化學(xué)專業(yè)2006級《儀器分析》期末試卷A答案

化學(xué)專業(yè)2006級《儀器分析》期末試卷A答案一、填空題（20%）1、色譜法相對保留值的特點，只與柱溫及固定相性質(zhì)有關(guān)，與其它色譜操作條件無關(guān)。2、在液相色譜中，為了提高分離效率，縮短分析時間，應(yīng)采用梯度淋洗裝置。3、高效毛細(xì)管電泳在技術(shù)上采取了兩項重要改進，一是采用了0.05mm內(nèi)徑的毛細(xì)管，二是采用了高達數(shù)千伏的電壓。4、光分析法是指基于電磁輻射能量與待測物質(zhì)相互作用后所產(chǎn)生的輻射信號與物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)關(guān)系所建立起來的分析方法；光分析法的三個基本過程是（1）能源提供能量、（2）能量與被測物之間的相互作用和（3）產(chǎn)生信號。5、請指出下列化合物中的C—H伸縮振動譜帶（V）的大致范圍：A、CH3CH2CH=CH2的V=CH在3040~3010cm-i；B、CH3CH2C≡CH的V≡ch在~3300加-1；C、「『多的VAr-H在3030cm-ι。6、產(chǎn)生紅外吸收光譜需要滿足的兩個條件是輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量和輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。7、甘汞電極半電池的組成是HgIHg2Cl2（S）IKCl；跨越玻璃膜內(nèi)外兩個溶液之間產(chǎn)生的電位差，2 2^^*稱為膜電位。8、色譜分析操作條件的選擇重點，應(yīng)從樣品中難分離物質(zhì)對的定量分離和分析時間這兩方面來考慮；9、下面兩個異構(gòu)體吸收紫外光波長不相同，一為235nm，另一為275nm，請根據(jù)伍德沃德規(guī)則給予歸屬:化合物Illl的吸收波長應(yīng)為23￡nm；化合物π∣∣ | |的吸收波長應(yīng)為275nm。二、選擇題（20%）1、AES是指（B） A、原子吸收光譜；B、原子發(fā)射光譜；C、核磁共振波譜；D、差熱分析；E、分子熒光光譜。2、在電化學(xué)分析中，經(jīng)常被測量的電學(xué)參數(shù)有：（A、B、C、D）A、電動勢；B、電流；C、電導(dǎo)；D、電量；E、電容。3、范弟姆特方程式主要說明（B、C、E）A、板高的概念；B、色譜蜂擴張；C、柱效率降低的因素；D、組分在兩相間的分配情況； E、色譜分離操作條件的選擇。4、俄國植物學(xué)家茨維特（TSWettM.）在研究植物色素的成分時所采用的色譜方法是屬于（D）A、氣-液色譜； B、氣-固色譜；C、液-液色譜；D、液-固色譜；E、紙上色譜。5、下列說法哪些是正確的？（A、C、E）A、分子熒光波長永遠(yuǎn)大于激發(fā)光波長；B、分子熒光波長永遠(yuǎn)小于激發(fā)光波長；C、分子熒光波長與激發(fā)光波長無關(guān)；D、最長的熒光波長與最長的激發(fā)光波長相對應(yīng)；E、最短的熒光波長與最長的激發(fā)光波長相對應(yīng)。6、下列說法哪個是錯誤的？（C）A、分子熒光光譜的最短波長和激發(fā)波長的最長波長相對應(yīng)；B、吸收光譜中躍遷能量最小的與熒光光譜中發(fā)射能最大的相對應(yīng)；C、最長的熒光波長與最長的激發(fā)光波長相對應(yīng)；D、分子熒光光譜波長與激發(fā)光波長無關(guān)；E、分子熒光光譜波長永遠(yuǎn)長于激發(fā)光波長。7、涉及色譜過程熱力學(xué)和動力學(xué)兩方面因素的是（B）A、保留值；B、分離度； C、相對保留值；D、峰面積；E、半峰寬。8、在發(fā)射光譜分析中，具有低干擾、高精度、低檢測限和大線形范圍的光源是（D）A、直流電弧；B、低壓交流電?。籆、高壓火花；D、電感偶合等離子體；E、激光顯微光源。9、在下面各種振動模式中，不產(chǎn)生紅外吸收帶者是（A、C）A、乙炔分子中的-C≡C—對稱伸縮振動；B、乙醚分子中C—O—C不對稱伸縮振動；C、CO2分子中C—O—C對稱伸縮振動；D、H2O分子中的∕o?對稱伸縮振動；E、HCl分子中的H—Cl鍵伸縮振動。2 HH10、有一種烯烴，如用紅外光譜的指紋區(qū)判斷其雙鍵位置是否在末端，主要依據(jù)的譜帶是：（A、B）A、~990cm-1； B、~910cm-1； C、~960 cm-1； D、~890cm-1； E、~830cm-1。三、問答和計算題（47%）1、在一定條件下，兩個組分的調(diào)整保留時間分別為85秒和100秒，要達到完全分離，即R=1.5。計算需要多少塊有效塔板。若填充柱的塔板高度為0.1cm，柱長是多少？。（7分）解： r21=100/85=1.18n有效=16R2[r21/（r21—1）]2=16×1.52×（1.18/0.18）2=1547（塊）L有效=n有效H有效=1547×0.1=155Cm即柱長為1.55米時，兩組分可以得到完全分離。2、丙酮在乙醇中于366nm處的摩爾吸光系數(shù)的對數(shù)值為2.75Lcm-1mol-1,使用1.5cm的樣品池，若透光率大于10%且小于90%，試計算可以使用的丙酮濃度范圍。（5分）解：比爾定律A=εbc=-IgT，已知在366nm處lgε=2.75，貝Uε=102.75=562.3（Cm-Imol-1）使用1.5Cm的樣品池，若透光率為10%，丙酮濃度c為-lg0.1∕562.3×1.5=1.18x10-3（mol/L）若透光率為90%，丙酮濃度C=-lg0.9∕562.3x1.5=5.42x10-5（mol/L）所以，可以使用的丙酮濃度范圍是：5.42x10-5mol/L?1.18x10-3mol/L。3、CO的紅外光譜在2170cm-1有一吸收峰，計算CO的鍵力常數(shù)。（5分）1 1 .T k解：由：V=-=——=1307Jk=2170卜2兀CYμ\μ生封上必可,21702 4708900 12X16SC有：鍵力常數(shù)k= χμ= X =17.213702 1876900 12+164、當(dāng)色譜柱溫為150℃時，其范?弟姆特方程中的常數(shù)A=0.08cm，B=0.15cm2?s，C=0.03s，這根柱子的最佳流速為多少？所對應(yīng)的最小塔板高度為多少？（7分）答：對速率方程H=A+B/u+CU求導(dǎo)得:dHdu—B+C=0u2最佳流速U=—=,°>§=2.2(Cm/S)

optYC00.03代入”=A+B/u+C?u得：最小板高H =A+2、BC=0.08+2√0.15X0.03=0.21(cm)min5、設(shè)待測元素和內(nèi)標(biāo)元素含量分別為C和c0,分析線和內(nèi)標(biāo)線的強度分別為I和I0,b和b0分別為分析線和內(nèi)標(biāo)線的自吸收系數(shù)，請根據(jù)光譜定量分析的基本關(guān)系式（I=acb）導(dǎo)出內(nèi)標(biāo)法光譜定量分析的基本關(guān)系式并說明采用內(nèi)標(biāo)法的原因。（7分）解：根據(jù)光譜定量分析的基本關(guān)系式，對分析線和內(nèi)標(biāo)線分別有：I=acbI=acbIacb 1 0 00則其相對強度R為：R=—=T一=αcbIacb上式中，a=a1∕a0c0b，在內(nèi)標(biāo)元素含量端和實驗條件一定時，a為定值，對上式取對數(shù)可得：lgR=lgI=blgC+lga就是內(nèi)標(biāo)法光譜定量分析的基本關(guān)系式。由光譜定量分析的基本關(guān)系式I=acb可知，常數(shù)a是與試樣的蒸發(fā)、激發(fā)過程和試樣組成等因素有關(guān)的一個參數(shù)；常數(shù)b是自吸系數(shù)，當(dāng)譜線強度不大、沒有自吸時，b=1；反之，有自吸時，b<1,而且自吸越大，b值越小。所以，只有在嚴(yán)格控制實驗條件一定的情況下，在一定的待測元素含量的范圍內(nèi)，a和b才是常數(shù)，I與C之間才具有線性關(guān)系。但由于試樣的蒸發(fā)、激發(fā)條件，以及試樣組成、形態(tài)等的任何變化，均會使參數(shù)a發(fā)生變化，都會直接影響譜線強度。這種變化,特別是激發(fā)溫度的變化是很難控制的。因此,通常不采用測量譜線絕對強度的方法來進行光譜定量分析,而是采用譜線相對強度的方法,即上述的“內(nèi)標(biāo)法”。6、請說明色譜法塔板理論的特點和不足（7分）答：（1）當(dāng)色譜柱長度一定時,塔板數(shù)n越大（塔板高度H越?。?被測組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多,柱效能則越高,所得色譜峰越窄。（2）不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同,用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標(biāo)時,應(yīng)指明測定物質(zhì)。（3）柱效不能表示被分離組分的實際分離效果,當(dāng)兩組分的分配系數(shù)K相同時,無論該色譜柱的塔板數(shù)多大,都無法分離。（4）塔板理論無法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下柱效不同的實驗結(jié)果,也無法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。7、簡述激光拉曼光譜的基本原理。（3分）答：光與物質(zhì)分子作用產(chǎn)生方向改變且有能量交換的非彈性碰撞（Raman散射），用Raman散射光與入射光頻率差即Raman位移AV來進行定性、定量分析的方法。8、簡述毛細(xì)管區(qū)帶電泳（CZE）分離機理。（6分）答：電場作用下,柱中出現(xiàn)：電泳現(xiàn)象和電滲流現(xiàn)象。帶電粒子的遷移速度=電泳和電滲流兩種速度的矢量和。正離子：兩種效應(yīng)的運動方向一致,在負(fù)極最先流出；中性粒子無電泳現(xiàn)象,受電滲流影響,在陽離子后流出；陰離子：兩種效應(yīng)的運動方向相反，V電滲流>ν電泳時,陰離子在負(fù)極最后流出,在這種情況下,不但可以按類分離,除中性粒子外,同種類離子由于受到的電場力大小不一樣也同時被相互分離。四、結(jié)構(gòu)解析題（13%）1、有一化合物C10H16由紅外光譜證明有雙鍵和異丙基存在，其紫外光譜λmax=231nm（ε=9000），此化合物加氫只能吸收2摩爾H2,確定其結(jié)構(gòu)。（4分）解：①計算不飽和度Q=3；兩個雙鍵；共軛，可加一分子氫②可能的結(jié)構(gòu)為：I?I1II1I Jl③λmaχ=231nm， 1 1 X ,LmaX ABCD④計算λmax：由λmax=λ基+∑niλ∕ 即λmax=非稠環(huán)二烯6力）+2X烷基取代+環(huán)外雙鍵計算得：A，232nm；B，273nm；C，268nm；268nm。所以，該化合物的結(jié)構(gòu)為A。2、某未知物分子式為C8H7N室溫下為固體，熔點29℃，測得其紅外光譜如下圖所示，試推測其結(jié)構(gòu)式。（9分）T%Z53 4S 6 7 8 9 10Il1213U151f該紅外光譜中，3030cm-1的吸收峰是苯環(huán)上的=C-H伸縮振動引起的。1607cm-1、1508cm-1的吸收峰是苯環(huán)骨架C=C伸縮振動引起的。817cm-1說明苯環(huán)上發(fā)生了對位取代?？沙醪酵茰y是一個芳香族化合物，其基本結(jié)構(gòu)單元為一?-。結(jié)合不飽和度為6,并考慮到分子式為C8H7N，不難看出除苯環(huán)外（不飽和度等于6），只可能再含有一個C≡N叁鍵。2217cm-1吸收峰，位于叁鍵和累積雙鍵的特征吸收區(qū)。從該峰的強度看，是一強峰，它不可能是C≡C的伸縮振動吸收，因為C≡C的吸收一般較弱；從它的位置看，不可能是丙二烯基C=C=C和異氰的-N+≡C-基等的吸收，因為它們的吸收峰位置應(yīng)低于2217cm-1。但有可能是