化學(xué)專業(yè)2006級(jí)《儀器分析》期末試卷A答案

化學(xué)專業(yè)2006級(jí)《儀器分析》期末試卷A答案一、填空題（20%）1、色譜法相對(duì)保留值的特點(diǎn)，只與柱溫及固定相性質(zhì)有關(guān)，與其它色譜操作條件無(wú)關(guān)。2、在液相色譜中，為了提高分離效率，縮短分析時(shí)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(xiàng)重要改進(jìn)，一是采用了0.05mm內(nèi)徑的毛細(xì)管，二是采用了高達(dá)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(cè)物質(zhì)相互作用后所產(chǎn)生的輻射信號(hào)與物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)關(guān)系所建立起來(lái)的分析方法；光分析法的三個(gè)基本過(guò)程是（1）能源提供能量、（2）能量與被測(cè)物之間的相互作用和（3）產(chǎn)生信號(hào)。5、請(qǐng)指出下列化合物中的C—H伸縮振動(dòng)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(gè)條件是輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)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(gè)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(diǎn)，應(yīng)從樣品中難分離物質(zhì)對(duì)的定量分離和分析時(shí)間這兩方面來(lái)考慮；9、下面兩個(gè)異構(gòu)體吸收紫外光波長(zhǎng)不相同，一為235nm，另一為275nm，請(qǐng)根據(jù)伍德沃德規(guī)則給予歸屬:化合物Illl的吸收波長(zhǎng)應(yīng)為23￡nm；化合物π∣∣ | |的吸收波長(zhǎng)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(cè)量的電學(xué)參數(shù)有：（A、B、C、D）A、電動(dòng)勢(shì)；B、電流；C、電導(dǎo)；D、電量；E、電容。3、范弟姆特方程式主要說(shuō)明（B、C、E）A、板高的概念；B、色譜蜂擴(kuò)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(guó)植物學(xué)家茨維特（TSWettM.）在研究植物色素的成分時(shí)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(shuō)法哪些是正確的？（A、C、E）A、分子熒光波長(zhǎng)永遠(yuǎn)大于激發(fā)光波長(zhǎng)；B、分子熒光波長(zhǎng)永遠(yuǎn)小于激發(fā)光波長(zhǎng)；C、分子熒光波長(zhǎng)與激發(fā)光波長(zhǎng)無(wú)關(guān)；D、最長(zhǎng)的熒光波長(zhǎng)與最長(zhǎng)的激發(fā)光波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)；E、最短的熒光波長(zhǎng)與最長(zhǎng)的激發(fā)光波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)。6、下列說(shuō)法哪個(gè)是錯(cuò)誤的？（C）A、分子熒光光譜的最短波長(zhǎng)和激發(fā)波長(zhǎng)的最長(zhǎng)波長(zhǎng)相對(duì)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(duì)應(yīng)；C、最長(zhǎng)的熒光波長(zhǎng)與最長(zhǎng)的激發(fā)光波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)；D、分子熒光光譜波長(zhǎng)與激發(fā)光波長(zhǎng)無(wú)關(guān)；E、分子熒光光譜波長(zhǎng)永遠(yuǎn)長(zhǎng)于激發(fā)光波長(zhǎng)。7、涉及色譜過(guò)程熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面因素的是（B）A、保留值；B、分離度； C、相對(duì)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(cè)限和大線形范圍的光源是（D）A、直流電??；B、低壓交流電??；C、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(dòng)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(duì)稱伸縮振動(dòng)；B、乙醚分子中C—O—C不對(duì)稱伸縮振動(dòng)；C、CO2分子中C—O—C對(duì)稱伸縮振動(dòng)；D、H2O分子中的∕o?對(duì)稱伸縮振動(dòng)；E、HCl分子中的H—Cl鍵伸縮振動(dòng)。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(wèn)答和計(jì)算題（47%）1、在一定條件下，兩個(gè)組分的調(diào)整保留時(shí)間分別為85秒和100秒，要達(dá)到完全分離，即R=1.5。計(jì)算需要多少塊有效塔板。若填充柱的塔板高度為0.1cm，柱長(zhǎng)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(zhǎng)為1.55米時(shí)，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(duì)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(jì)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(jì)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(shí)，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(duì)應(yīng)的最小塔板高度為多少？（7分）答：對(duì)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(cè)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(qiáng)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(qǐng)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(shuō)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(duì)分析線和內(nèi)標(biāo)線分別有：I=acbI=acbIacb 1 0 00則其相對(duì)強(qiáng)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(shí)驗(yàn)條件一定時(shí)，a為定值，對(duì)上式取對(duì)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(guò)程和試樣組成等因素有關(guān)的一個(gè)參數(shù)；常數(shù)b是自吸系數(shù)，當(dāng)譜線強(qiáng)度不大、沒(méi)有自吸時(shí)，b=1；反之，有自吸時(shí)，b<1,而且自吸越大，b值越小。所以，只有在嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件一定的情況下，在一定的待測(cè)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(huì)使參數(shù)a發(fā)生變化，都會(huì)直接影響譜線強(qiáng)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(cè)量譜線絕對(duì)強(qiáng)度的方法來(lái)進(jìn)行光譜定量分析,而是采用譜線相對(duì)強(qiáng)度的方法,即上述的“內(nèi)標(biāo)法”。6、請(qǐng)說(shuō)明色譜法塔板理論的特點(diǎn)和不足（7分）答：（1）當(dāng)色譜柱長(zhǎng)度一定時(shí),塔板數(shù)n越大（塔板高度H越?。?被測(cè)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(shí),應(yīng)指明測(cè)定物質(zhì)。（3）柱效不能表示被分離組分的實(shí)際分離效果,當(dāng)兩組分的分配系數(shù)K相同時(shí),無(wú)論該色譜柱的塔板數(shù)多大,都無(wú)法分離。（4）塔板理論無(wú)法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下柱效不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,也無(wú)法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。7、簡(jiǎn)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(lái)進(jìn)行定性、定量分析的方法。8、簡(jiǎn)述毛細(xì)管區(qū)帶電泳（CZE）分離機(jī)理。（6分）答：電場(chǎng)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(yùn)動(dòng)方向一致,在負(fù)極最先流出；中性粒子無(wú)電泳現(xiàn)象,受電滲流影響,在陽(yáng)離子后流出；陰離子：兩種效應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方向相反，V電滲流>ν電泳時(shí),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(chǎng)力大小不一樣也同時(shí)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(jì)算不飽和度Q=3；兩個(gè)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(jì)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(jì)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(diǎn)29℃，測(cè)得其紅外光譜如下圖所示，試推測(cè)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(dòng)引起的。1607cm-1、1508cm-1的吸收峰是苯環(huán)骨架C=C伸縮振動(dòng)引起的。817cm-1說(shuō)明苯環(huán)上發(fā)生了對(duì)位取代?？沙醪酵茰y(cè)是一個(gè)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(gè)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(qiáng)度看，是一強(qiáng)峰，它不可能是C≡C的伸縮振動(dòng)吸收，因?yàn)镃≡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?yàn)樗鼈兊奈辗逦恢脩?yīng)低于2217cm-1。但有可能是