儀器分析課后習(xí)題答案1

-.z.課后習(xí)題答案：緒論解釋以下名詞：〔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、精細(xì)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(xué)分析是以物質(zhì)化學(xué)反響為根底的分析方法?！?〕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)曲線的直線局部所對(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?！?〕靈敏度、精細(xì)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；精細(xì)度是指使用同一方法，對(duì)同一試樣進(jìn)展屢次測(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；*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，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(jì)權(quán)重和簡(jiǎn)并度；〔4〕分子振動(dòng)光譜和分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜；〔5〕禁戒躍遷和亞穩(wěn)態(tài)；〔6〕光譜項(xiàng)和光譜支項(xiàng)；〔7〕分子熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光；〔8〕拉曼光譜。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?！?〕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108s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；當(dāng)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。〔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2J＋1個(gè)不同的支能級(jí)，2J＋1稱為能級(jí)的簡(jiǎn)并度。〔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；由分子在不同的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜?！?〕不符合光譜選擇定則的躍遷叫禁戒躍遷；假設(shè)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n2S1L；把J值不同的光譜項(xiàng)稱為光譜支項(xiàng)，表示為n2S1LJ?！?〕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)反響物或反響產(chǎn)物受反響釋放的化學(xué)能激發(fā)而產(chǎn)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(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))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(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.分析以下試樣應(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〔〕；〔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(jí)和二級(jí)衍射光譜時(shí)，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(duì)一級(jí)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(kāi)？為什么？解：<該光譜儀不能將這兩條譜線分開(kāi)。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(dāng)cos1時(shí)，該光譜儀二級(jí)光譜的倒線色散率為多少？〔2〕假設(shè)只有30mm寬的光柵被照明，二級(jí)光譜的分辨率是多少？〔3〕在波長(zhǎng)560nm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〕cos1時(shí)，〔2〕〔3〕。15.用標(biāo)準(zhǔn)參加法測(cè)定SiO2中微量鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，以Fe302.06nm為分析線，Si302.00nm為內(nèi)標(biāo)線。標(biāo)準(zhǔn)系列中Fe參加量和分析線對(duì)測(cè)得值列于下表中，試?yán)L制工作曲線，求試樣中SiO2中Fe得質(zhì)量分?jǐn)?shù)。wFe/%0R解：標(biāo)準(zhǔn)參加法的定量關(guān)系式為，以對(duì)作圖如下當(dāng)工作曲線與橫坐標(biāo)相交時(shí)，，此時(shí)，從圖上可得出。第五章原子吸收與原子熒光光譜法11.計(jì)算火焰溫度2000K時(shí)，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(jì)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)溶液，用Be234.86nm的吸收線測(cè)得透射比為35，計(jì)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(cè)定鉛含量時(shí)，以0.1gmL1質(zhì)量濃度的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)得吸光度為0.24，連續(xù)11次測(cè)得空白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.012，試計(jì)算其檢出限。解：16.用標(biāo)準(zhǔn)參加法測(cè)定血漿中鋰的含量時(shí)，取4份0.50mL血漿試樣，分別參加濃度為0.0500molL1的LiCl標(biāo)準(zhǔn)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(cè)得吸光度依次為0.201，0.414，0.622，0.835。計(jì)算血漿中鋰的含量，以gmL1表示。解：，以對(duì)作圖如下(橫坐標(biāo)為鋰離子的含量)當(dāng)A0時(shí)，直線與*軸的交點(diǎn)，血漿中鋰的含量為。17.用火焰原子吸收法以Ca422.7nm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〕分別為0.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，測(cè)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(zhì)后，清液噴入火焰測(cè)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(jié)果是偏高還是偏低？為什么？解：，測(cè)定鈣的標(biāo)準(zhǔn)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(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。制備的試樣溶液每100mL含礦石1.23g，而制備的鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液每100mL含鉬2.00103g。取10.00mL試樣溶液于100mL容量瓶中，另一個(gè)100mL容量瓶中參加10.00mL試樣溶液和10.00mL鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容搖勻，分別測(cè)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(xué)導(dǎo)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(dāng)aNa+=0.1000mol/L時(shí)，E1當(dāng)aK+=0.1000mol/L時(shí)，E2E=K+0.059lg〔ak++Kk+，Na+·an/aNa+〕又因?yàn)椋簄=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(kù)倫分析法7解：(2)Ag析出完全時(shí)電位為：8.解：陰極上先析出析出完全時(shí)，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(diǎn)：都是電解過(guò)程，需要外加電壓才能進(jìn)展．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，且參加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)展．(3)極譜分析是利用被測(cè)物質(zhì)所產(chǎn)生的氧化復(fù)原電流的強(qiáng)度來(lái)進(jìn)展定量．而電解分析是將被測(cè)離子復(fù)原為金屬或氧化為金屬氧化物，最后稱重進(jìn)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(kuò)散電流主要受哪些因素的影響？在進(jìn)展定量分析時(shí)，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．?dāng)U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．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)：①汞滴的不斷下滴，電極外表吸附雜質(zhì)少，外表經(jīng)常保持新鮮，測(cè)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(fù)到1.3V〔vsSCE〕還不會(huì)有氫氣析出，這樣在酸性溶液中也可進(jìn)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(fù)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(zhǔn)確度的重要條件之一。極譜法中使用滴汞電極的缺點(diǎn)：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(cè)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(hào)項(xiàng)目123456Ede平均擴(kuò)散電流i(A)因?yàn)榛蚱渲胁捎米钚《朔?，得?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(guān)系，是典型可逆極譜波的對(duì)數(shù)分析圖，因此該電極反響是可逆的．(3)對(duì)數(shù)項(xiàng)為0時(shí)的電位即為半波電位，即E1/2=–〔vsSCE〕因?yàn)檠趸瘧B(tài)和復(fù)原態(tài)的活度系數(shù)與擴(kuò)散系數(shù)相等，標(biāo)準(zhǔn)電位等于半波電位，所以E0=–0.417V