儀器分析計(jì)算例題

第二章氣相色譜分析例1：在一根90米長的毛細(xì)管色譜柱上測(cè)得各組分保留時(shí)間：正十四烷15.6min；正十五烷21.95min；正十六烷31.9min。計(jì)算色譜柱的死時(shí)間及載氣平均速度。解：方法一：同系物保留值之間存在以下關(guān)系： 以代替可推導(dǎo)出:將正十四烷、正十五烷、正十六烷的保留時(shí)間代入公式： 得 載氣的平均流速, 即方法二：直接用甲烷測(cè)定死時(shí)間。即以甲烷的保留時(shí)間作為死時(shí)間。例2：在一根2m長的色譜柱上，A、B、C、三組分的保留時(shí)間分別為2.42min、3.21min、5.54min；峰寬分別為0.12min、0.21min、0.48min。另測(cè)得甲烷的保留時(shí)間為1.02min。求：（1） A、B、C組分的調(diào)整保留時(shí)間；（2） A與B、B與C組分的相對(duì)保留時(shí)間；（3） A、B、C組分的容量因子；（4） A、B、C組分的有效塔板數(shù)和塔板高度；（5） A與B、B與C組分的分離度；解：（1） (2) (3) (4)(5) 第三章 高效液相色譜分析例1：高效液相色譜法分離兩個(gè)組分，色譜柱長30cm。已知在實(shí)驗(yàn)條件下，色譜柱對(duì)組分2的柱效能為26800m-1，死時(shí)間.組分的保留時(shí)間計(jì)算：（1） 兩組分在固定相中的保留時(shí)間（2） 兩組分的分配比（3） 選擇性因子（4） 兩組分的分離度R，并判斷兩個(gè)組分是否完全分離。解：（1） （2）因?yàn)?所以 故 (3)(4) 30cm長色譜柱的理論塔板數(shù)n為 根據(jù)分離度 因R1.5，故兩分組已完全分離。例2：已知A、B兩分組的相對(duì)保留值，如果要是A、B到完全分離（R=1.5，H=0.1.cm），問需要多長的色譜柱？解： 根據(jù)及 可求得 因此，所需色譜柱長 第四章 電位分析法例1: 25C時(shí)，用氯電極測(cè)定含鹽番茄汁中的Cl含量。取10.0ml番茄汁測(cè)得電動(dòng)勢(shì)為-17.2mv，若向其中加入0.100mL 0.100mol/L的NaCl溶液，再測(cè)電動(dòng)勢(shì)為-35.5mv。計(jì)算每升番茄汁中所含Cl的毫克數(shù)。 解： 例2: 25C時(shí)，用0.100mol/L溶液電位滴定20.00mL 0.100mol/L 溶液。用Pt電極（正極）和飽和甘汞電極（負(fù)極）組成電池，計(jì)算：(3) 化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)電池的電動(dòng)勢(shì);(4) 加入10.00mL時(shí)的電動(dòng)勢(shì)。已知 解：（1）(2) 溶液中量：加入量：余量：生成量：用電對(duì)計(jì)算，第五章 伏安分析法例1：用極譜法測(cè)定MgCl2溶液中的微量Cd2+取試液5.0ml，加入0.04%明膠5.0ml，用水稀釋至50ml，通N2 5min10min后記錄極譜圖，得波高50。另取試液5.0ml，加入0.5mg/mlCd2+標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0ml，混合均勻，再按上述測(cè)定步驟同樣處理，記錄極譜圖，波高為90.計(jì)算試樣中Cd2+的含量。解：根據(jù)極譜法的定量公式，擴(kuò)散電流（即極譜波高）與Cd2+的濃度成正比：樣品加標(biāo)前：樣品加標(biāo)后： 解以下方程組得：得試樣中的Cd2+的含量Cx=0.125mg/mL例2：用陽極溶出伏安法測(cè)定水樣中的含量。取水樣4.00ml，加入到盛有46.0ml支持電解質(zhì)溶液的電解池中，通N2 2min，富集1min，靜置30秒后將工作電極的電位向正方向掃描，測(cè)得的溶出峰高分別為12mm，26mm，18mm。在上述溶液中加入0.10ml 的標(biāo)準(zhǔn)溶液，同樣進(jìn)行富集和溶出，測(cè)量到溶出峰的峰高分別為20mm，45mm，32mm，計(jì)算水樣中的的含量。解：根據(jù)溶出伏安法的定量公式，溶出峰電流（即溶出峰高）與被測(cè)離子濃度成正比： 設(shè)被測(cè)離子的濃度為 mg/L,則加標(biāo)前電解池中被測(cè)離子濃度：加標(biāo)后電解池中被測(cè)離子濃度： 分別將加標(biāo)前后的溶出峰高標(biāo)準(zhǔn)濃度 加標(biāo)體積0.1代入方程組，解得：水樣中的的含量：;的含量：的含量：.第6章 庫倫分析法例1：用鉑電極電解溶液，通過的電流為20A，電解時(shí)間為15min.計(jì)算陰極上析出銅和陽極上析出氯的質(zhì)量。解：設(shè)陰極析出銅和陽極析出氯都是唯一產(chǎn)物。陰極反應(yīng) 陽極反應(yīng) 已知 所以 例2：稱取Cd和Zn的試樣1.06g，溶解后，用汞陰極使Cd和Zn分別從氨性溶液中析出。當(dāng)陰極電位控制在-0.95V（Vs,SCE），僅析出Cd。在該電位下電流中止時(shí)，氫氧庫侖計(jì)析出44.6ml氣體（21,96.5kpa）.調(diào)節(jié)陰極電位至-1.3V（Vs,SCE），使在Zn2+陰極析出。電解結(jié)束后，庫侖計(jì)又增加了31.3ml氣體。計(jì)算試樣中Zn和Cd的含量。（已知在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每庫侖電量析出氫氧混合氣體的體積是0.1739ml，=112.4g/mol,=65.39g/mol）解：電解Cd時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，庫侖計(jì)析出的氫氧混合氣體的體積為 析出Cd時(shí)，消耗的電量為電解Zn時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下。庫倫計(jì)析出的氫氧混合氣體體積為析出Zn時(shí)，消耗的電量為第七章原子發(fā)射光譜例1.簡述下列術(shù)語的含義：（1）電磁波譜 （2）發(fā)射光譜 （3）吸收光譜 （4)熒光光譜解：（1）電磁波譜 電磁輻射是一種高速度通過空間傳播的光量子流，它既有粒子性質(zhì)又有波動(dòng)性質(zhì)。電磁輻射按波長順序排列稱為電磁波譜。（2） 發(fā)射光譜 物質(zhì)的原子、離子或分子得到能量，使其由低能態(tài)或基態(tài)激發(fā)至高能態(tài)，當(dāng)其躍遷回到低能態(tài)或基態(tài)而產(chǎn)生光譜稱為發(fā)射光譜。（3） 吸收光譜當(dāng)輻射通過氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)的原子、離子或分子將吸收與其內(nèi)能變化相對(duì)應(yīng)的頻率而由低能態(tài)或基態(tài)激發(fā)至較高的能態(tài)。這種因?yàn)閷?duì)輻射的選擇性吸收而得到的光譜稱為吸收光譜。（4)熒光光譜激發(fā)態(tài)原子或分子通過無輻射躍遷回較低的激發(fā)態(tài)，然后再以輻射躍遷的形式回到基態(tài)或直接以輻射躍遷回到基態(tài)，通過這種形式獲得的光譜稱為熒光光譜。例2：激發(fā)原子和分子中的價(jià)電子產(chǎn)生紫外可見光譜需要激發(fā)能量為1.58.0eV。問其相應(yīng)的波長范圍是多少？解： 激發(fā)能量為1.5eV因?yàn)?所以同理；激發(fā)能量為8.0eV因此，激發(fā)的能量為1.58.0eV的相應(yīng)波長范圍是15528257例3：鈉原子在火焰中被激發(fā)時(shí)，當(dāng)它由3P激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)3S便輻射589.6nm黃光，試計(jì)算此光的激發(fā)電位。（以eV為單位）解： 所以 E=2.105（eV）第八章 原子吸收光譜分析例1：原子吸收光譜法測(cè)定元素M時(shí)，由未知試樣溶液得到的吸光度讀數(shù)為0.435，而在9ml未知液中加入1ml濃度為100mg/L的M標(biāo)準(zhǔn)溶液后，混合溶液在相同條件下測(cè)得的吸光度為0.835.求未知試樣中M的濃度是多少？解：根據(jù) 將數(shù)據(jù)代入解得例2：在選定的最佳實(shí)驗(yàn)條件下。用火焰原子吸收分光度法測(cè)鎂溶液，測(cè)得透光率為40.0% 用此法測(cè)定某試樣中鎂的含量（約為0.005%），若取樣量約為0.5g?，F(xiàn)有10ml，50ml和250ml3個(gè)容量瓶，選擇哪個(gè)容量瓶最合適？（控制吸光度在0.150.60范圍內(nèi)）解：0.150.60吸光度相應(yīng)的濃度范圍為因?yàn)?所以 即配置試樣溶液的體積應(yīng)在33ml132ml才能滿足測(cè)定的要求。因此選擇50ml的容量瓶最合適。第九章 紫外吸收光譜例1：稱取維生素C 0.0500g溶于100ml 0.005mol/L的硫酸溶液中，取2.00ml定容至100ml后，用1.0cm石英比色皿在245nm波長處測(cè)得吸光度值為0.551，已知吸光系數(shù)a=560Lg-1cm-1。計(jì)算樣品中維生素C的質(zhì)量百分?jǐn)?shù).解：因?yàn)?所以維生素百分含量C例2：用雙硫腙萃取光度法測(cè)定樣品中的含銅量，準(zhǔn)確稱取試樣0.200g，溶解后定容至100ml，從中移取10ml顯色并定容至25ml。用等體積的氯仿萃取一次，設(shè)萃取率為90%，有機(jī)相在最大吸收波長處用1cm比色皿測(cè)得其吸光度為0.40.已知雙硫腙銅配合物在該波長下的摩爾吸光系數(shù)為4.0104銅的原子量為63.55.試計(jì)算試樣中銅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。解：氯仿溶液中銅的濃度為等體積萃取且萃取率為90%。那么定容為25ml體積內(nèi)水相中銅的濃度為： 顯色時(shí)是將試樣處理成100ml試液。從中移取10ml顯色定容至25ml。因此原試液中銅的濃度為故樣品中銅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 第10章 紅外吸收光譜分析例1：已知二硫化碳分子中C=S鍵的力常數(shù)為10N/cm，試計(jì)算它的伸縮振動(dòng)吸收峰的頻率。解：由公式 例2：已知求解：根據(jù)公式 有 因?yàn)镠和D為同位素。C-H和C-D鍵的力常數(shù)相等，即 所以第十一章核磁共振波譜分析例1：用60MHz的核磁共振儀，測(cè)得TMS（四甲基硅烷）和化合物中某質(zhì)子的吸收頻率差為420Hz，如果使用200MHz的儀器。測(cè)它們之間的頻率差為多少？此數(shù)據(jù)說明什么？解：由式 所以 所以 此數(shù)據(jù)說明儀器的磁場強(qiáng)度越大，儀器的分辨率越高。例2：試計(jì)算在1.9406T的磁場中下列各核的共振頻率：、（、的磁場旋比分別為、）解： 將數(shù)據(jù)分別代入求得各