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仪器分析课习题第一章 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）Na 5889.95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） （1） 原子内层电子跃迁 (1.2102-1.2106) （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) （5）分子转动能级跃迁 (210-2-410-7)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Mg 2852(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 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 Na 5895.92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/ eV2833.071 4.372802.001 5.742873.321 5.632663.171 5.972393.791 6.5010 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（0.0 x-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50 mm,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 原子吸收光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）Cu 3274(42S1/2-42P1/2)（2）Cd 2288(51S0-51P1)（3）Sn 3034(53P1-53P0)（4）As 2350(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(Zn 2ug/ml,Cd 0.003ug/ml）;(2)鱼肉中汞的测定（x ppm）；(3)水中砷的测定(0.x ppm)；(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、可见分光光度法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227 nm（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=287 nm,其在二氧六环中max=295 nm,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210 nm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235 nm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=235 nm，）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228 nm （=14000），而b异构体在296 nm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，353 nm；B，303 nm）11 计算下述化合物的max。 （252 nm）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=284 nm（9700），试问结构为何？ （A）13 计算下述化合物的max乙醇 （A，338 nm ；B，286 nm）14 计算下述化合物的max （A，254 nm ；B，274 nm）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.17 1.010-3molL-1的K2Cr2O7溶液在波长450 nm 和530 nm 处的吸光度A分别为0.200和0.050. 1.010-4molL-1KMnO4溶液在450 nm处无吸收,在530 nm 处的吸光度为0.420.今测得某K2Cr2O7和KMnO4的混合液在450 nm 和530 nm 处吸光度分别为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10 nm. (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max 335 nm 320 nm 312 nm 300 nmmax 25 63 63 112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=257 nm，试推断其结构。（CH2=CH-C（CH3）=CH-CO-CH3）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)3 HF中键的力常数约为9 N/ cm: (a)计算HF 的振动吸收峰频率 (4023 cm-1)(b)计算DF 的振动吸收峰频率 (4122 cm-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.6 CS2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1620 cm-1,在紫外区,它的吸收在227 nm(=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3330 cm-1（3.0um）和1600 cm-1（6.25um）处有锐陡带,但在2300 cm-1（4.35um）或3600 cm-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692 cm-1处化合物B:吸收带在792cm-1处化合物C:吸收带在742 cm-1处 ( A,间位;B,对位;C,邻位)12 一种溴甲苯,C7H7Br,在801 cm-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690 cm-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2870 cm-1；：3040-3010 cm-1；：3300 cm-1；：2720 cm-1）17 顺式环戊二醇-1，2的CCl4稀溶液，在3620 cm-1及3455 cm-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？ a b (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45 s,丙烷1.5min,正戊烷2.35min,丙酮2.45min,丁醛3.95min,二甲苯15.0 min,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5.0 min,死时间(tM)为1.0 min,液相体积(VS)为2.0mL,柱出口载气体积流速(Ue)为50 mL/ min,试计算:(1)分配比k; (4.0)(2)死体积Vm; (50 mL)(3)分配系数K; (100)(4)保留体积VR (250 mL)7 某色谱峰峰底宽为50 s,它的保留时间为50 min,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800 s和815 s,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. (2.0 mm;2.88 mm)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90 s和100 s,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： A B C 柱1 0.18cm 0.40cm2s-1 0.24s 柱2 0.05cm 0.50 cm2s-1 0.10s (1)如果载气流速是0.50 cms-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? (1.29 cms-1)15 当色谱柱温为150时,其范第姆特方程中的常数A=0.08 cm,B=0.15 cm2s-1,C=0.03 s,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17.63 min;峰底宽分别为1.11和1.21 mm,不被保留组份通过色谱柱需1.30 min,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 (35.3 min)17 假设两组份的调整保留时间分别为19及20 min,死时间为1 min,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1 min ，柱出口载气流速为20mL/min，求该检测器灵敏度。 （91 mV mL/mg）4 氢焰检测器灵敏度测定：注入含苯0.05%的CS2溶液1 uL,苯的色谱峰高为10cm,半峰宽为0.5 cm,记录仪纸速为1 cm /min,记录纸每厘米宽为0.2 mV,总机械噪音为0.02 mV,求其灵敏度和检测限. (1.36108 mVs/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14 min,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12 min，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Chromosorb W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75 mm，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、8.63 min，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=1.29 min (300)(b) n-丁烷,tR=2.21min (400)(c) n-戊烷,tR=4.10 min (500)(d) n-己烷,tR=7.61 min (600)(e) n-庚烷,tR=14.08 min (700)(f) n-辛烷,tR=25.11min (800)(g) 甲苯,tR=16.32 min (724)(h) 异丁烷,tR=2.67 min (431)(i) n-丙醇,tR=7.60min (600)(j)甲基乙基酮 ,tR=8.40min (616)(k)环己烷 ,tR=6.94 min (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 （5.87,16.48 min）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28 min。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。