《仪器分析》考前复习题&答案

第一篇：《仪器分析》考前复习题&答案

1、指示电极和工作电极有何区别？如何定义？（5分）

用来指示电极表面待测离子的活度，用于测定过程中溶液本体浓度不发生变化的体系的电极，称为指示电极。用来发生所需要的电化学反应或响应激发信号，用于测定过程中本体浓度会发生变化的体系的电极，称为工作电极。主要区别是：测定过程中溶液本体浓度是否发生变化。因此，在电位分析法中的离子选择电极、极谱分析法中的滴汞电极都称为指示电极。在电解分析法和库仑分析法的铂电极上，因电极反应改变了本体溶液的浓度，故称为工作电极。

2、比较化学滴定、电位滴定、库仑滴定之间的异同。（5分）

普通的化学滴定法是依靠指示剂颜色变化来指示滴定终点。如果待测溶液有颜色或浑浊时，终点的指示就比较困难，或者根本找不到合适的指示剂。

而电位滴定法是在滴定过程中，通过测量电位变化以确定滴定终点的方法，和直接电位法相比，电位滴定法不需要准确的测量电极电位值，因此，温度、液体接界电位的影响并不重要，其准确度优于直接电拉法。但是在滴定到达终点前后，滴液中的待测离子浓度往往连续变化n个数量级，引起电位的突跃，被测成分的含量仍然通过消耗滴定剂的量来计算。库仑滴定是指在特定的电解液中，以电极反应的产物作为滴定剂（电生滴定剂，相当于化学滴定中的标准溶液）与待测物质定量作用，借助于电位法或指示剂来指示滴定终点。与其他的滴定相比，库仑滴定并不需要化学滴定和其它仪器滴定分析中的标准溶液和体积计量，简化了操作过程；库仑滴定中的电量较为容易控制和准确测量；沉定剂来自于电解时的电极产物，可实现容量分析中不易实现的沉定过程；方法的灵敏度、准确度较高；易于实现自动滴定等特点。

3、极谱定性、定量的依据是什么。（5分）

极谱定性分析的依据是：在一定条件下，每种物质的半波电位是个固定值，不因该物质在电解液中所含的浓度不同而不变化。

定量分析根据极谱扩散电流方程和极谱波方程式

极谱扩散电流方程(id)平均1121362(i)dt607nDmtcdt0

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，这既是极谱定量分析的依据。极谱波方程式de12RTnFln(id)cii(id)a

4、盐桥的作用是什么?对盐桥中的电解质有什么要求?（5分）

主要作用是：1.在两种溶液之间插入盐桥以代替原来的两种溶液的直接接触，减免和稳定液接电位（当组成或活度不同的两种电解质接触时，在溶液接界处由于正负离子扩散通过界面的离子迁移速度不同造成正负电荷分离而形成双电层，这样产生的电位差称为液体接界扩散电位，简称液接电位）,使液接电位减至最小以致接近消除.2.防止试液中的有害离子扩散到参比电极的内盐桥溶液中影响其电极电位。盐桥里的物质一般是强电解质而且不与溶液反应，常用氯化钾，但对于溶液中有Ag+的则不能采用氯化钾，一般用硝酸钾代替。

5、为什么要引入条件电极电位？对参比电极有何要求？（5分）

条件电极电位是由于在实际工作中考虑了溶液的离子强度、配位效应、沉淀、水解、pH等因素的影响后的实际电极电位。参比电极必须是电极反应为单一的可逆反应，电极电势稳定和重现性好，通常多用微溶盐电极作为参比电极。

6、简述色谱基础理论中的塔板理论和速率理论（10分）

塔板理论是由以下四个假设构成的：

1、在柱内一小段长度H内，组分可以在两相间迅速达到平衡。这一小段柱长称为理论塔板高度H。

2、流动相（如载气）进入色谱柱不是连续进行的，而是脉动式，每次进气为一个塔板体积（ΔVm）。

3、所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且试样沿轴（纵）向扩散可忽略。

4、分配系数在所有塔板上是常数，与组分在某一塔板上的量无关。（3分）速率理论：是由荷兰学者范弟姆特等提出的。结合塔板理论的概念，把影响塔板高度的动力学因素结合进去，导出的塔板高度H与载气线速度u的关系：

HABuCu

其中：A 称为涡流扩散项，B 为分子扩散项，C 为传质阻力项

涡流扩散项 A 气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动方向，使试样组分在气相中形成类似“涡流”的流动，因而引起色谱的扩张。由于 A=2λdp，表明 A 与填充物的平均颗粒直径 dp 的大小和填充的不均匀性 λ 有关，而与载气性质、线速度和组分无关，因此使用适当细粒度和颗粒均匀的担体，并尽量填充均匀，是减少涡流扩散，提高柱效的有效途径。

分子扩散项 B/u 由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以“塞子”的形式存在于柱的很小一段空间中，在“塞子”的前后(纵向)存在着浓差而形成浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向扩散。而 B=2rDg

r 是因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数(弯曲因子)，D g 为组分在气相中的扩散系数。分子扩散项与 D g 的大小成正比，而 D g 与组分及载气的性质有关：相对分子质量大的组分，其 D g 小 , 反比于载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根，所以采用相对分子质量较大的载气(如氮气)，可使 B 项降低，D g 随柱温增高而增加，但反比于柱压。弯曲因子 r 为与填充物有关的因素。

传质项系数 Cu C 包括气相传质阻力系数 C g 和液相传质阻力系数 C 1 两项。所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相表面的过程，在这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。这种过程若进行缓慢，表示气相传质阻力大，就引起色谱峰扩张。（7分）

7、简述HPLC仪器的基本构成及常用的一些分离类型。（10分）

HPLC仪器一般可分为梯度淋洗系统，高压输液泵与流量控制系统，进样系统，分离柱及检测系统等5个主要部分（5分）；液相色谱有多种分离类型，根据使用的固定相不同，主要有如下分离类型：液-固吸附色谱，液-液分配色谱、离子交换色谱，排阻色谱、亲和色谱等。（5分）

8、色谱分析法区别于其他分析方法的主要特点是什么？（5分）

1、分离效率高，可以分离分析复杂混合物、有机同系物、异构体、手性异构体等；

2、灵敏度高，可以检测出μg/g级甚至是ng/g级的物质量；

3、分析速度快，一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析；

4、应用范围广，气相色谱适用物沸点低于400℃的各种有机化合物或无机气体的分离分析。液相色谱适用于高沸点、热不稳定及生物试样的分离分析。离子色谱适用于无机离子及有机酸碱的分离分析。

9、色谱分离过程中的热力学和动力学因素分别由哪两个参数表现出来？两个色谱峰的保留时间较大就一定能够分离完全吗？（5分）

色谱分离过程中的热力学因数是是保留值之差，而区域宽度是色谱分离过程中的动力学因数，他们分别是通过分离度和分配系数这两个参数表现出来的。

不一定能分离完全，判断两个峰能否分离完全是用分离度来表现的，当分离度R=1.5时，分离程度达到99.7%，为相邻两峰完全分离的标准。

10、选择气相色谱固定液的基本原则是什么？如何判断化合物的出峰顺序？（5分）

固定液通常中高沸点、难挥发的有机化合物或聚合物。选择固定液的基本原则是“相似相溶”原理。即根据试样的性质来选择与其相近或相似的固定液。

根据组分与固定液的极性来判断出峰顺序。如果组分与固定液的极性相似，固定液和被测组分两种分子间的作用力就强，被测组分在固定液中的溶解度就大，分配系数就磊，就不能先出峰，即组分与固定液的极性相差较大的、分配系数小的先出峰，而分配系数大的后出峰。

11、HPLC分析法中为什么采用梯度洗脱？如果组分保留时间太长，可以采取什么措施调节？（5分）

在气相色谱中，可以通过控制柱温来改善分离、调节出峰时间。而在液相色谱中，分离温度必须保持在相对较低和恒定状态。改善分离、调节出峰时间的目的，需通过改变流动相组成和极性的方法即梯度洗脱的方法改变，从而可以使一个复杂样品中的性质差异较大的组分能按各自适宜的容量因子k达到良好的分离目的。

如果组分保留时间太长，可以通过改变柱长，增加流速，改变流动相的极性来调节。

12、简述光分析仪器的基本流程，并举例说明各基本单元所用的器件。（10分）

光分析仪器种类很多，原理各异，但均涉及以下过程：提供能量的能源及辐射控制、辐射能与待测物质之间的相互作用，信号发生、信号检测、信息处理与显示等。（首先是被测物质与辐射能作用后，通过信号发生部分产生包含物质某些物理或化学性质信息的分析信号，再由信号检测部分将分析信号转变为易于测量处理的电信号，最后由信息处理与显示部分将信号和结果以展现出来，变成人们可以观看的形式。）

光分析仪器通常包括五个基本单元：光源、单色器、试样室、检测器、信息处理与显示装置。（5分）

光源：在光谱分析中通常根据方法特征采用不同的光源，如：可见光谱分析法中通常使用钨灯，而紫外光谱分析法中通常使用氢灯和氘灯，红外光谱分析法中经常使用能斯特灯。单色器：作用是将多色光色散成光谱带，提供光谱带或单色光。是光分析仪器的核心部件之一，其性能决定了光分析仪器的分辨率。包括色散元件(光栅与棱镜)，狭缝、准直镜等元件。

检测器有光检测器和热检测器两种，光检测器可分为单道型检测器和阵列型（多道型）检测器，单道型检测顺有光电池检测器、光电管检测器和光电倍增管检测器等，阵列型检测器有光电二极管阵列检测器和电荷转移元件阵列检测器等。热检测器有真空热电偶检测器和热电检测器。信息处理与显示装置主要是计算机，配合专用的工作站进行数据处理并显示在计算机屏幕上。（5分）

13、光分析法与其他分析方法相比有什么突出优点？（5分）

光分析法在分析过程不涉及混合物分离，某些方法可进行混合物选择性测量，仪器涉及大量光学器件，与其他分析方法相比，具有灵敏度高、选择性好、用途广泛等特点。它涉及辐射能与待测物质间的相互作用及原子或分子内的能级跃迁，能提供化合物的大量结构信息，在研究待测物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他分析方法难以取代的地位。

14、为什么原子光谱通常为线状光谱而分子光谱通常为带状光谱？（5分）

原子光谱是由原子所产生的吸收，包括原子发射，原子吸收和原子荧光三种，都经过原子化的过程以后，利用原子能级之间跃迁实现检测的，根据量子力学基本原理，能级跃迁均是量子化的，且满足一定条件时才能有效发生，所以原子光谱是线状光谱，谱线宽度很窄，其半宽度约为10nm。（同时由于原子内部不存在振动和转动能级，所发生的仅仅是单一的电子能级跃进迁的缘故。）分子光谱包括紫外-可见、红外和荧光三种，是通过分子价层电子能级跃迁而产生的，由于分子中广泛存在分子的振动、分子的转动，会叠加到电子能级之上，又由于其产生的振-转能级低于价电子能级，结果是价电子能级的展宽，最终表现为为带状光谱而不是线状光谱。-

315、为什么分子的荧光波长比激发光波长长？而磷光波长又比荧光波长长？两者有那些共性和不同？（10分）

1、分子吸收外界光辐射以后，价层电子吸收能量发生能级跃迁，从基态跃迁到激发态，高能态的电子不稳定需要释放多余的能量，可以通过多种途径实现，其中之一是以光辐射的形式释放能量，回到基态，2、电子由第一激发单重态最低能级回到基态时发射的光称为荧光，而电子由第一激发三重态最低能级回到基态时发射的光称为磷光。（5分）

3、由于分子受到光激发以后，可能跃迁到高电子能级的各个振动能级上，而不是只有第一激发单重态的最低能级，由 ΔE=hν和c=λν 可知，荧光波长比激发光波长长，类似的，由于三重态对应的是自旋平行而单重态对应的是自旋相反，根据量子力学原理可知第一激发三重态比第一激发单重态的能级还要小一些，因此，磷光波长又比荧光波长长。

4、两者均属于分子从激发态回到基态的光子发射过程，都具有两个特征光谱——激发光谱和发射光谱，其不同之处除了波长不同以外，其发射时间也有不同——荧光大约在10-8s左右，而磷光则在10-4-100s之间。（5分）

16、分析线、灵敏线、最后线、共振线各表示什么意义？相互之间有什么关系？（5分）

分析线在测定某元素的含量或浓度时，所指定的某一特征波长的谱线，一般是从第一激发态状态下跃迁到基态时，所发射的谱线。

每一种元素都有一条或几条最强的谱线，即这几个能级间的跃迁最易发生，这样的谱线称为灵敏线，最后线也就是最灵敏线。

电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一定频率的光，它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光，叫共振发射线，简称共振线。

17、已知某种化合物C10H12O2，其HNMR数据如下：δ7.3（5H，s），δ5.21（2H，s），δ2.3（2H，tetra），δ1.2（3H，tri）推断结构。（5分）δ7.3

δ2.3

δ 5.21 5H

2H

δ1.2 2H

3H

计算自由度：U=10-6+1=5，由δ=7.3ppm(5H，s)，推断可能含有一个苯环还可能含有一个

OH2COCCH2CH3双键。结合其他数据，最后得出该化合物的结构为：。

18、（10分）分子式为C4H10O的化合物有两种同分异构体，请根据HNMR数据分别确定其结构，并标示出各组峰所对应的化学位移：结构（I）δ1.9（3H，三重峰），δ3.7（2H，四重峰）；结构（II）δ0.7（3H，三重峰），δ1.0（3H，二重峰），δ1.2（2H，五重峰），δ1.3（1H，单重峰），δ3.6（1H，六重峰）。

结构（I）应该为：CH3CH2OCH2CH3 结构（II）应该是：CH3CH2CH(CH3)OH

19、（10分）分子式为C4H8O2（M=88）的化合物有两种同分异构体，请根据下列数据分别确定其结构，并简要说明依据：结构（I）HNMR——δ2.2（3H，单峰），δ3.5（3H，单峰），δ4.1（2H，单峰）；MS——主要质谱峰有88，58，45，43 结构（II）FTIR——主要吸收峰有2985，1741，1464，1438，1357，1203cm-1；MS——主要质谱峰有88，59，57，29

自由度为4-4+1=1

结构（I）应该为：CH3COCH2OCH

3质谱中88到58是脱去两个甲基所得的离子，而88-45是脱去CH3CO（43）所得。

结构（II）应该是：CH3CH2COOCH3，由红外图可以推知，其中含有：甲基，羰基等，同时结合质谱图可以得出其结构应为CH3CH2COOCH3。

20、质谱仪由哪几部分组成，各部分的作用是什么。（5分）

质谱仪包括进样系统、离子源、质量分析器、检测器和真空系统。其中以离子源、质量分析器和离子检测器为核心，且必须处于高真空状态。进样系统，将样品气化为蒸气送入质谱仪离子源中。样品在进样系统中被适当加热后转化为即转化为气体。离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。质量分析器是将离子源产生的离子按m/z大小顺序分离，顺序到达检测器产生检测信号而得到质谱图。相当于光谱仪中的单色器。检测器，通常以电子倍增管检测离子流；真空系统使离子源、质量分析器、检测器处于高真空状态。

21、综合运用所学化学知识，试设计鸭蛋中苏丹红III的分析检测方案。（15分）

如下基本信息供参考：

“苏丹红”是一种化学染色剂。它的化学成份中含有一种叫萘的化合物，该物质具有偶氮结构，由于这种化学结构的性质决定了它具有致癌性，对人体的肝肾器官具有明显的毒性作用。1995年欧盟(EU)等国家已禁止其作为色素在食品中进行添加，对此我国也明文禁止。但由于其染色鲜艳，印度等一些国家在食品生产和加工过程中违法使用苏丹红，导致严重的安全隐患。

化学式：苏丹红1号：1-苯基偶氮-2-萘酚：C16H12N2O

苏丹红2号：1-[(2,4-二甲基苯)偶氮]-2-萘酚

苏丹红3号：1-[4-(苯基偶氮)苯基]偶氮-2-萘酚

苏丹红4号：1-2-甲基-4-[(2-甲基苯)偶氮]苯基偶氮-2-萘酚

黄色粉末，熔点134°C。不溶于水，微溶于乙醇，易溶于油脂、矿物油、丙酮和苯。乙醇溶液呈紫红色，在浓硫酸中呈品红色，稀释后成橙色沉淀。

非唯一方法，只要基本原理正确，有比较详细的步骤，即可给12-15分；如果步骤过于简略或者有明显错误出现，则给8-11分；如果基本原理不明白，实验步骤不清晰，则给4-7分；其他情况给0-3分。

如果给出多个方法，则按照最高原则给分。

用液相色谱进行分析检测：

原理：将鸭蛋用打浆机或粉碎机磨细，将着色剂经乙腈提取后，过滤，然后将滤液用反相高效液相色谱进行色谱分析。

试剂与仪器：乙腈(色谱纯)、水、冰醋酸、氯仿及苏丹红1号、苏丹红2号、苏丹红3号、苏丹红4号等标准品；分析天平、溶剂过滤器、0.45µm滤膜、185mm滤纸、移液枪、一次性注射器、打浆机、均质机、高效液相色谱仪及进样瓶。

实验：

1、样品处理：

将已知质量M的鸭蛋放入一个容量较大的密闭容器中用打浆机或粉碎机磨细混合均匀，称取一定量（准确至 0.01g）样品于三角瓶中，用量筒加入 一定量的乙腈。之后在均质机中充分混合数分钟，振荡后过滤于三角瓶中。

2、标准及标准曲线

流动相：溶剂 A：酸性水溶液溶剂 B：乙腈

流速:0.7ml/min

基线稳定后开始进样 将一定量的苏丹红1号、苏丹红2号、苏丹红3号、苏丹红4号等标准品溶于乙腈中配成已知浓度的乙腈溶液，测出各物质的出峰时间，并配制具有浓度梯度的5个标准工作溶液的测定值绘制标准曲线。

3、样品检测

将制好的样品过 0.45μm的膜装入自动进样器的小瓶后进行液相色谱测定。记录其中的浓度C。

结果：

着色剂含量按公式：R=C×V×D/M 计算。单位：mg/kg 其中：C-样品中待测组分的浓度,单位：µg/mL，V-样品溶液体积（mL），D-样品溶液的稀释倍数，M-检测样品取样量（g）

22、（10分）在现有奶粉检测的国家标准中，主要进行蛋白质、脂肪、细菌等检测。三聚氰胺属于化工原料，是不允许添加到食品中的，所以现有国家标准不包含三聚氰胺检测的相应内容。由于中国采用估测食品和饲料工业蛋白质含量方法的缺陷（“凯氏定氮法”测出含氮量乘以6.25来估算蛋白质含量），三聚氰胺常被不法商人掺杂进食品或饲料中，以提升食品或饲料检测中的蛋白质含量指标（蛋白质平均含氮量为16％左右，三聚氰胺的含氮量为66％左右），因此三聚氰胺也被作假的人称为“蛋白精”。为保障食品安全，打击非法活动，请你设计牛奶中三聚氰胺的分析检测方案。

如下基本信息供参考：

三聚氰胺（英文名：Melamine），是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。三聚氰胺性状为纯白色单斜棱晶体，无味，密度1.573g/cm3(16℃)。常压熔点354℃（分解）；快速加热升华，升华温度300℃。在水中溶解度随温度升高而增大,在20℃时，约为3.3 g/L，微溶于冷水，溶于热水，极微溶于热乙醇，不溶于醚、苯和四氯化碳，可溶于甲醇、甲醛、乙酸、热乙二醇、甘油、吡啶等。

高效液相色谱仪-质谱联用方法：

试剂与样品

牛奶，甲醇、乙腈；氨水、乙酸铅、三氯乙酸；三聚氰胺标准品、柠檬酸、辛烷磺酸钠、实验方法

(1)

标准样品配制：

取50mg三聚氰胺标准品，以20%甲醇溶解定容至50mL得到1000ppm的标准溶液，使用时，以提取液(0.1%三氯乙酸)稀释至所要的浓度。(2)

提取：

称取牛奶样品5g，加入50ml0.1%三氯乙酸提取液，充分混匀，加入2mL2%乙酸铅溶液，超声20min。

然后取部分溶液转移至10mL离心管中，8000rpm/min离心10min，取上清液3mL过混合型阳离子交换小柱(PCX)。

(3)测量

23、某工厂生产了一种叫做己二胺盐酸盐的产品准备出口，采购方需要生产厂家提供产品质量标准和相应的检测方案，由于没有现成的国家标准或行业标准可以采用，作为品质主管的你将如何完成此项工作？（15分）

已知如下一些基本情况：

中文名称:1,6-己二胺盐酸盐

英文名称:1,6-hexanediamine dihydrochloride 分子式:C6H18Cl2N2 分子量: 189.13 mp : 256-257 °C 结构式：

通过定性和定量来进行检测：

性状：白色结晶，有吸湿性，水溶性好

定性用质谱进行检测，而定量则采用自动电位滴定法进行测量

定量：原理：采用自动电位滴定法，用银离子作标准溶液进行测量，通过硝酸银的用量算出原液中氯离子的含量m1，进而折算出其中的1,6-己二胺盐酸盐的量m2，m1/m2算出其纯度。仪器：

自动电位滴定仪

银电极

甘汞电极（外盐桥为浓度为0.1mol/L的硝酸钾溶液）试剂：

氯化钠

硝酸银 1,6-己二胺盐酸盐，去离子水，分析步骤：

1、采用氯化钠溶液标定硝酸银溶液

将氯化钠置于坩埚内，在500~600℃加热50min，冷却后称取1.4625g溶于蒸馏水中定容于250mL容量瓶中，制得浓度为0.1000mol/L的氯化钠标准溶液。

配制一定浓度的硝酸银溶液，对电位滴定仪进行滴定参数设置，建立滴定模式后，开始硝酸银溶液。测得浓度c0.2、样品处理及测定：

称取一定量m1（已知，精确至0.0001g）的1,6-己二胺盐酸盐，用去离子水将其稀释至50mL，备用。平行移取三份稀释5倍未知样溶液10mL置于烧杯中，同标定硝酸银的操作步骤进行测定。记录硝酸银溶液用量V

3、回收率测定

为了检测该测定的准备性及方法的可行性，进行回收率实验。平行移取2份10mL待测样置于烧杯中，依次加入氯化钠标准溶液3mL，10mL，用自动电位滴定仪重复操作步骤进行测定。

结果计算：

通过硝酸银的用量算出原液中氯离子的含量m1，进而折算出其中的1,6-己二胺盐酸盐的量m2，m1/m2算出其纯度。

其质量分数wc0*V*189.132m1*100%

第二篇：《仪器分析》考前复习提纲

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仪器分析

5.原子发射光谱特点

优点：1.多元素同时检测能力强；2.分析速度快；3.选择性好；4.检测限比较低；5.耗品少；

缺点：1.影响谱线强度因素多，参比样品要求高；2.浓度C误差大，不能做高浓度分析；3.只能用于元素分析，不能测结构；4.不适于有机物和大部分非金属元素：

第八章 原子吸收光谱法

1.原子吸收光谱产生的原理：首先，测量前将样品用原子化器原子化，原子化温度在200K-300K，此时大多数化合物可解离为原子状态，其中包括被测元素的基态原子和激发态原子，在一定温度下，体系处于热力学平衡时，满足NigiEi/kT，在300K一下，认为基态原子数等于吸收辐射的原子总数。eN0g02.理论上原子吸收光谱法的谱线是很尖锐的，但实际有一定的宽度，其影响谱线宽度因素： ①多普勒展宽（热展宽）：原子在空间中做无规则热运动；被测元素的原子量越小，温度越高，谱线的波长越长，多普勒展宽越大； ②压力展宽（碰撞展宽）：由于产生吸收的原子与蒸汽中原子或分子相互碰撞而引起的。

③自吸展宽:灯的电流越大，自吸展宽越严重。

3.光源（空心阴极灯）的作用：辐射待测元素的特征光谱，供测量使用。4.原子化器的作用：使样品溶液中待测元素转化为基态原子蒸汽，并辐射光程产生共振吸收的装置。

5.原子吸收光谱的特点：

优点：①灵敏度高；②检测限低；③选择性好；④重现性好：⑤速度快；

缺点：①不能同时测几种元素；②难熔金属，易形成稳定化合物元素，原子化效率低；③非火焰原子化器，重现性差。

6.原子吸收光谱与原子发射光谱的异同点：

相同点：①均为原子光谱，对应原子外层的电子跃迁；②均为线性光谱，共振辐射，且灵敏度高；

Made by ZhangLun—2—

不同点：①AAS：基态→激发态；AES：激发态→基态；AFS：核外电子受光能激发。②AAS：测吸收强度；AES：测吸收光度；AFS：测荧光强度；③分析公式。。④光源。⑤谱线数量⑥分析元素⑦应用⑧激发方式 7.AAs与UV-Vis的异同点：

相同点：①均为吸收光谱，且具有选择性，②二者均主要测溶液样品，且定量分析公式相同 A=KC，在一定条件下，吸光度与浓度成线性关系。③测量仪器基本相同。

不同点：①AAs原子吸收；Uv-Vis分子吸收；②AAS锐线光源；UV-Vis为连续光源；③AAS吸收带窄，线性光谱，UV-Vis为带状光谱，④AAS调制光源，UV-Vis非调制光源，⑤AAS定量分析，UV-VIS多用于定性分析，⑥AAs需用原子化器处理样品；UV-VIs不需要，⑦AAs干扰多，UV-vis干扰少。

Made by ZhangLun

第三篇：《仪器分析实验》复习题

《仪器分析实验》复习题

1、单光束和双光束紫外吸收光谱仪的结构有什么特点？

2、红外光谱法中，对试样有哪些要求？

3、pH玻璃电极的原理，如何测定pH值

答：玻璃电极法测定水样的PH值是以饱和甘汞电极为参比电极，以玻璃电极为指示电极，与被测水样组成工作电池，再用PH计测量工作电动势，由PH计直接读取PH值。

4、为什么荧光光度计使用的比色皿是四面透光的？ 答：如果在一条直线上 那是测吸光度的

荧光分光光度计入射光源和检测器的方向是垂直的 这样在垂直方向上 就不可能有入射光

而激发的荧光在四个方向上都有 在垂直方向上检测 干扰最小 所以四面透光

不是四面透光，只有俩面透光，透光面是为了不同波长的激发光穿透比色皿与比色皿内的待测物质发生物理作用而测定物质的浓度等，不透光的俩面是为了方便实验操作人员用手抓取放置比色皿

5、在极性、非极性色谱柱上的出峰顺序是如何确定的？

答：对于同分异构体来说，极性柱上是极性弱的组份先出峰，极性强的组份后出峰。其它情况下不一定。对于同系物来说，非极性柱上是沸点低的先出峰，沸点高的后出峰。其它情况不一定。

6、在原子吸收光谱法中，峰值吸收代替积分吸收的条件是什么？

7、简述火焰原子化器（包括雾化器）的工作原理。

8、从速率理论可以看出有哪些因素可以影响色谱的柱效？在什么情况下应采用相对分子质量较大的载气，什么情况下应采用相对分子质量较小的载气？如何确定最佳流速？

9、原子吸收分析中，若产生下述情况而引致误差，应采用什么措施来减免之？

（１）光源强度变化引起基线漂移，（２）火焰发射的辐射进入检测器（发射背景），（３）待测元素吸收线和试样中共存元素的吸收线重叠．

10、在电导滴定过程中，为什么溶液的电导会发生连续变化，解释盐酸、醋酸的电导滴定曲线。设计电导法测定盐酸、醋酸混合液的实验方案。

第四篇：《仪器分析》复习题

《仪器分析》复习题

第一章 绪论

仪器分析主要有哪些分析方法？请分别加以简述？P5

第二章 色谱学基础

1.色谱分析法的最大特点是什么?它有哪些类型? P6-7 2.绘一典型的色谱图,并标出进样点tm、tR、t‘R，h、w1/

2、W、σ和基线。P6 3.试述塔板理论与速率理论的区别和联系。P8 S11 4.从色谱流出曲线上通常可以获得哪些信息? P7 5.在色谱峰流出曲线上,两峰之间的距离取决于相应两组分在两相间的分配系数还是扩散速率?为什么? 取决于分配系数 S9 6.试述速率方程式中A、B、C三项的物理意义。S15 7.为什么可用分辨率R作为色谱柱的总分离效能指标。S17 8.能否根据理论塔板数来判断分离的可能性？为什么？不能，S13 9.色谱定性的依据是什么，主要有哪些定性方法。P11-12 10.色谱定量分析中为什么要用校正因子？在什么情况下可以不用? S50 11.用公式分析理论塔板数n、有效塔板数n有效与选择性和分离度之间的关系。P18 12.样品中有a、b、c、d、e和f六个组分,它们在同一色谱柱上的分配系数分别为370、516、386、475、356和490,请排出它们流出色谱柱的先后次序。K小 早出

13.衡量色谱柱柱效能的指标是什么?衡量色谱柱选择性的指标是什么? S14 S19 14.某色谱柱柱长5Om,测得某组分的保留时间为4.59min,峰底宽度为53s,空气峰保留时间为30s。假设色谱峰呈正态分布,试计算该组分对色谱柱的有效塔板数和有效塔板高度。

15.为什么同一样品中的不同组分之间不能根据峰高或峰面积直接进行定量分析? 16.名词解释：精密度、准确度，灵敏度、检出限、线性范围等。P14-15 17.指出下列哪些参数的改变会引起相对保留值的改变:①柱长增加;②更换固定相;③降低柱温;④加大色谱柱内径；⑤改变流动相流速。

18.对某一组分来说,在一定柱长下,色谱峰的宽窄主要取决于组分在色谱柱中的:①保留值;②分配系数;③总浓度;④理论塔板数。请你选择正确答案，并说明原因。19.组分A流出色谱柱需15min,组分B流出需25min,而不与固定相作用的物质C流出色谱柱需2min,计算:（1）组分B在固定相中所耗费的时间

（2）(2)组分B对组分A的选择因子α。（3）组分A对组分B的相对保留值γA，B（4）组分A在柱中的容量因子。

20.已知某色谱柱的理论塔板数为2500,组分a和b在该柱上的保留时间分别为25min和36min,求组分b的峰底宽。

21.从色谱图上测得组分x和y的保留时间分别为10.52min和11.36min,两峰的峰底宽为0.38min和0.48min,问该两峰是否达到完全分离? 22.已知某色谱柱的理论塔板数为3600,组分A和B在该柱上的保留时间为27mm和30mm,求两峰的峰半宽和分离度。

23.用一个填充柱分离十八烷及2-甲基十七烷,已知该柱对上述两组分的理论塔板数为4200,测得它们的保留时间分别为15.05min及14.82min,求它们的分离度。

第三章 气相色谱法

1.简述气相色谱仪的分离原理和流程。S4 样品由载气吹动→样品经色谱柱分离→检测器检测成分→工作站打印分析结果

2.对固定液和担体的基本要求是什么?如何选择固定液? P15-16 S27-29

3.热导检测器（TCD）、氢火焰离子化检测器(FID)，电子捕获检测器（ECD）的基本原理是什么?它们各有什么特点? P14 4.气相色谱进样技术有哪些？P13 P17 5.判断下列情况对色谱峰峰形的影响:(1)样品不是迅速注入的;(2)样品不能瞬间气化；(3)增加柱长;(4)增加柱温。6.气相色谱分析如何选择柱温？最高柱温使用限制因素是什么？P17 7.何谓程序升温？有何优点？P14 S22 8.毛细管色谱柱的特点及毛细管色谱分析的优点

9.一甲胶、二甲胶、三甲胶的沸点分别为-6.7℃、7.4℃和3.5℃。试推测它们的混合物在角鲨烷柱上和三乙醇胺柱上各组分的流出顺序。

第四章 液相色谱法

1.影响高效液相色谱峰展宽的因素有哪些?s65 2.高效液相色谱仪一般可分为哪几个部分?试比较气相色谱和液相色谱的异同。P18 3.什么叫梯度洗脱?梯度洗脱有什么优点?与程序升温有何异同？S83 P19,P14 4.提高液相色谱柱效的途径有哪些?最有效的途径是什么?p16-17 柱温

5.高压输液泵应具备哪些性能?P18 6.高效液相色谱法按分离模式不同分类有哪些类型?怎样进行选择?P20，P22-23 7.什么是化学键合固定相？它的突出优点是什么？S76-77 8.超临界流体色谱法与气相色谱和高效液相色谱比较有什么突出优点?CO2作为常用的流体有何特点？

与高效液相色谱法比较 ：实验证明SFC法的柱效一般比HPLC法要高：当平均线速度为0.6cm·S-1时，SFC法的柱效可为HPLC法的3倍左右，在最小板高下载气线速度是4倍左右；因此SFC法的分离时间也比HPLC法短。这是由于流体的低粘度使其流动速度比HPLC法快，有利于缩短分离时间。

与气相色谱法比较 ：出于流体的扩散系数与粘度介于气体和液体之间，因此SFC的谱带展宽比GC要小；SFC中流动相的作用类似LC中流动相，流体作流动相不仅载带溶质移动，而且与溶质会产生相互作用力，参与选择竞争。如果我们把溶质分子溶解在超临界流体看作类似于挥发，这样，大分子物质的分压很大，因此可应用比GC低得多的温度，实现对大分子物质、热不稳定性化合物、高聚物等的有效分离。

采用CO2流体作流动相，在SFC中，通过程序升压实现了流体的程序升密，达到改善分离的目的。在SFC中，最广泛使用的流动相是CO2流体无色、无味、无毒、易获取并且价廉，对各类有机分子都是一种极好的溶剂。在色谱分离中，CO2流体允许对温度、压力有宽的选择范围。

9.何谓正相色谱和反相色谱?P20 10.液相色谱对流动相溶剂的要求？P19

第五章 原子发射光谱分析

1.何谓原子发射光谱?它是怎样产生的?有哪些特点?S225 P24 S226 2.解释名词:(1)原子线;(2)离子线;(3)共振线;(4)最后线;(5)分析线;(6)自吸收:(7)电离能。P24 3.原子发射光谱图上出现谱线的数目与样品中被测元素的含量有何关系?如何进行定量分析和定性分析?P26-27,S247-248 4.原子发射光谱法定量分析的基本公式为 lgI=blgc+lga 为什么说该式只有在低浓度时才成立?P28 5.原子发射光谱中常见的光源类型有哪些？分别比较其特点？P25 6.ICP光源发射原理P25-26

第六章 原子吸收光谱分析

1.原子发射光谱法和原子吸收光谱分析法有何异同?P29 2.原子吸收法有何特点?它与吸光光度法比较有何异同?S225-226

3.何谓锐线光源?原子吸收法中为什么要采用锐线光源?S231,S232 4.简述空心阴极灯(HCL)产生特征性锐线光源的基本原理。P31 5.原子吸收分析法的灵敏度为什么比原子发射光谱法高得多? 6.如何计算原子吸收法的灵敏度和检出限?它们之间有何关系? 检出限不仅与灵敏度有关，而且还考虑到仪器噪声！因而检测限比灵敏度具有更明确的意义，更能反映仪器的性能。只有同时具有高灵敏度和高稳定性时，才有低的检出限 7.原子吸收法主要有哪些干扰?怎样抑制或消除,各举一例加以说明。P33 8.使谱线变宽的主要因素有哪些?它们对原子吸收法的测定有什么影响?P30 9.何谓积分吸收和峰值吸收?峰值吸收为什么在一定条件下能够取代积分吸收进行测定?测量峰值吸收的前提什么?P30 10.什么是中性火焰、富燃火焰、贫燃火焰?为什么说原子吸收分析中一般不提倡使用燃烧速度太快的燃气?P32 11.石墨炉原子化法有何优缺点? S241-242 12.石墨炉程序升温的步骤有哪些？各有什么作用？P32 13.原子吸收定量分析方法有哪几种?各适用于何种场合?P33 14.比较原子发射光谱法（AES）、原子吸收光谱分析法(AAS)、原子荧光光谱分析（AFS）有何异同?15.原子吸收分光光度计与其它分光光度计的差别？P31 16.原子吸收分光光度计原子化器的作用？有哪些类型？P31 17.原子荧光的类型？

原子荧光分为共振荧光，非共振荧光与敏化荧光等三种类型

18原子荧光光度计的结构特点？

荧光分光光度计是用于扫描荧光标记物所发出的荧光光谱的一种仪器。其能提供包括激发光谱、发射光谱以及荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等许多物理参数,从各个角度反映了分子的成键和结构情况。通过对这些参数的测定, 不但可以做一般的定量分析, 而且还可以推断分子在各种环境下的构象变化, 从而阐明分子结构与功能之间的关系。荧光分光光度计的激发波长扫描范围一般是190-650nm，发射波长扫描范围是200-800nm

第七章 紫外光谱分析

l.何谓光致激发?在分子跃迁产生光谱的过程中主要涉及哪三种能量的改变? 2.为什么分子光谱总是带状光谱? 3.有机化合物分子的电子跃迂有哪几种类型?哪些类型的跃迁能在紫外-可见光区吸收光谱中反映出来? P36

4.试绘制出乙酰苯的紫外吸收光谱图，并标注出主要的吸收带，分析其产生的电子跃迁类型? 5.何谓生色团、助色团、红移、兰移、增色效应、减色效应?P37-38 6.何谓溶剂效应?溶剂的极性增强时,π→π*跃迁和n→π*跃迁的吸收峰位置的变化规律？S280 7.在进行紫外光谱分析时,所选用的溶剂都要知道它的最低使用波长限度,为什么? 8.有机物分子的吸收带有哪几种类型?产生的原因是什么?各有何特点? 9.紫外分光光度计的类型及特点?P39 10.为什么说单根据紫外光谱不能完全决定物质的分子结构,还必须与红外光谱、质谱、核磁共振波谱等方法共同配合,才能得出可靠的结论?

第八章 质谱法

1.质谱法分析的基本原理及作用？P42 2.质谱仪器的主要部件，为什么有的部件需要采用真空系统？P43 3.EI电离的原理？

电子轰击法是通用的电离法，是使用高能电子束从试样分子中撞出一个电子而产生正离子，即 M＋e → M+＋2e式中M为待测分子，M+为分子离子或母体离子。电子束产生各种能态的M+。若产生的分子离子带有较大的内能（转动能、振动能和电子跃迁能），可以通过碎裂反应而消去 4.常见的质量分析器的主要类型有哪些？

磁分析器、飞行时间分析器、四极滤质器、离子捕获分析器和离子回旋共振分析器等。5.质谱定性分析的作用有哪些？

质谱是纯物质鉴定的最有力工具之一，其中包括相对分子质量测定、化学式确定及结构鉴定等。相对分子质量的测定、化学式的确定、结构鉴定

6.名词解释：分子离子，质谱表，质谱图，分子离子峰，碎片离子峰。P44 试样分子在高能电子撞击下产生正离子，即M ＋e→ M+＋2e M+称为分子离子或母离子

第五篇：176《仪器分析》答案

《仪器分析》练习题参考答案

一

一、填空题

1.原子发射，原子吸收，原子荧光 2.伸缩振动,变性振动

3.气态基态原子的外层电子

4.辐射原子与其它粒子间相互碰撞 5.多普勒变宽

6.共振线，定性分析 7.被测元素浓度

8.各元素具有其最佳温度 9.离子

10.原子发射光谱，差值 11.光致，猝灭效应 12.共振，非共振 13.共振原子

14.原子发射光谱

15.激发电位，电子伏特

16.粉末法，糊状法，薄膜法，压片法 17.长波，强度

18.基频吸收，3N-6，3N-5

19.远红外光区，中红外光区，近红外光区 20.偶极矩，红外活性

21.磁性核，整数和半整数，核磁共振

1322.H，C 123.所采用的内标试剂，核外电子云的密度，磁的各向异性 24.磁矩，适宜频率，能量，核磁共振 25.*，n*，200

26.化学位移，四甲基硅烷TMS 27.自然宽度，平均寿命，能级宽度

1/328.T

29.红外，紫外，可见 30.钨或卤钨，氘灯

二、选择题

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

三、问答题

1.示差法选用一已知浓度的溶液作参比。测定时先用比试样浓度稍小的标准溶液，加入各种试剂后作为参比，调节其透过率为100％，即吸光度为零，然后测量试样溶液的吸光度。这时的吸光度实际上是两者之差A，它与两者的浓度差c成正比,且处在正常的读数范围内。以A与c作校准曲线，根据测得的A查得相应的c，则cxcsc。

由于用已知浓度的标准溶液作参比，如果该参比溶液的透过率为10％，现调至100％，就意味着将仪器透过率标尺扩展了10倍。另外, 示差分光光度法中最后测定结果的相对误差是dc，cs是相当大而且非常准确的，所以测定结果的准确度很高。

ccs2.⑴锐线光源辐射的发射线与原子吸收线的中心频率ν0（或波长λ0）完全一致；

⑵锐线光源发射线的半宽度比吸收线的半宽度更窄，一般为吸收线半宽度的1/5～1/10，这样，峰值吸收与积分吸收非常接近。在此条件下，用峰值吸收测量法就可代替积分吸收测量法，只要测量吸收前后发射线强度的变化，便可求出被测定元素的含量。

3.主要因素有：⑴激发电位；⑵跃迁几率；⑶统计权重；⑷激发温度；⑸基态原子数。

4.红外光谱是由分子的振动能级（同时伴随转动能级）跃迁产生的，物质吸收红外辐射应满足两个条件：⑴辐射光具有的能量与发生振动跃迁所需的能量相等；⑵辐射与物质之间有耦合作用。

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。⑴无，对称分子的对称伸缩振动；⑵有，分子的变形伸缩振动。

6.主要有：多普勒变宽（又称热变宽），碰撞变宽（包括赫尔兹马克变宽和洛仑兹变宽），电场致宽、磁场致宽及自吸变宽等。在分析测试工作中，谱线的变宽往往会导致原子吸收分析的灵敏度下降。

四、计算（答案略）

二

一、填空题

1.中性分子，最高质量

2.间接进样，直接进样，色谱进样

3.质荷比m/z，离子相对强度，峰，基峰 4.碎片离子峰，左侧

5.一个电子，相对分子质量

6.使不对称电对处于稳定值，干扰值，测量误差 7.分解电压，微小的电流，电解电流，充电电流 8.酸差

9.定性分析

10.可逆波，不可逆波，过电位，电化学极化 11.消除液接电位，硝酸钾

12.平衡电位，电化学极化，浓差极化 13.小，高

14.浓差极化，电化学极化

15.法拉第电解定律，电流效率为100%，除去溶液中的氧气 16.极化，去极化 17.0.059/n，8.88×10-3 18.气体，低沸点

19.选择性，分配系数，热力学，动力学 20.保留值，理论塔板数 21.电负性

22.气相色谱，液相色谱，气体，液体 23.气化温度，热稳定性

二、选择题

1.D；2.A；3.A；4.B；5.C；6.B；7.B；8.D；9.C；10.A；

11.D；12.A；13.D；14.B；15.A；16.B；17.A；18.D；19.C；20.A； 21.B；22.C；23.D；24.A

三、问答题

1.在两种不同离子或两种离子相同而浓度不同的溶液界面上，存在着微小的电位差，这种电位差称为液体接界电位，简称液接电位。它是由于离子运动速度不同而引起的。液体接界电位与离子的浓度，电荷数，迁移速度以及溶剂性质有关，其大小一般不超过30毫伏。

2.在电化学测试过程中，溶液主体浓度不发生变化的电极，称为指示电极；在测量过程中，具有恒定电位的电极，称为参比电极。3.在电解过程中，控制工作电极的电位保持恒定值，使被测物质以100％的电流效率进行电解，当电极电流趋近于零时，指示该物质已被电解完全。4.浓差极化现象的出现，一般需具有以下几个条件：（1）极化电极的表面积要小，这样电流密度就很大，单位面积上起电极反应的离子数量就很多，cs就易于趋于零；（2）溶液中被测定物质的浓度要低，cs也就容易趋近于零；（3）溶液不搅拌，有利于在电极表面附近建立扩散层。

5.电极的电位完全随外加电压的变化而变化，是极化电极。参比电极的表面积很大，没有明显的浓差极化现象，它的电位很稳定，不随外加电压变化而变化，称为去极化电极。极谱波的产生是由于在极化电极上出现浓差极化现象而引起的，所以其电流－电位曲线称为极化曲线，极谱的名称也由此而来。

6.控制电流电解法是在电解过程中不断调节外加电压，使通过电解池的电流恒定。恒电流电解不控制阴极电位，靠不断增大外加电压保持一个较大的、基本恒定的电解电流，因而电解效率高，分析速度快。但是，由于在电解过程中不控制阴极电位，随着电解的进行，阴极电位逐渐变负，若溶液中有几种离子共存时，在还原电位较正的离子还未完全析出时，阴极电位可能已负到另一种离子的析出电位而使其伴随析出。所以，这种方法的选择性较差。

控制电位电解法包括控制阴极电位电解分析法和控制阳极电位电解分析法两种。其中最重要的是控制阴极电位电解分析法。控制阴极电位电解过程需要随时测量阴极电位并随时调节外加电压以控制电极电位为一恒定值。由于控制阴极电位能有效地防止共存离子的干扰，因此选择性好。该法既可作定量测定，又可广泛地用作分离技术，常用于多种金属离子共存情况下某一种离子含量的测定。7.电位分析法是利用电极电位和浓度的关系来测定被测物质浓度的一种电化学分析法。电位分析法通常分为两类：直接电位法和电位滴定法。

8.平行催化波的产生是由于电活性物质O在电极上还原为R，R与溶液中存在的另一种物质Z（氧化剂）作用，被氧化生成O，再生的O又在电极上还原。如此反复进行，使电流大大增加。

9.气相色谱法是以气体为流动相的柱色谱法。由于气体粘度小，组分扩散速率高，传质快，可供选择的固定液种类比较多，加之采用高灵敏度的通用性检测器，使得气相色谱法具有以下特点：选择性好，柱效高，灵敏度高。10.固定液为高沸点有机液体。理想的固定液应满足下列要求：

（1）有适当的溶解性，被分离的物质必须在其中有一定的溶解度，不然就会很快地被载气带走而不能在两相之间进行分配。

（2）选择性好，对沸点相近而类型不同的物质有分离能力，即保留一种类型化合物的能力大于另一种类型。

（3）热稳定性好，在操作温度下呈液态，而且粘度愈低愈好。物质在高粘度的固定液中传质速度慢，柱效率因而降低。这决定固定液的最低使用温度。（4）挥发性小，在操作温度下蒸气压低，以避免固定液流失。

（5）化学稳定性好，与被分析物或载气不产生不可逆反应。

11.热导池由金属池体和装入池体内两个完全对称孔道内的热敏元件所组成。热敏元件常用电阻温度系数和电阻率较高的钨丝或铼钨丝。

热导池检测器是基于被分析组分与载气的导热系数不同进行检测的，当通过热导池池体的气体组成及浓度发生变化使，引起热敏元件温度的变化，由此产生的电阻值变化通过惠斯登电桥检测，其检测信号大小和组分浓度成正比，因而可用于定量分析。

12.气相色谱定性分析就是要确定每个色谱峰究竟代表什么组分。⑴用纯物质对照定性；⑵相对保留值；⑶加入已知物增加峰高法；⑷保留指数定性。

四、计算（答案略）