儀器分析課后習題答案1

-.z.課后習題答案：緒論解釋以下名詞：〔1〕儀器分析和化學分析；〔2〕標準曲線與線性范圍；〔3〕靈敏度、精細度、準確度和檢出限。答：〔1〕儀器分析和化學分析：以物質的物理性質和物理化學性質〔光、電、熱、磁等〕為根底的分析方法，這類方法一般需要特殊的儀器，又稱為儀器分析法；化學分析是以物質化學反響為根底的分析方法?！?〕標準曲線與線性范圍：標準曲線是被測物質的濃度或含量與儀器響應信號的關系曲線；標準曲線的直線局部所對應的被測物質濃度〔或含量〕的范圍稱為該方法的線性范圍?！?〕靈敏度、精細度、準確度和檢出限：物質單位濃度或單位質量的變化引起響應信號值變化的程度，稱為方法的靈敏度；精細度是指使用同一方法，對同一試樣進展屢次測定所得測定結果的一致程度；試樣含量的測定值與試樣含量的真實值〔或標準值〕相符合的程度稱為準確度；*一方法在給定的置信水平上可以檢出被測物質的最小濃度或最小質量，稱為這種方法對該物質的檢出限。第三章光學分析法導論解釋以下名詞：〔1〕原子光譜和分子光譜；〔2〕原子發(fā)射光譜和原子吸收光譜；〔3〕統(tǒng)計權重和簡并度；〔4〕分子振動光譜和分子轉動光譜；〔5〕禁戒躍遷和亞穩(wěn)態(tài)；〔6〕光譜項和光譜支項；〔7〕分子熒光、磷光和化學發(fā)光；〔8〕拉曼光譜。答：〔1〕由原子的外層電子能級躍遷產生的光譜稱為原子光譜；由分子的各能級躍遷產生的光譜稱為分子光譜。〔2〕當原子受到外界能量〔如熱能、電能等〕的作用時，激發(fā)到較高能級上處于激發(fā)態(tài)。但激發(fā)態(tài)的原子很不穩(wěn)定，一般約在108s內返回到基態(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；當基態(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生的原子特征的光譜稱為原子吸收光譜?！?〕由能級簡并引起的概率權重稱為統(tǒng)計權重；在磁場作用下，同一光譜支項會分裂成2J＋1個不同的支能級，2J＋1稱為能級的簡并度?！?〕由分子在振動能級間躍遷產生的光譜稱為分子振動光譜；由分子在不同的轉動能級間躍遷產生的光譜稱為分子轉動光譜?！?〕不符合光譜選擇定則的躍遷叫禁戒躍遷；假設兩光譜項之間為禁戒躍遷，處于較高能級的原子具有較長的壽命，原子的這種狀態(tài)稱為亞穩(wěn)態(tài)?！?〕用n、L、S、J四個量子數(shù)來表示的能量狀態(tài)稱為光譜項，符號為n2S1L；把J值不同的光譜項稱為光譜支項，表示為n2S1LJ?！?〕熒光和磷光都是光致發(fā)光，是物質的基態(tài)分子吸收一定波長范圍的光輻射激發(fā)至單重激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)而產生的二次輻射。熒光是由單重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷產生的光輻射，而磷光是單重激發(fā)態(tài)先過渡到三重激發(fā)態(tài)，再由三重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷而產生的光輻射?；瘜W發(fā)光是化學反響物或反響產物受反響釋放的化學能激發(fā)而產生的光輻射?！?〕入射光子與溶液中試樣分子間的非彈性碰撞引起能量交換而產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：光譜項分別為：基態(tài)31S；第一電子激發(fā)態(tài)31P和33P。原子價電子組態(tài)nLS光譜項J光譜之項多重性簡并度Mg3s2(基態(tài))30031S031S0單13s13P1(激發(fā)態(tài))31133P233P2三5133P13033P01031P131P1單3原子發(fā)射光譜何謂共振線、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)為躍遷低能級的光譜線稱為共振線；靈敏線是指元素特征光譜中強度較大的譜線，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元素含量或濃度逐漸減小時而最后消失的譜線，最后線往往就是最靈敏線；分析線是分析過程中所使用的譜線，是元素的靈敏線。5.分析以下試樣應選用何種光源？〔1〕礦石中元素的定性和半定量分析；〔2〕銅合金中的錫〔〕；〔3〕鋼中的猛〔〕；〔4〕污水中的Cr、Cu、Fe、Pb、V的定量分析；〔5〕人發(fā)中Cu、Mn、Zn、Cd、Pb的定量分析。答：〔1〕直流電弧光源；〔2〕低壓交流電弧光源；〔3〕低壓交流電弧光源；〔4〕電感耦合等離子體〔ICP〕光源；〔5〕電感耦合等離子體〔ICP〕光源。12.光柵刻痕密度為1200mm1，暗箱物鏡的焦距為1m，求使用一級和二級衍射光譜時，光柵光譜儀的倒線色散率。解：，，，代入公式可得，；，13.*光柵光譜儀的光柵刻痕密度為2400mm1，光柵寬度為50mm，求此光譜儀對一級光譜的理論分辨率。該光譜儀能否將Nb309.418nm與Al309.271nm兩譜線分開？為什么？解：<該光譜儀不能將這兩條譜線分開。14.*光柵光譜儀的光柵刻痕密度為2000mm1，光柵寬度為50mm，f0.65m，試求：〔1〕當cos1時，該光譜儀二級光譜的倒線色散率為多少？〔2〕假設只有30mm寬的光柵被照明，二級光譜的分辨率是多少？〔3〕在波長560nm時，該光譜儀理論上能完全分開兩條譜線的最小波長差是多少？解：〔1〕cos1時，〔2〕〔3〕。15.用標準參加法測定SiO2中微量鐵的質量分數(shù)時，以Fe302.06nm為分析線，Si302.00nm為內標線。標準系列中Fe參加量和分析線對測得值列于下表中，試繪制工作曲線，求試樣中SiO2中Fe得質量分數(shù)。wFe/%0R解：標準參加法的定量關系式為，以對作圖如下當工作曲線與橫坐標相交時，，此時，從圖上可得出。第五章原子吸收與原子熒光光譜法11.計算火焰溫度2000K時，Ba553.56nm譜線的激發(fā)態(tài)與基態(tài)原子數(shù)的比值。gi/g03。解：13.*原子吸收分光光度計的單色器的倒線色散率為2.0nmmm1，狹縫寬度分別為0.04mm、0.08mm、0.12mm、0.16mm和0.2mm，求相應的光譜通帶寬度是多少？解：，分別代入和值可求得光譜通帶寬度分別為，，，，。14.為檢查原子吸收光譜儀的靈敏度，以2gmL1的Be標準溶液，用Be234.86nm的吸收線測得透射比為35，計算其靈敏度為多少？解：靈敏度用特征濃度表示為15.用原子吸收光譜分析法測定鉛含量時，以0.1gmL1質量濃度的鉛標準溶液測得吸光度為0.24，連續(xù)11次測得空白值的標準偏差為0.012，試計算其檢出限。解：16.用標準參加法測定血漿中鋰的含量時，取4份0.50mL血漿試樣，分別參加濃度為0.0500molL1的LiCl標準溶液0.0L，10.0L，20.0L，30.0L，然后用水稀釋至5.00mL并搖勻，用Li670.8nm分析線測得吸光度依次為0.201，0.414，0.622，0.835。計算血漿中鋰的含量，以gmL1表示。解：，以對作圖如下(橫坐標為鋰離子的含量)當A0時，直線與*軸的交點，血漿中鋰的含量為。17.用火焰原子吸收法以Ca422.7nm吸收線測定血清中的鈣。配制鈣標準系列溶液的濃度〔單位為mmolL1〕分別為0.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，測得吸光度分別為0，0.43，0.58，0.72，0.85，1.00。取0.5mL血清參加9.5mL4三氯乙酸沉淀蛋白質后，清液噴入火焰測得吸光度為0.68。求血清中鈣含量為多少？如果血清中含有PO43，所得結果是偏高還是偏低？為什么？解：，測定鈣的標準曲線圖如下。如果血清中含有PO43，由于與Ca2生成難揮發(fā)的Ca2P2O7，將會使測定結果偏低。18.用原子吸收法測定礦石中鉬含量。制備的試樣溶液每100mL含礦石1.23g，而制備的鉬標準溶液每100mL含鉬2.00103g。取10.00mL試樣溶液于100mL容量瓶中，另一個100mL容量瓶中參加10.00mL試樣溶液和10.00mL鉬標準溶液，定容搖勻，分別測得吸光度為0.421和0.863，求礦石中鉬的含量。解：礦石中鉬的含量為。電分析化學導論7：解：左：+2e==+=-0.764+右：，所以是原電池。8.解：左邊：==9.解：左邊：10-.解：電位分析法〔1〕E=E右-E左=Eθ+RT/ZFln[Fe3+]/[Fe2+]-ESCE=〔2〕E=E右-E左=Eθ+RT/ZFln[Zn2+]-ESCE=〔3〕I3-+2e=3I-E=E右-E左=Eθ+RT/ZFln[I3+]/[I+]-EAg/AgCl=312.解：E=E右-E左=EθAg2CrO4/Ag42--ESCE=EθAg2CrO4/Ag+0.059/2P(CrO4)-ESCE代入數(shù)字得：0.386=0.446+0.059/2P(CrO4解得：P(CrO413.解：14．解：解：依題意有：(1)當aNa+=0.1000mol/L時，E1當aK+=0.1000mol/L時，E2E=K+0.059lg〔ak++Kk+，Na+·an/aNa+〕又因為：n=1，a=1所以：E1=K+0.059lg〔Kk+，Na+·aNa+E2=K+0.059lg〔ak+得：ΔE=E1-E2=0.059lg(Kk+，Na+·aNa+)/ak解得：Kk+，Na+誤差=16.6%第十三章電解與庫倫分析法7解：(2)Ag析出完全時電位為：8.解：陰極上先析出析出完全時，陰極電位為：+0Cu和Sn可完全別離0.159V之間，即可完全別離Cu和Sn。9.解：10.解：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一樣和不同之處？答：一樣點：都是電解過程，需要外加電壓才能進展．極譜分析是控制電極電位的電解分析過程．不同點：(1)所用電極不同極譜分析使用一個通常是面積很小的滴汞電極，另一個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，以利產生濃差極化，且參加了大量的支持電解質，而電解分析是在攪拌的溶液中進展．(3)極譜分析是利用被測物質所產生的氧化復原電流的強度來進展定量．而電解分析是將被測離子復原為金屬或氧化為金屬氧化物，最后稱重進展定量．(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.極限擴散電流主要受哪些因素的影響？在進展定量分析時，怎樣消除這些影響？解：影響極限擴散電流的主要因素有下面幾項：(1)滴汞電極毛細管特性的影響．汞的流速和汞滴滴下的時間都會影響擴散電流，即汞柱高度影響擴散電流．一般來說，汞柱高度每增加1cm，擴散電流大約增加2%．因此實驗中應保持汞柱的高度不變．(2)溶液組分的影響．擴散電流隨擴散系數(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，被測物質的擴散系數(shù)就越大．在分析中，試液和標準溶液組份力求一致．溫度的影響．從擴散電流方程式可知，擴散電流與擴散系數(shù)D有關，而D受溫度的影響較大．在嚴格的條件下，一般使用恒溫裝置．在實際分析中，試液和標準溶液的溫度相近，故可以不考慮溫度的影響．6.說明極譜法中使用滴汞電極的優(yōu)缺點。答：極譜法中使用滴汞電極的優(yōu)點：①汞滴的不斷下滴，電極外表吸附雜質少，外表經(jīng)常保持新鮮，測定的數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。②氫在汞上的超電位比擬大，滴汞電極的電位負到1.3V〔vsSCE〕還不會有氫氣析出，這樣在酸性溶液中也可進展極譜分析。③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復原電位，使之更易電解析出。④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)性和準確度的重要條件之一。極譜法中使用滴汞電極的缺點：①汞易揮發(fā)且有毒。②汞能被氧化，滴汞電極不能用于比甘汞電極正的電位。③滴汞電極上的剩余電流較大，限制了測定的靈敏度。10.解：n=2,c=0.000200mol·L-1=0.200mmol·L-1,μA,于是cm2·s-112.解：(1)將所給數(shù)據(jù)列表，編號項目123456Ede平均擴散電流i(A)因為或其中采用最小二乘法，得到(或)則n=0.029,n=2.03≈2,即電極反響的電子數(shù)為2.(2)從作圖看到，Ede與具有良好的線性關系，是典型可逆極譜波的對數(shù)分析圖，因此該電極反響是可逆的．(3)對數(shù)項為0時的電位即為半波電位，即E1/2=–〔vsSCE〕因為氧化態(tài)和復原態(tài)的活度系數(shù)與擴散系數(shù)相等，標準電位等于半波電位，所以E0=–0.417V