仪器分析课习题仪器分析课习题第一章第一章 电磁辐射基础电磁辐射基础1 对下列单位进行换算：（1）1.50X 射线的波数（cm-1）(6.66107)（2）670.7nm 锂线的频率（HZ） （4.471014)（3）3300cm-1波数的波长（nm） （3030）（4）Na5889.95 相应的能量（eV） （2.11）2 写出下列各种跃迁所需的能量范围（eV）26（1）原子内层电子跃迁(1.210 -1.210 )（2）原子外层电子跃迁（6.2-1.7)（3）分子的电子跃迁（6.2-1.7)（4）分子振动能级跃迁（0.5-0.02)-2-7（5）分子转动能级跃迁(210 -410 )3 某种玻璃的折射率为 1.7000,求光在此玻璃介质中的传播速度.(1.761010cm/s)4 辐射通过空气与玻璃界面时,其反射损失大约有多少?(4%)5 解释下列名词(1)单重态与三重态(2)原子荧光与分子荧光(3)选择跃迁与禁阻跃迁(4)激发电位与共振电位6 阐明光谱项符号和能级图的意义7 用光谱项符号写出 Mg2852(共振线)的跃迁(31S0-31P1)8 下列哪种跃迁不能产生,为什么?(1)31S0-31P1(2)31S0-31D2(3)33P2-33D3(4)43S1-43P1(31S0-31D2)第二章第二章 原子发射光谱分析法原子发射光谱分析法1 解释下列名词(1)激发电位和电离电位;(2)原子线和离子线;(3)共振线和共振电位;(4)等离子体;(5)谱线的自吸.2 计算 Cu3273.96 和 Na5895.92 的激发电位(eV)(3.78,2.10)3 谱线自吸对光谱分析有什么影响?4 说明影响原子发射光谱分析中谱线强度的主要因素.5 阐述原子发射光谱定性分析的原理,怎样选择摄谱法定性分析时的主要工作条件.6 光谱定性分析摄谱时,为什么要用哈德曼光栏?7 推导摄谱法原子发射光谱定量分析的基本关系式.8 选择分析线应根据什么原则?9 下表中列出铅的某些分析线,若测定水中痕量铅应选用哪条谱线,当试样中含量为 0.1%时是否仍选用此线.说明理由铅线波长/ 激发电位/eV2833.0714.372802.0015.742873.3215.632663.1715.972393.7916.5010 说明选择内标元素及内标线的原则?11 说明缓蚀剂在矿石定量分析中所起的作用?12 采用 K4047.20 作分析线时,受 Fe4045.82 和弱氰带的干扰,可用何种物质消除此干扰?13 为什么在碳电极直流电弧光源中采用惰性气氛?14 分析下列试样应选用什么光源:(1) 矿石的定性、半定量；(2)合金中的铜（x%）;(3)钢中的锰（0.0x-0.X%）;(4)污水中的 Cr.Mn.Cu.Fe.V.Ti 等(ppm-x%).15 分析下列试样时应选用什么类型的光谱仪:(1)矿石的定性、半定量；(2)高纯 Y2O3中的稀土杂质元素;(3)卤水中的微量铷、铯.16 说明乳剂特性曲线的制作及其在光谱定性和定量分析中的作用.17 简述 ICP 光源的特点及应用.18 试比较摄谱法与光电法.19 绘出原子发射光谱仪的方框图,并指出各部件的具体名称及主要作用.20 当试样量很少而又必须进行多元素测定时,应选用下列那种方法:(1)单道 ICP-AES;(2)原子吸收光谱法;(3)摄谱法原子发射光谱法21 若光栅刻痕为 1200 条/mm,当入射光垂直照射时,求 3000 波长光的一级衍射角.(21.10)22 当一级光谱波长为 5000 时,其入射角为 60,反射角(衍射角)为-40,此光栅的刻痕数应为多少条/mm?(446 条/mm)23有某红外光栅(72条/mm),当入射角为50,反射角为20时,其一级和二级光谱的波长为多少(um)?(15.4,7.7)24 当某光栅(1250 条/mm)的焦距为 1.6m 时,计算其一级和二级光谱的倒线色散率.(5/mm,2.5/mm)25 若光栅宽度为 50mm,刻痕数为 1200 条/mm,此光栅的理论分辨率应为多少?(60000)26 上述光栅能否将铌 3094.18 与铝 3092.71 分开?为什么?27 试对棱镜光谱与光栅光谱进行比较.28 若光谱工作范围为 200-400nm,应选用什么材料制作棱镜和透镜,为什么?第三章原子吸收与原子荧光光谱法第三章原子吸收与原子荧光光谱法1 试比较原子吸收与分子吸收光谱法.2 解释下列名词:(1)多普勒变宽(2)自然宽度(3)压力变宽(4)振子强度(5)光谱通带3 计算在火焰温度为3000K 时,Na5890 谱线的激发态与基态原子数的比值(Pj/P0=2).(610-4)4 原子吸收亮度计的单色器倒线色散率为 16/mm,欲测定 Si2516.1 的吸收值,为了消除多重线 Si2514.3 和 Si2519.2 的干扰,应采取什么措施?5 采用那些措施才能检测到原子吸收信号,并说明其理由.6 简述常用原子化器的类型及其特点.7 测定人发中硒时,应选用何种火焰,并说明其理由.8 分析矿石中的锆时,应选用何种火焰,并说明其理由.9 怎样能使空心阴极灯处于最佳工作状态 ?如果不处于最佳状态时,对分析工作有什么影响?10 火焰的高度和气体的比例对被测元素有什么影响,试举例说明.11 说明原子吸收光谱中产生背景的主要原因及影响.12 如何用氘灯法校正背景,此法尚存在什么问题?13 什么是原子吸收光谱分析中的化学干扰?用哪些方法可消除此类干扰?14 在测定血清中钾时,先用水将试样稀释 40 倍,再加入钠盐至 800ug/mL.试解释此操作的理由,并说明标准溶液应如何配制?15 指出下列原子荧光跃迁的类型(共振、非共振)（1）Cu3274(42S1/2-42P1/2)（2）Cd2288(51S0-51P1)（3）Sn3034(53P1-53P0)（4）As2350(42S3/2-42P1/2)16 试从产生原理上对原子荧光与原子发射光谱进行比较.17 试从仪器部件及光路结构对原子与原子荧光仪进行比较.18 欲测定下述物质,应选用哪一种原子光谱法,并说明其理由:(1)血清中锌和镉(Zn2ug/ml,Cd0.003ug/ml）;(2)鱼肉中汞的测定（xppm） ；(3)水中砷的测定(0.xppm)；(4)矿石中 La、Ce、Pr、Nd、Sm 的测定(0.00x-0.x%)；(5)废水中 Fe、Mn、Al、Ni、Co、Cr 的测定(ppm-0.x%)。19 试从原理、仪器、应用三方面对原子发射、原子吸收、原子荧光光谱法进行比较。第四章紫外、可见分光亮度法第四章紫外、可见分光亮度法1 采用什么方法，可以区别 n和跃迁类型？2（CH3）3N 能发生 n跃迁，其 max 为 227nm（900） ，试问，若在酸中测定时，该峰会怎样变化？为什么？3 试估计下列化合物中，何者吸收的光波最长？何者最短？为什么？（CAB）4 某化合物的 max己烷=305nm,其 max乙醇=307nm，试问该吸收是由 n还是跃迁引起？（）5某化合物在乙醇中max=287nm,其在二氧六环中max=295nm,试问引起该吸收的跃迁为何种类型？（n）6 已知某化合物分子内含有四个碳原子、 一个溴原子和一个双键， 无 210nm 以上的特征紫外光谱数据，写出其结果。 （C=C-C-C-Br）7 莱基化氧有两种异构形式存在：CH3-C（CH3）=CH-CO-CH3（）和 CH2=C（CH3）-CH2-CO-CH3（）一个在 235nm 处有最大吸收，max为 12000；另一个在 220nm 以外无高强吸收，鉴别各属于哪一个异构体？（max=235nm，）8 在下列信息的基础上，说明各属于哪种异构体： a 异构体的吸收峰在 228nm（=14000） ，而 b 异构体在 296nm 处有一吸收带（=11000） ，这两种结构是：（b，；a，）9 如何用紫外光谱判断下列异构体：（a,254nm;b,219nm;c268nm;d,298nm）10 下面两个化合物能否用紫外光谱区别？（A，353nm；B，303nm）11 计算下述化合物的 max。（252nm）12 根据红外光谱及核磁共振谱推定某一化合物的结构可能为（A）或（B） ，起uv 光谱为 max甲醇=284nm（9700） ，试问结构为何？（A）乙醇13 计算下述化合物的 max（A，338nm；B，286nm）14 计算下述化合物的 max（A，254nm；B，274nm）15 试指出紫外吸收光谱曲线中定性的参数.16 试指出 n(n1)阶导数光谱曲线与零阶导数光谱曲线的关系.171.010-3molL-1的 K2Cr2O7溶液在波长 450nm 和 530nm 处的吸亮度 A 分别为0.200和0.050.1.010-4molL-1KMnO4溶液在 450nm 处无吸收,在530nm 处的吸亮度为 0.420.今测得某 K2Cr2O7和 KMnO4的混合液在 450nm 和 530nm 处吸亮度分别为 0.380 和 0.710.试计算该混合液中 K2Cr2O7和 KMnO4的浓度.假设吸收池长为 10nm.(K2Cr2O7,1.910-3molL-1;KMnO4,1.4610-4molL-1)18 已知亚异丙基丙酮(CH3)2C=CHCOCH3在各种溶剂中实现 n跃迁的紫外光谱特征如下:溶剂环己烷乙醇甲醇水max335nm320nm312nm300nmmax256363112假定这些光谱的移动系全部由与溶剂分子生成氢键所产生。 试计算在各种极性溶剂中氢键的强度（kJmol-1）(乙醇,17.15;甲醇,26.36;水,41.84)19 某化合物，分子式为 C7H10O，经 IR 光谱测定有C=O，-CH3，-CH2-及C=C，UV 测定 maxEtOH=257nm，试推断其结构。（CH2=CH-C（CH3）=CH-CO-CH3）第五章红外光谱法第五章红外光谱法1 试说明影响红外吸收峰强度的主要因素.2 已知 HCl 在红外光谱中吸收频率为 2993cm-1,试指出 H-Cl 键的键力常数.(5.1N/cm)3HF 中键的力常数约为 9N/cm:(a)计算 HF 的振动吸收峰频率(4023cm-1)(b)计算 DF 的振动吸收峰频率(4122cm-1)4 分别在 95%乙醇和正己烷中测定 2-戊酮的红外吸收光谱,试预计 VC=O吸收带在哪一种溶剂中出现的频率较高?为什么?5 分子在振动过程中,有偶极矩的改变才有红外吸收,有红外吸收的称为红外活性,相反,则称为非红外活性,指出下列振动是否有红外活性.6CS2 是线性分子,试画出它的基本振动类型,并指出那些振动是红外活性的.7 某化合物分子式为 C5H8O,有下面的红外吸收带:3020,2900,1690 和 1620cm-1,在紫外区,它的吸收在 227nm(=104),试提出一个结构,并且说明它是否是唯一可能的结构.(H2C=C(CH3)-CO-CH3)8羰基化合物R-CO-R,R-CO-Cl,R-CO-H,R-CO-F,F-CO-F中,C=O伸缩振动频率出现最高者是什么化合物?(F-CO-F)9 不考虑其他因素条件影响,在酸、醛、酯、酰卤、酰胺类化合物中,出现 C=O 伸缩振动频率的大小顺序应是怎样?(酰卤酸酯醛酰胺)10 有一种晶体物质，据信不是羟乙基代氨腈（）就是亚氨恶唑烷（） ：NC-NH2+-CH-CH2OH：HN=CH-NH-CO-CH2-在 3330cm-1（3.0um）和 1600cm-1（6.25um）处有锐陡带,但在 2300cm-1（4.35um）或 3600cm-1（2.78um）处没有吸收带,问上列两种结构中的哪一种和此红外数据吻合?（）11 从以下红外数据来鉴定特定的二甲苯:化合物 A:吸收带在 767 和 692cm-1处化合物 B:吸收带在 792cm-1处化合物 C:吸收带在 742cm-1处(A,间位;B,对位;C,邻位)12 一种溴甲苯,C7H7Br,在 801cm-1处有一个单吸收带,它的正确结构是什么?(对-溴甲苯)13 一种氯苯在 900 和 690cm-1间无吸收带,它的可能结构是什么?(六氯苯)14 下面两个化合物的红外光谱有何不同?15 图 5-19 示出了不同条件下,丁二烯(1,3)均聚的红外光谱图,试指出它们的键结构.16 下列基团的 vC-H出现在什么位置?CH3，CH=CH2，CCH，COH（） （） （） （）（：2960 和 2870cm-1；：3040-3010cm-1；：3300cm-1；：2720cm-1）17 顺式环戊二醇-1，2 的 CCl4稀溶液，在 3620cm-1及 3455cm-1处出现两个吸收峰？为什么？18 下面两个化合物中，哪一个化合物 vC=O吸收带出现在较高频率？为什么？ab(ab)19 某化合物的分子式为 C4H5N，红外光谱如图 5-20 所示，试推断其结构。（CH2=CH-CH2-CN）20 某化合物的分子式为 C6H10O，红外光谱如图 5-21 所示，试推断其结构。（异丙叉丙酮）21 某化合物的分子式为 C8H14O3，红外光谱如图 5-22 所示，试推断其结构。（CH3CH2CH2CO-O-CO-CH2CH2CH3）第八章分子发光荧光、磷光和化学发光法第八章分子发光荧光、磷光和化学发光法1 试从原理、仪器两方面对分子荧光、磷光和化学发光进行比较。2 阐明原子荧光、X 荧光和分子荧光的产生原理。3 解释下列名词（1）量子产率（2）荧光猝灭（3）系间窜跃（4）振动弛豫（5）重原子效应4 区别 8-14 谱图中的三个峰：吸收峰、荧光峰、磷光峰，并说明判断原则。5 若 10ug/mL 的核黄素的吸收曲线（实线）与荧光曲线（虚线）如图8-15 所示，试拟出测定荧光的实验条件（激发光波长和发射光波长）6 阐明无机离子形成荧光化合物的条件。7 根据萘和菲的谱图（8-16，17） ，设计-分析方法检测其混合物中的萘、菲。8 简述流动注射分析法及其特点。第九章激光光谱分析法第九章激光光谱分析法1 解释下列名词（1）自发辐射与受激辐射； （2）拉曼散射与瑞利散射；（3）弹性碰撞与非弹性碰撞； （4）退偏度2 产生激光的必要条件有哪些，并说明其理由3 试对常用的三种气体激光器（氦-氖、二氧化碳、氩离子）的特性进行比较4 简要说明固体激光器中三能级系统与四能级系统的区别5 简述激光在分析化学中的应用6 散射光有几种？它们各具有什么特点？7 具有哪些分子结构的物质能产生拉曼光谱，为什么？8 根据图 9-13，可得到有关 CCl4产生拉曼光谱时的哪些信息，图中外层线表示偏振器在平行方向上时散射光的强度， 内层线表示偏振器在垂直方向上时散射光的强度9 试对拉曼光谱法和红外光谱法进行比较10 根据图 9-14 推断某化合物的结构（相对分子质量为 54）第十八章色谱法原理第十八章色谱法原理1 用 3 米长的填充柱得到如图 18-9 所示的分离，为了得到1.5 的分辨率，柱子长度最短需多少？（0.75m）2 已知某组份峰的底宽为 40s，保留时间为 400s，（1）计算此色谱柱的理论塔板数； （1600 块）（2）若柱长为 1.00m，求此理论塔板高度（0.625mm）3 在某气液色谱柱上组份 A 流出需 15.0min，组份 B 流出需 25.0min，而不溶于固定相的物质 C 流出需 2.0min，问：（1）B 组份相对于 A 的相对保留时间是多少？（1.77）（2）A 组份相对于 B 的相对保留时间是多少？(0.57)（3）组份 A 在柱中的容量因子是多少？(6.5)（4） 组份 B 流出柱子需 25.0min， 那么， B 分子通过固定相的平均时间是多少？(23.0min)4 组份 P 和 Q 在某色谱柱上的分配系数分别为 490 和 460,那么,哪一个组份先流出色谱柱(Q)5 混合样品进入气液色谱柱后,测定各组份的保留时间为:空气 45s,丙烷 1.5min,正戊烷 2.35min,丙酮 2.45min,丁醛 3.95min,二甲苯 15.0min,当使用正戊烷做基准组份时,各有机化合物的相对保留时间为多少?(丙酮 1.06)6 在某色谱分析中得到下列数据:保留时间(tR)为 5.0min,死时间(tM)为 1.0min,液相体积(VS)为 2.0mL,柱出口载气体积流速(Ue)为 50mL/min,试计算:(1)分配比 k;(4.0)(2)死体积 Vm;(50mL)(3)分配系数 K;(100)(4)保留体积 VR(250mL)7某色谱峰峰底宽为50s,它的保留时间为50min,在此情况下,该柱子有多少块理论塔板?(57600 块)8 在一根已知有 8100 块理论塔板的色谱柱上,异辛烷和正辛烷的调整保留时间为800s 和 815s,设(k+1)/k=1,试问:(1)如果一个含有上述两组份的样品通过这根柱子,所得到的分辨率为多少?(0.414)(2)假定调整保留时间不变,当使分辨率达到 1.00 时,所需的塔板数为多少?(47234 块)(3)假定调整保留时间不变,当使分辨率为 1.5 时,所需要的塔板数为多少?(106277 块)9 已知某色谱柱的理论塔板数为 2500 块,组份 A 和 B 在该柱上的保留距离分别为25 和 36mm,求 A 和 B 的峰底宽.(2.0mm;2.88mm)10 已知某色谱柱的有效塔板数为 1600 块,组份 A 和 B 在该柱上的调整保留时间分别为 90s 和 100s,求其分辨率.(1.05)11 柱效能指标和柱的分离度有什么区别和联系?12 已知 Rs=2(tR2-tR1)/(Y2+Y1),设相邻两峰的峰底宽度相等,证明 Rs=13 根据范第姆特方程，推导出以A、B、C 常数表示的最佳线速度和最小塔板高度。14 长度相等的二根色谱柱，其范第姆特常数如下：ABC柱 10.18cm0.40cm2s-10.24s柱 20.05cm0.50cm2s-10.10s(1)如果载气流速是 0.50cms-1,那么,这两根柱子给出的理论塔板数哪一个大?(相等)(2)柱 1 的最佳流速是多少?(1.29cms-1)15当 色 谱 柱 温 为150 时 , 其 范 第 姆 特 方 程 中 的 常 数A=0.08cm,B=0.15cm2s-1,C=0.03s,这根柱子的最佳流速为多少?所对应的最小塔板高度为多少?(u最佳=2.24cms-1;H最小=2.14mm)16 组份 A 和 B 在一根 30cm 柱上分离,其保留时间分别为 16.40 和 17.63min;峰底宽分别为 1.11 和 1.21mm,不被保留组份通过色谱柱需 1.30min,试计算:(1)分离度(1.06)(2)柱子的平均塔板数(3.34103)(3)板高 H(8.7110-3cm)(4)分离度 RS=1.5 时.所需柱长(60.1cm)(5)在长柱子上,组份 B 的保留时间(35.3min)17 假设两组份的调整保留时间分别为 19 及 20min,死时间为 1min,计算:(1)较晚流出的第二组份的分配比 k2;(20)(2)欲达到分离度 R=0.75 时所需的理论塔板数(39 块)第十九章气相色谱法第十九章气相色谱法1 试用方框图说明气相色谱仪的流程。2 热导池、氢火焰检测器是根据何种原理制成的？3 热导池检测器的灵敏度测定：进纯苯1uL，苯的色谱流出峰高为4mV，半峰宽为 1min，柱出口载气流速为 20mL/min，求该检测器灵敏度。 （91mVmL/mg）4 氢焰检测器灵敏度测定： 注入含苯 0.05%的 CS2溶液1uL,苯的色谱峰高为 10cm,半峰宽为 0.5cm,记录仪纸速为 1cm/min,记录纸每厘米宽为 0.2mV,总机械噪音为0.02mV,求其灵敏度和检测限.(1.36108mVs/g,1.4710-10g/s)5 以正丁烷-丁二烯为基准,在氧二丙腈和角鲨烷上测得的相对保留值分别为 6.24和 0,95,试求正丁烷-丁二烯相对保留值为 1 时,固定液的极性 P.(2.7)6 已知含 n-C10,n-C11和 n-C12烷烃的混合物,在某色谱分析条件下流出时 n-C10和n-C12调整保留时间分别为 10 和 14min,求 n-C11的调整保留时间.(11.8)7 在某一色谱分析条件下,把含 A 和 B 以及相邻的两种正构烷烃的混合物注入色谱柱分析,A 在相邻的两种正构烷烃之间流出,它们的保留时间分别为 10、11 和12min，最先流出的正构烷烃的保留指数为 800，而组份 B 的保留指数为 882.3,求组份 A 的保留指数,试问 A 和 B 有可能是同系物吗?(IA=852.3,不是)8 进样速度慢,对谱峰有何影响?9 用气相色谱法分离正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇以20%聚乙二醇-20000 于ChromosorbW 上为固定相，以氢为流动相时，其保留时间顺序如何？10 根据范氏方程解释柱温和载气流速对柱效能的影响，若要实现色谱的快速分析如何选择操作条件？11 根据碳数规律，推导下式IX=100n+lgtR(x)-lgtR(n)/lgtR(n+1)-lgtR(n)12 已知 CO2气体体积含量分别为 80%、40%、20%时，其峰高分别为 100、50、25mm（等体积进样） ，试作出外标曲线，现进一个等体积的样品， CO2的峰高为75mm，试问此样品中 CO2的体积百分含量是多少？（60%）13 醋酸甲酯、丙酸甲酯、n-丁酸甲酯在邻苯二甲酸二葵酯上的保留时间分别为2.14、 4.32、 8.63min， 试指出它们在阿皮松上分离时， 保留时间是增长还是缩短？为什么？14 改变如下条件，对板高有何影响？（1）增加固定液的含量；（2）减慢进样速度；（3）增加气化室的温度；（4）增加载气的流速；（5）减小填料的颗度；（6）降低柱温。15 试计算下列化合物的保留指数 I：(a)丙烷,tR=1.29min(300)(b)n-丁烷,tR=2.21min(400)(c)n-戊烷,tR=4.10min(500)(d)n-己烷,tR=7.61min(600)(e)n-庚烷,tR=14.08min(700)(f)n-辛烷,tR=25.11min(800)(g)甲苯,tR=16.32min(724)(h)异丁烷,tR=2.67min(431)(i)n-丙醇,tR=7.60min(600)(j)甲基乙基酮,tR=8.40min(616)(k)环己烷,tR=6.94min(585)(l)n-丁醇,tR=9.83min(642)16 试计算乙醇和正己醇在题 15 所述柱子上的调整保留时间（5.87,16.48min）17 在气相色谱分析中,为了测定下面组份,宜选用哪种检测器?(a)农作物中含氯农药的饿残留量;(b)酒中水的含量;(c)啤酒中微量硫化物;(d)苯和二甲苯的异构体第二十章高效液相色谱法第二十章高效液相色谱法1 什么是化学键合固定相?它的突出优点是什么?2 什么叫梯度洗脱?它与气相色谱中的程序升温有何异同?3 在液相色谱中,提高柱效的途径有哪些?其中最有效的途径是什么?4 指出下列各种色谱法,最适宜分离的物质:(a)气液色谱(b)正相色谱(c)反相色谱(d)离子交换色谱(e)凝胶色谱(f)气固色谱(g)液固色谱5 分离下列物质,宜用何种液相色谱方法?(a)(b)CH3CH2OH 和 CH3CH2CH2OH(c)Ba2+和 Sr2+(d)C4H9COOH 和 C5H11COOH(e)高相对分子质量的葡萄苷6 在硅胶柱上,用甲苯为流动相,某溶质的保留时间为 28min。 若改用四氯化碳或三氯甲烷为流动相，试指出哪一种溶剂能减小该溶质的保留时间？（CHCl3）7 指出下列物质在正相色谱中的洗脱顺序。(a)正己烷，正己醇，苯(b)乙酸乙酯，乙醚，硝基丁烷8 指出习题 7 中物质在反相色谱中的洗脱顺序。