儀器分析課后習(xí)題答案1

1、課后習(xí)題答案第一章：緒論稱為這種方法對(duì)該物質(zhì)的檢出限。第三章光學(xué)分析法導(dǎo)論1.解釋下列名詞：原子光譜和分子光譜； 統(tǒng)計(jì)權(quán)重和簡(jiǎn)并度； 禁戒躍遷和亞穩(wěn)態(tài)；分子熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光;(1)(3)(5)(7)(2)(4)(6)(8)原子發(fā)射光譜和原子吸收光譜; 分子振動(dòng)光譜和分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜; 光譜項(xiàng)和光譜支項(xiàng)； 拉曼光譜。1.解釋下列名詞:（1 ）儀器分析和化學(xué)分析；（2 ）標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性范圍；（3）靈敏度、精密度、準(zhǔn)確度和檢出限。答：（1）儀器分析和化學(xué)分析：以物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理化學(xué)性質(zhì)（光、電、熱、磁等）為基礎(chǔ)的分析方 法，這類方法一般需要特殊的儀器，又稱為儀器分析法；化學(xué)分析是以物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)為

2、基礎(chǔ)的分析方法。（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性范圍：標(biāo)準(zhǔn)曲線是被測(cè)物質(zhì)的濃度或含量與儀器響應(yīng)信號(hào)的關(guān)系曲線；標(biāo)準(zhǔn)曲線的直 線部分所對(duì)應(yīng)的被測(cè)物質(zhì)濃度（或含量）的范圍稱為該方法的線性范圍。（3）靈敏度、精密度、準(zhǔn)確度和檢出限：物質(zhì)單位濃度或單位質(zhì)量的變化引起響應(yīng)信號(hào)值變化的程度，稱 為方法的靈敏度；精密度是指使用同一方法，對(duì)同一試樣進(jìn)行多次測(cè)定所得測(cè)定結(jié)果的一致程度；試樣含 量的測(cè)定值與試樣含量的真實(shí)值（或標(biāo)準(zhǔn)值）相符合的程度稱為準(zhǔn)確度；某一方法在給定的置信水平上可 以檢出被測(cè)物質(zhì)的最小濃度或最小質(zhì)量，答：（1）由原子的外層電子能級(jí)躍遷產(chǎn)生的光譜稱為原子光譜；由分子的各能級(jí)躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子 光譜。（

3、2）當(dāng)原子受到外界能量（如熱能、電能等）的作用時(shí)，激發(fā)到較高能級(jí)上處于激發(fā)態(tài)。但激發(fā)態(tài)的原子 很不穩(wěn)定，一般約在108 s內(nèi)返回到基態(tài)或較低能態(tài)而發(fā)射出的特征譜線形成的光譜稱為原子發(fā)射光譜； 基態(tài)原子蒸氣選擇性地吸收一定頻率的光輻射后躍遷到較高能態(tài)，這種選擇性地吸收產(chǎn)生的原子特征的光 譜稱為原子吸收光譜。2J+ 1個(gè)不同的支（3 ）由能級(jí)簡(jiǎn)并引起的概率權(quán)重稱為統(tǒng)計(jì)權(quán)重；在磁場(chǎng)作用下，同一光譜支項(xiàng)會(huì)分裂成 能級(jí)，2J+ 1稱為能級(jí)的簡(jiǎn)并度。由分子在不同的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的光譜（4）由分子在振動(dòng)能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子振動(dòng)光譜; 稱為分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。（5）不符合光譜選擇定則的躍遷叫禁戒躍遷；若

4、兩光譜項(xiàng)之間為禁戒躍遷，處于較高能級(jí)的原子具有較長(zhǎng)的壽命，原子的這種狀態(tài)稱為亞穩(wěn)態(tài)。（6）用n、L、S J四個(gè)量子數(shù)來(lái)表示的能量狀態(tài)稱為光譜項(xiàng)，符號(hào)為n 2S 1 l；把J值不同的光譜項(xiàng)稱為L(zhǎng)jj。光譜支項(xiàng)，表示為n 2 S 1（7）熒光和磷光都是光致發(fā)光， 是物質(zhì)的基態(tài)分子吸收一定波長(zhǎng)范圍的光輻射激發(fā)至單重激發(fā)態(tài)，再由激 發(fā)態(tài)回到基態(tài)而產(chǎn)生的二次輻射。熒光是由單重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷產(chǎn)生的光輻射，而磷光是單重激發(fā)態(tài)先 過(guò)渡到三重激發(fā)態(tài)，再由三重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷而產(chǎn)生的光輻射?；瘜W(xué)發(fā)光是化學(xué)反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物受反 應(yīng)釋放的化學(xué)能激發(fā)而產(chǎn)生的光輻射。（8）入射光子與溶液中試樣分子間的非彈性碰撞引起能量

5、交換而產(chǎn)生的與入射光頻率不同的散射光形成的 光譜稱為拉曼光譜。4.解：光譜項(xiàng)分別為：基態(tài) 31S；第一電子激發(fā)態(tài) 31P和33P。原子價(jià)電子組態(tài)nLS光譜項(xiàng)J光譜之項(xiàng)多重性簡(jiǎn)并度Mg3s2（基態(tài)）30031S031Sd單13s13 P1（激發(fā)態(tài)）31133P233P2二5133P13033Po103131P1單3第四章 原子發(fā)射光譜1.何謂共振線、靈敏線、最后線和分析線它們之間有什么聯(lián)系答：以基態(tài)為躍遷低能級(jí)的光譜線稱為共振線；靈敏線是指元素特征光譜中強(qiáng)度較大的譜線，通常是具有 較低激發(fā)電位和較大躍遷概率的共振線；最后線是指試樣中被測(cè)元素含量或濃度逐漸減小時(shí)而最后消失的 譜線，最后線往往就是最

6、靈敏線；分析線是分析過(guò)程中所使用的譜線，是元素的靈敏線。5.分析下列試樣應(yīng)選用何種光源(1)礦石中元素的定性和半定量分析；（2）銅合金中的錫（Sn0.x%）；(3)人發(fā)中Cu、Mn、Zn、Cd、Pb的定量分析。（2）低壓交流電弧光源；（3）光源。（5）答：（1）直流電弧光源；光源；（5）電感耦合等離子體（ICP）1200 mm 1,12.已知光柵刻痕密度為 的倒線色散率。暗箱物鏡的焦距為低壓交流電弧光源；（4）電感耦合等離子體（ICP）1m,求使用一級(jí)和二級(jí)衍射光譜時(shí)，光柵光譜儀解：已知 DdldKf，f 1m， b Kfb1200 mm 1，代入公式可得鋼中的猛（Mn 0.0x%0.X% ）

7、； （4）污水中的Cr Cu、Fe Pb、V的定量分析;13.某光柵光譜儀的光柵刻痕密度為 該光譜儀能否將解：R klb50 mm 2400 mm 11.2105K 1，D0.833 nm mm 1 ； K 2， D 0.417 nm mm 12400 mm1，光柵寬度為50 mm，求此光譜儀對(duì)一級(jí)光譜的理論分辨率。Nb nm 與Al nm兩譜線分開(kāi)為什么(309.418 309.271) nm1.2 10522.6 10 3nm(309.418 309.271) nm 0.147 nm該光譜儀不能將這兩條譜線分開(kāi)。14.某光柵光譜儀的光柵刻痕密度為2000 mm1，光柵寬度為50 mm，f

8、m，試求:（1 ）當(dāng)cos 1時(shí)，該光譜儀二級(jí)光譜的倒線色散率為多少（2）若只有30 mm寬的光柵被照明，二級(jí)光譜的分辨率是多少（3）在波長(zhǎng)560 nm時(shí)，該光譜儀理論上能完全分開(kāi)兩條譜線的最小波長(zhǎng)差是多少解：(1)Kfb2 0.65m(2)RKIb230 mm2000 mm(3)RKIb250 mm2000 mm1時(shí),cos2000mm 11 1.2 1051 2.0 105560 nm2.0 1052.8 10 3 nm。15.用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定SiO2中微量鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，以Fe nmFe加入量和分析線對(duì)測(cè)得值列于下表中，試?yán)L制工作曲線，求試樣中WFe/ %10.385 nm mm為分析線

9、，Si nm為內(nèi)標(biāo)線。標(biāo)準(zhǔn)系列中SiO2中Fe得質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解：標(biāo)準(zhǔn)加入法的定量關(guān)系式為R A(Cx cs)，以R對(duì)cs作圖如下當(dāng)工作曲線與橫坐標(biāo)相交時(shí),0，此時(shí)cxcs，從圖上可得出cx0.0018%。第五章原子吸收與原子熒光光譜法11.計(jì)算火焰溫度2000 K時(shí),Banm譜線的激發(fā)態(tài)與基態(tài)原子數(shù)的比值。已知gi /go 3。解:Eihc 4.1361015eV 3.0 1010cms12.24eV553.56 nmNiN?gig。ex p(+)3 exp (2.24eV)51)8.618 10 5eV K 12000 K6.81 1013.某原子吸收分光光度計(jì)的單色器的倒線色散率為 和mm，

10、求相應(yīng)的光譜通帶寬度是多少nmmm1，狹縫寬度分別為mm、 mm、 mm、 mm解：已知 W D S，分別代入 D和S值可求得光譜通帶寬度W 分別為 0.08nm , 0.16 nm ,0.24nm , 0.32 nm , 0.40nm。14.為檢查原子吸收光譜儀的靈敏度，以2 gmL1的Be標(biāo)準(zhǔn)溶液,計(jì)算其靈敏度為多少解：靈敏度用特征濃度表示為Be nm的吸收線測(cè)得透射比為 35，s 0.00442 g mL 10.0044CcA,1AIg35%1.93 10 2mL 115.用原子吸收光譜分析法測(cè)定鉛含量時(shí), 白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為，試計(jì)算其檢出限。gmL1質(zhì)量濃度的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)得吸光度為，連續(xù)

11、11次測(cè)得空解:D s 30.1 g mL1A30.2400120.015 g mL 1 15ng mL 116.L，的含量，以gmL1表示。用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定血漿中鋰的含量時(shí)，取4份mL血漿試樣，分別加入濃度為molL1的LiCI標(biāo)準(zhǔn)溶液L，L，L,然后用水稀釋至 mL并搖勻，用Li nm分析線測(cè)得吸光度依次為，。計(jì)算血漿中鋰0.90.80.7,0.6-0.5-A 0.4 J0.30.20.10.0 +-1cs/mg.mL-1解：已知A K(Cx Cs)，以A對(duì)Cs作圖如下(橫坐標(biāo)為鋰離子的含量當(dāng)A 0時(shí)，直線與X軸的交點(diǎn) cxcs 0.659 g mL血漿中鋰的含量為 C0659 gmL15

12、.0mL 6.59 g0.5mLmL1。nm吸收線測(cè)定血清中的鈣。配制鈣標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的濃度(單位為mmolL1)17.用火焰原子吸收法以 Ca分別為，測(cè)得吸光度分別為 0,，。取mL血清加入 mL 4三氯乙酸沉淀蛋白質(zhì)后，清液噴入火焰測(cè)得吸光度為。求血清中鈣含量為多少如果血清中含有PO43,所得結(jié)果是偏高還是偏低為什么解：已知A Kc，測(cè)定鈣的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖如下從圖上可得吸光度值為的血清中鈣的含量為2.4 mmol L 1。如果血清中含有PO43，由于與Ca2生成制備的試樣溶液每100 mL含礦石g,而制備的鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液每100 mL容量瓶中加入 mL試樣溶液和100 mL mL鉬標(biāo)解:CxaSAV

13、s0.4210.863 0.4212.00 103g/100mL 1.9 10 3g/100mL礦石中鉬的含量為1.9103g/100mL 100%1.23g/100mL0.155%。難揮發(fā)的Ca2巳07，將會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏低。18.用原子吸收法測(cè)定礦石中鉬含量。含鉬 103 g。取mL試樣溶液于100 mL容量瓶中，另一個(gè) 準(zhǔn)溶液，定容搖勻，分別測(cè)得吸光度為和，求礦石中鉬的含量。第十一章電分析化學(xué)導(dǎo)論7:解:左:Zn2+ 2e = Z n0.0592 r 2 左=Zn2 ,Zn +2lg Zn=+0.0592 lg0.1=V右:Age AgAg ,Ag0592 Ag0.799 0.0592lg

14、0.01=V0.6810.793=VE8.解：0，所以是原電池。左邊:2HA 2e? H2 2AH , H20.0592lg H左H ,H2O.。592 H=ig0.413 0.2440.0592lg H0.1690.0592lg1.4 10 3mol/lHA HHA1.4 10 3 0.1160.2154= 7.6 109.解：E右左0.9210.2443 左左0.6767V左邊：2CdX；2e? Cd4X左Cd2 ,Cd0.0592,2 lgCd2Cd24X ?CdX：K ”CdX2K穩(wěn)4Cd2XCd2CdX24K穩(wěn)XCd220.0592, CdX4,Cd -lg 42K穩(wěn)X0.67670

15、.403 00592 Ig0242K穩(wěn) 0.150K a7.0 101110-.解:2X0.8930.2443 左0.6487VCd2 ,Cd0lg Cd2Cd2X ?CdX2KspCd2Cd2Ksp20.0592 Ksp左Cdhlg亍0.64870.4030.0592 Ksp lg 2 0.02Ksp 2.0 10 12第十二章電位分析法10. (1)E=E右-E左=E +RT/ZFlnF(3+/Fe 2+-Esce=+(2)E=E右-E左=E+RT/ZFInZrf+-EscE=+(3)l3-+2e=3EsExE=E右-E 左=E+RT/ZFIn3+/l -EAg/Agci =+12.解：E

16、=E右-E 左= EAg2CrO42lgCrO42-ESCE = EAg2CrO/Ag+2 P(CrQ)-EsCE代入數(shù)字得：=+2 P(CrC4)解得：P (CrO4)=13. 解: E EpH EAg/AgCIK-0.0592 pHK-0.0592 pHspHxpHs 70.0592K-0.0592 pHx4.006 0.20940.28060.059214.解：EEcu 2Esce琴汽Esce0.0592 pMgpMxpMs2 Es Ex0.0592lg 3.25 10 320.124 0.0860.05923.7717.解：依題意有：(1) 當(dāng) aNa+=L 時(shí)，B=67mv= 當(dāng) a

17、K+=L 時(shí)，E2=113mv=E=K+ ( ak+Kk+. Na+ n/aNa+)又因?yàn)椋簄=1，a=1所以：E1=K+ ( Kk+. Na+ aNa+)=E2=K+ (ak+)=得：E=E1E2=(K+，Na+aNa+)/ak=|得：Kk+. Na+=1Ka1100%k ,Na Na(2) 誤差二aK=%第十三章電解與庫(kù)倫分析法7 解：AgAg , Ag0.0592lgAgAgCu0.7990.0592lg0.01Cu2 ,Cu0.3370.0592, c 2 -lg Cu0.0592 , crlg2AgQ Ag CuAg先析出(2)Ag析出完全時(shí)電位為:Ag Ag ,Ag 0.0592l

18、g Ag 10 5 Ag0.799 0.0592lg 0.01 1050Q Ag Cu8.解:Q AgAgCuCu十 2和Cu可完全分離。陰極控制電位在或之間Cu2 ,Cu0.3370.0592 c 2 -lg Cu0.0592, c, c -lg0.1 0CuSn0.0592, c.Sn2 ,Sn2 lg 0.10.05920.136 Ig0.1SnQ CuSn陰極上Cu先析出Cu析出完全時(shí)，陰極電位為：0.0592, c. “5CuCu2 ,Cu -lg O.110Cu=60.0592 +02CuSnCu和Sn可完全分離陰極電位控制在或之間，即可完全分離 Cu和Sn。. . kt9.解：I

19、t itgi00.232.5010 k6001.72710 3CtC0gi0KtCttkggC0Tlg0.01% 2316s 38.6min10.解：Q it20 156018000cmcuQZFgM180002 96485 63.546 5.93gmcl18000Cl22 9648535.453 26.61gMci2限制了測(cè)定的靈敏度。12.0 卩 A, m2/3 1/61.601/6c10.解：已知iD于是12.0(605n；2/3 1/6)2(605 2 60 0.2009.60 10 卄第十四章極譜法與伏安法1. 極譜分析與普通電解分析有哪些相同和不同之處 答：相同點(diǎn)：都是電軍過(guò)程，需

20、要外加電壓才能進(jìn)行.極譜分析是控制電極電位的電解分析過(guò)程.不同點(diǎn)：(1) 所用電極不同極譜分析使用一個(gè)通常是面積很小的滴汞電極，另一個(gè)通常是面積很大的飽和甘汞電極，而一般電解 分析都使用二個(gè)面積大的電極。(2) 電解條件的特殊性極譜分析的溶液是靜止的，以利產(chǎn)生濃差極化，且加入了大量的支持電解質(zhì)，而電解分析是在攪拌的 溶液中進(jìn)行.(3) 極譜分析是利用被測(cè)物質(zhì)所產(chǎn)生的氧化還原電流的強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行定量而電解分析是將被測(cè)離子還原 為金屬或氧化為金屬氧化物，最后稱重進(jìn)行定量.(4) 極譜分析是一種微量成份的分析方法，而電解分析是一種常量成份的分析方法.2. 極限擴(kuò)散電流主要受哪些因素的影響在進(jìn)行定量分析時(shí)

21、，怎樣消除這些影響 解：影響極限擴(kuò)散電流的主要因素有下面幾項(xiàng)：(1)滴汞電極毛細(xì)管特性的影響汞的流速和汞滴滴下的時(shí)間都會(huì)影響擴(kuò)散電流，即汞柱高度影響擴(kuò)散 電流.一般來(lái)說(shuō)，汞柱高度每增加1cm，擴(kuò)散電流大約增加2%.因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持汞柱的高度不變.(2) 溶液組分的影響擴(kuò)散電流隨擴(kuò)散系數(shù)的增加而增加，而溶液的組份不同，其粘度也不同，并且 粘度小，被測(cè)物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)就越大在分析中，試液和標(biāo)準(zhǔn)溶液組份力求一致.(3) 溫度的影響從擴(kuò)散電流方程式可知，擴(kuò)散電流與擴(kuò)散系數(shù)D有關(guān)，而D受溫度的影響較大在 嚴(yán)格的條件下，一般使用恒溫裝置在實(shí)際分析中，試液和標(biāo)準(zhǔn)溶液的溫度相近，故可以不考慮溫度的影響.6.說(shuō)明

22、極譜法中使用滴汞電極的優(yōu)缺點(diǎn)。 答：極譜法中使用滴汞電極的優(yōu)點(diǎn)： 汞滴的不斷下滴，電極表面吸附雜質(zhì)少，表面經(jīng)常保持新鮮，測(cè)定的數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。 氫在汞上的超電位比較大，滴汞電極的電位負(fù)到 V (vs SCE還不會(huì)有氫氣析出，這樣在酸性溶液中也可進(jìn)行極譜分析。 許多金屬可以和汞形成汞齊，降低了這些金屬離子在滴汞電極上的還原電位，使之更易電解析出。 汞易提純。能夠得到高純度的汞，是保證極譜法具有很好的重現(xiàn)性和準(zhǔn)確度的重要條件之一。 極譜法中使用滴汞電極的缺點(diǎn)： 汞易揮發(fā)且有毒。 汞能被氧化，滴汞電極不能用于比甘汞電極正的電位。 滴汞電極上的殘余電流較大，n=2, c= -1= L-1, i605nD1/2m2/312. 解: (1)將所給數(shù)據(jù)列表，已知id 3.24 A編號(hào)項(xiàng)目123456&e(vs SCE)平均擴(kuò)散電流i(A)lg idiig : iE deE1/2Edei 或nF因?yàn)镋1/2其中采用最小二乘法,E0得到RTnFr r 1/2,n fsDaIn 1/2faDsE de0.4170.0291lg-,Ri0.9992I id iIg (或I貝U n=