答：偶合常数 四、计算题（每题 5 分，共 20 分，写在答题纸上）1.用热导池为检测器的气相色谱法分析仅含乙醇、庚烷、苯和乙酸乙酯的混合试样。测得它们的峰面积分别为:5.00 cm2、9.00 cm2、4.00 cm2和 7.00cm2,它们的重量相对校正因子分别为:0.64、0.70、0.78 和 0.79。求它们各自质量分数。解：据 Wi=(fi Ai)/(fi Ai)化合物 fi Ai 质量分数 乙醇 5.000.64 0.18 庚烷 9.000.70 0.35 苯 4.000.78 0.17 乙酸乙酯 7.000.79 0.31 fi Ai=18.15 2.用 pH 玻璃电极测定 pH=5.0 的溶液，其电极电位为+0.0435V；测定另一未知试液时电极电位则为+0.0145V，电极的响应斜率每 pH 改变为 58.0mV，求此未知液的 pH值。解：E=E -0.058 pH+0.0435=E -0.0585 (1)+0.0145=E -0.058 pH (2)解(1)和(2)式 则 pH=5.5 3.在某色谱分析中得到下列数据：保留时间为 5.0 min,死时间为 1.0 min，固定相体积为 2.0 mL,柱出口载气流速为 50 mL/min。试计算：(1)分配比;(2)死体积；（3）分配系数；（4）保留体积 解：（1）分配比；4，（2）死体积 50 ml；（3）分配系数 100；（4）保留体积 250 ml 4组分 A 和 B 在一 1.8m 长色谱柱上的调整保留时间 tR,A=3min18s，tR,B=3min2s，两组分峰的半宽分别为 W1/2,A=1.5mm 和 W1/2,B=2.0mm，记录仪走纸速度为 600mmh，试计算：(1)该柱的有效塔板高度H有效、R 和选择因子A,B.(2)如果要使 A 和 B 的分离度 R=1.5，色谱柱至少须延长多少？解：tRA 198(1)n有效=5.54()2=5.54()2=2681 W1/2,A (1.53600)/600 H有效=L/n=(1.8103)/(2681)=0.67 mm R=1.18(198-182)/3.5/(600/3600)=0.899 A,B=tRA/tRB=198/182=1.08(2)n有效=16R2 /(-1)2=161.52(1.088/0.088)2=5503 L=n有效H有效=55030.67 3.69 m 需延长 3.7-1.8=1.9 m 注：为什么？底宽不同可用吗？不可用，如果底都为 1.5mm 话，这样可以。(2)L2=(R2/R1)2L1=(1.5/0.899)21.8=5.0m 附加题：1Co3+在氨盐介质，一般分两步反应到 Co(0)，可得如下极谱图。(1)求此溶液 Co3+和 Co2+的初始浓度比。答：CCo3+:CCo2+=5:1(2)分析这两步反应的电池性质（即：原电池或电解池，工作电极阳极还是阴极，正极还是负极）。答：两步反应都是电解池；工作电极在两步反应都是阴极，负极。(3)请绘出在两半波电位处的电极附近的 Co3+、Co2+和 Co(0)的浓度分布草图，并用文字说明所绘出草图表示的意义。解：在两半波电位处的电极附近的 Co3+、Co2+和 Co(0)的浓度分图为：E1/2=-0.35V E1/2=-1.35 Co3+Co2+Id=15A Co2+Co(0)Id=36A 武汉大学 2006-2007 学年度第一学期仪器分析期末考试试卷答案（B）学号 姓名 院（系）分数 一、填空（每空 1 分，共 9 分，答在试卷上）1.在测定 AsO33-浓度的库仑滴定中,滴定剂是_I2_。实验中,将阴 极在套管中保护起来,其原因是防止阴极产物干扰,在套管中应加足 Na2SO4_溶液,其作用是_导电。2.液相色谱分析法常使用的化学键合反相色谱填充柱是 十八烷基键合硅胶填充柱或ODS(C18)，分离原理是 疏水作用 ，常使用 极性溶剂（如水-甲醇）流动相，分析分离 难挥发弱极性 类化合物。二、选择题（每小题 2 分，共 20 分，答在试卷上）1.空心阴极灯的构造是：(4 )(1)待测元素作阴极，铂棒作阳极，内充氮气；(2)待测元素作阳极，铂棒作阴极，内充氩气；(3)待测元素作阴极，钨棒作阳极，灯内抽真空；(4)待测元素作阴极，钨棒作阳极，内充惰性气体。2 关于直流电弧，下列说法正确的是：(1 )(1)直流电弧是一种自吸性很强、不稳定的光源；(2)直流电弧的检出限比交流电弧差；(3)直流电弧的电极头温度比交流电弧低；(4)直流电弧只能进行定性、半定量分析，不能进行准确的定量分析。3.等离子体是一种电离的气体，它的组成是：(4 )(1)正离子和负离子；(2)离子和电子；(3)离子和中性原子；(4)离子，电子和中性原子。4.极谱分析中，氧波的干扰可通过向试液中_（1）_而得到消除。(1).通入氮气；(2).通入氧气；(3).加入硫酸钠固体；(4).加入动物胶。5.在化合物 R-CO-H（），R-CO-Cl（），R-CO-F（）和 R-CO-NH2（）中，羧基伸缩振动频率大小顺序为：(3)(1);(2);(3);(4).6.在色谱流出曲线上,两峰间距离决定于相应两组分在两相间的 (2)(1)保留值；(2)分配系数；(3)扩散速度；(4)传质速率。7.单扫描极谱的灵敏度为 10-7 mol/L 左右，和经典极谱法相比，其灵敏度高的主要原因 是；(2)(1)在电解过程中滴汞速度比较慢；(2)快速加电压方式,单滴汞周期末取样；(3)氧波和迁移电流变小不干扰；(4)电压变化速度满足电极反应速度。8.用电位法测定溶液的 pH 值时，电极系统由玻璃电极与饱和甘汞电极组成，其中玻璃电极是作为测量溶液中氢离子活度（浓度）的_（_3_）。(1).金属电极；(2).参比电极；(3).指示电极；(4).电解电极 9.关于质谱软电离源的说法，下面哪一种是对的？(3 )(1)软电离源的弛豫过程包括键的断裂并产生质荷比小于分子离子的碎片离子；(2)由软电离源所得的质谱图可以提供待测物所含功能基的类型和结构信息；(3)软电离源所提供的质谱数据可以得到精确的相对分子质量；(3)软电离源具有足够的能量碰撞分子，使它们处在高激发态。10.分离因子：(2 )(1)与柱温无关；(2)与所用固定相有关；(3)同气化温度有关；(4)与柱填充状况及流速有关。三、回答问题（每题 5 分，共 45 分，答在答题纸上）1.简述高频电感耦合等离子体(ICP)光源的优点。答：ICP 具有以下优点：温度高可达 6000 K 以上，灵敏度高可达 10-9；稳定性好，准确度高，重现性好；线性范围宽可达 46 个数量级；可对一个试样同时进行多元素的含量测定；自吸效应和基体效应小。2.库仑分析，极谱分析都是在进行物质的电解，请问它们有什么不同，在实验操作上各自采用了什么措施？答：不同点:(1)电解分析法力图避免工作电极产生浓差极化。在电解时用大面积 工作电极,搅拌电解液。极谱分析法恰恰相反,是利用工作电极的浓差极化,在电解条件上使用微电极作工作电极,静置和恒温电解液,使工作电极表面产生浓度梯度,形成浓差极化。(2)电解分析法是根据电解物析出量或通过电解池的库仑数来定量。极谱法是根据 id Kc 的关系来定量。库仑分析是要减少浓差极化，工作电极面积较大，而且溶液进行搅拌，保证 100%的电流效率；极谱分析是要利用浓差极化，它的工作电极面积较小，而且溶液不能搅拌，加入大量惰性支持电解质消除迁移电流。3.请简述常规脉冲极谱法与经典极谱法有何相同与不同之处。答：常规脉冲极谱法与经典极谱法均采用滴汞电极作为工作电极，极谱波的产生是由于滴汞电极上出现浓差极化现象而引起的。经典极谱法，由于充电电流较大，使其灵敏度较低，而脉冲极谱法是在汞滴生长后期、汞滴即将滴下之前的很短时间间隔内，施加一个矩形的脉冲电压，在每一个脉冲消失前 20ms 时，进行一次电流取样，由于充 电电流的衰减速度快于法拉第电流的衰减速度，有效地减小了充电电流的干扰，提高了“信噪比”。因此，脉冲极谱法的灵敏度明显优于普通极谱法。4有人推荐用反相离子对色谱分离分析样品中的碘离子，你认为可行吗？为什么？答：可行。在流动相添加阳离子表面活性剂，使其与碘离子形成离子对，可在反相固定相上保留。5.为什么原子吸收光谱分析对波长选择器的要求较原子发射光谱要低？答：原子吸收光谱的光谱较原子发射光谱的光谱简单。6.根据范氏方程，试简要分析要实现气相色谱快速分析应注意哪些操作条件？答：根据范氏方程，要实现气相色谱快速分析应注意：（1）应该选择相对分子质量较小的载气（如 H2,He），同时还应该考虑载气对不同检测器的适应性。（2）柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的挥发流失。在使最难分离组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。（3）固定液用量：担体表面积越大，固定液用量可以越高，允许的进样量也越多，但为了改善液相传质，应使固定液膜薄一些。（4）对担体的要求：担体表面积要大，表面和孔径均匀。粒度要求均匀、细小（但不宜过小以免使传质阻力过大）（5）进样速度要快，进样量要少，一般液体试样 0.15uL,气体试样 0.110mL.（6）气化温度：气化温度要高于柱温 30-70。7.电位滴定法用 AgNO3滴定等浓度的 Cl-和 Br-的混合溶液。（1）请选用指示电极和参比电极。（2）写出电池的图解表达式。（3）溴离子的理论化学计量点与滴定终点重合吗？为什么？答：（1）指示电极为银电极，参比电极为双液接甘汞电极。（2）Ag被滴溶液KNO3盐桥KCl 盐桥SCE (3)不重合。由于先滴定的 Cl-使 Br-突跃范围变小,而使滴定终点可能后移。8.一般采用电子轰击源，能否得到样品的分子离子峰？为什么？答：一般采用电子轰击源，不能得到样品的分子离子峰。这是因为电子轰击源具有高的能量，属硬电离源。9.为什么原子发射光谱法对火焰温度的变化比原子吸收法更敏感？答：因为原子发射光谱法中火焰是作为激发光源，待测元素的蒸发、原子化和激发电离都是在火焰中进行的，且其测定是基于激发态的原子为基础；而原子吸收法中火焰仅作为原子化器，待测元素在火焰中只需要蒸发和原子化，无须激发和电离，且其测定是基于未被激发的基态原子为基础。因此，原子发射光谱法对火焰温度的变化比原子吸收法更敏感。四、计算题（每题 13 分，共 26 分，答在答题纸上）1.移取 20.00mL 2.510-6 mol/mL Pb2+的标准溶液进行极谱分析。试假设电 解过程中恒定电位在极限扩散电流处，使 id 的大小保持不变。已知滴汞电极毛细管常数K(m2/3 t1/6)=1.10，溶液 Pb2+的扩散系数 D=1.6010-5 cm2/s。若电解 1 h 后，试计算被测离子 Pb2+浓度变化的百分数，从计算结果可说明什么问题？(F=96500)解：据id=607zD1/2m2/3 t1/6 c =6072（1.610-5）1/21.102.510-6 =1214410-31.102.510-6=13475.410-9=1.3510-5 A 电解 1 h 析出 Pb 摩尔量,据库仑定律：mPb=idt/nF=1.3510-53600/(296500)=2.510-7 mol 原有 20mL 中的铅摩尔数：mpb=2.5010-620=5.010-5mol 已电解 Pb 的百分数：X=2.510-7/5.010-5mol=0.5%(剩余 Pb 的摩尔数：mpb=2.5010-620=5.010-5mol2.5