劉約權(quán)儀器分析課后習(xí)題答案

1、第1章 緒 論 1.1 內(nèi)容提要1.1.1 基本概念分析化學(xué)研究物質(zhì)的組成、含量、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的科學(xué)。化學(xué)分析是利用化學(xué)反應(yīng)及其計(jì)量關(guān)系進(jìn)行分析測定的一類分析方法。儀器分析則是以物質(zhì)的物理性質(zhì)或物理化學(xué)性質(zhì)及其在分析過程中所產(chǎn)生的分析信號(hào)與物質(zhì)的內(nèi)在關(guān)系為基礎(chǔ)，并借助于比較復(fù)雜或特殊的現(xiàn)代儀器，對待測物質(zhì)進(jìn)行定性、定量及結(jié)構(gòu)分析和動(dòng)態(tài)分析的一類分析方法。準(zhǔn)確度指多次測定的平均值與真值（或標(biāo)準(zhǔn)值）之間的符合程度。常用相對誤差Er來描述，其值越小，準(zhǔn)確度越高。式中，x為樣品多次測定的平均值；為真值（或標(biāo)準(zhǔn)值）。精密度指在相同條件下用同一方法對同一樣品進(jìn)行多次平行測定結(jié)果之間的符合程度。誤差測量值與真

2、實(shí)值之差。偏差測量值與平均值之差。用來衡量精密度的高低。為了說明分析結(jié)果的精密度，以測量結(jié)果的平均偏差和相對平均偏差表示。單次測量結(jié)果的偏差，用該測量值與其算術(shù)平均值之差來表示。 標(biāo)準(zhǔn)偏差 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差指標(biāo)準(zhǔn)偏差在平均值中所占的比例，常用或RSD表示： 靈敏度儀器分析方法的靈敏度是只待測組分單位濃度或單位質(zhì)量的變化所引起測定信號(hào)值的變化程度，以b表示。 檢出限即檢出下限，是指某一分析方法在給定的置信度可以檢出待測物質(zhì)的最小濃度（或最小質(zhì)量），以D表示。 標(biāo)準(zhǔn)曲線是待測物質(zhì)的濃度或含量與儀器響應(yīng)（測定）信號(hào)的關(guān)系曲線。一元線性回歸法把反映物質(zhì)濃度c儀器響應(yīng)信號(hào)的測量值之間關(guān)系的一組相關(guān)的分析數(shù)據(jù)

3、，用一元線性回歸方程（）表示出來的方法，其中：， 式中，b為回歸系數(shù)，即回歸直線的斜率；為直線的截距；為濃度（或含量）的平均值；為響應(yīng)信號(hào)測量值的平均值。相關(guān)系數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度所對應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)測量值與濃度之間線性關(guān)系好壞程度的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，通常以相關(guān)系數(shù)來表征。樣品的采集從大量的不均勻的待測物質(zhì)中采集能代表全部待測物質(zhì)的分析樣品的過程。樣品的制備樣品得粉碎、混勻、縮分的過程，稱為樣品的制備。樣品的提取采用適當(dāng)?shù)娜軇┖头椒?，將樣品中不同成分從中分離出來的過程，稱為提取。樣品的消解把難溶或難解離的化合物的待測樣品轉(zhuǎn)化為便于測定的物質(zhì)稱為樣品的消解。樣品的純化在測定之前，除掉樣品中雜質(zhì)的操作。樣品的濃縮

4、在測定前出去過多的溶劑，提高待測組分濃度的過程稱為濃縮。樣品的衍生是用化學(xué)反應(yīng)將某種儀器分析方法無法測定的待測組分定量的轉(zhuǎn)化為另一種可以分析測定的化合物（衍生物）的過程稱為樣品的衍生。微波壓力釜消解法將樣品放于壓力釜消解容器內(nèi)，加入消解試劑，密封后置于專用微波爐內(nèi)在一定的功率擋進(jìn)行消解的方法。具有大批量、快速消解和轉(zhuǎn)化的優(yōu)點(diǎn)。1.1.2 基本內(nèi)容1.儀器分析法分類光分析法利用待測組分的光學(xué)性質(zhì)(如光的發(fā)射、吸收、散射、折射、衍射、偏振等)進(jìn)行分析測定的一種儀器分析方法，其理論基礎(chǔ)是物理光學(xué)、幾何光學(xué)和量子光學(xué)。電化學(xué)分析法利用待測組分在溶液中的電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析測定的一種儀器分析方法，其理論基

5、礎(chǔ)是電化學(xué)和化學(xué)熱力學(xué)。分離分析法利用物質(zhì)中各組分間的溶解能力、親和能力、吸附和解吸能力、滲透能力、遷移速率等性能方面的差異，先分離后分析測定的一類儀器分析方法，其主要理論基礎(chǔ)是化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)。其他分析法利用熱學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行測定的儀器分析方法。其中最主要的有質(zhì)譜法(MS)，利用帶電粒子質(zhì)荷比的不同進(jìn)行分離、測定的分析方法。另外，還有熱分析法、動(dòng)力學(xué)分析法、中子活化法、光聲光譜分析法和電子能譜分析法等等。2. 儀器分析在高等教育中的應(yīng)用儀器分析一直是我國高?；瘜W(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課，伴隨著科技的不斷飛速發(fā)展及各學(xué)科的交叉滲透，儀器分析越來越受到重視并逐漸擴(kuò)展應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域，成為目

6、前高?；瘜W(xué)系、生物系、醫(yī)藥系、食品系的必修課及其他相關(guān)專業(yè)的選修課。3. 儀器分析方法的重要評價(jià)指標(biāo)精密度，準(zhǔn)確度，靈敏度，選擇性，標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性及線性范圍，檢出限。4. 儀器分析樣品的預(yù)處理步驟樣品的采集與制備，樣品的提取與消解，樣品的純化與濃縮，樣品的衍生化。5. 計(jì)算機(jī)在儀器分析中的應(yīng)用利用計(jì)算機(jī)模擬儀器分析實(shí)驗(yàn)(即可以節(jié)省試劑，又可與防止環(huán)境污染，尤其是可以模擬一些人不能直接操作的實(shí)驗(yàn))，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，提高儀器分析方法的準(zhǔn)確度、靈敏度、選擇性、降低檢出限；利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；利用計(jì)算機(jī)建立儀器工作站；利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲取儀器分析相關(guān)信息數(shù)據(jù)等。1.2 思考題與習(xí)題解答1. 現(xiàn)代儀器

7、分析法有何特點(diǎn)？它與化學(xué)分析方法有何不同？答：儀器分析與化學(xué)分析相比，具有如下特點(diǎn)：(1)靈敏度高；(2)操作簡便，分析速度快；(3)選擇性好；(4)樣品用量少；(5)用途廣；(6)相對誤差較大。2. 現(xiàn)代儀器分析主要有哪些分析方法？請用列圖表的方法進(jìn)行總結(jié)。答：列圖表如下：分析方法基本原理理論基礎(chǔ)包含的分析方法光分析法利用待測組分的光學(xué)性質(zhì)(如光的發(fā)射、吸收、散射、折射、衍射、偏振等)物理光學(xué)、幾何光學(xué)、量子光學(xué)吸收光譜法、發(fā)射光譜法、散射光譜法以及旋光(偏振)法、折射(光)法、比濁法、光導(dǎo)纖維傳感法、X射線及電子衍射法電化學(xué)分析法利用待測組分在溶液中的電化學(xué)性質(zhì)電化學(xué)和化學(xué)熱力學(xué)電位法、極

8、譜與伏安法、電導(dǎo)法、電解法及庫侖法分離分析法利用物質(zhì)中各組分間的溶解能力、親和能力、吸附和解吸能力、滲透能力、遷移速率等性能方面的差異化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)氣相色譜法、高效液相色譜法、薄層色譜法和離子色譜法、超臨界流體色譜法、高效毛細(xì)管電泳法、毛細(xì)管電動(dòng)色譜法以及色譜-光譜、色譜-質(zhì)譜、毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜等聯(lián)用方法其他分析法利用物質(zhì)中各組分間的熱學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)以及帶電粒子的質(zhì)荷比的差異熱學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)、動(dòng)力學(xué)質(zhì)譜法、熱分析法、動(dòng)力學(xué)分析法、中子活化法、光聲光譜分析法和電子能譜法3. 評價(jià)一種儀器分析方法的主要技術(shù)指標(biāo)是什么？答：精密度，準(zhǔn)確度，靈敏度，選擇性，標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性及線性范圍

9、，檢出限。4. 微波壓力釜溶樣消解法有什么突出優(yōu)點(diǎn)？答：(1)消解反應(yīng)快速完成；(2)適用于大批樣品同時(shí)進(jìn)行消解反應(yīng)；(3)可用于各種生物樣品的消解。5. 如何利用一元線性回歸方程手工繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線？答：測定濃度(或含量)分別為c1，c2，c3，c4，c5，的標(biāo)準(zhǔn)系列所對應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)的測量值分別為A1,A2,A3,A4,A5,利用；求得a，值，過(0,a)和(,)兩點(diǎn)，在c的濃度(或含量)范圍內(nèi)作一條直線即為給定的數(shù)據(jù)組(ci,Ai)所確定的一條最為可靠的標(biāo)準(zhǔn)曲線。6. 稱取0.3511g(NH4)2SO4FeSO46H2O于500mL容量瓶中，加少量水溶解，再加入20mL1:4的H2SO4，最

10、后用蒸餾水定容，所配溶液為鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液。取V(單位：mL)鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液于50mL容量瓶中，用鄰二氮菲顯色后加蒸餾水至刻度，分別測得其吸光度列于下表：鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液V/ mL吸光度A0.0000.200.0850.400.1650.600.2480.800.3181.000.398吸取5.00mL試液，稀釋至250mL，在吸取此稀釋液2.00mL于50mL容量瓶中，與標(biāo)準(zhǔn)溶液相同條件顯色定容后，測得吸光度A=0.281。(1)試寫出該標(biāo)準(zhǔn)曲線的一元線性回歸方程，并求出試液中鐵的含量；(2)計(jì)算相關(guān)系數(shù)。已知M(NH4)2SO4FeSO46H2O=392.17gmol-1,M(Fe)=55.85 gmol-1。解：(1)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為顯色后標(biāo)準(zhǔn)溶液中鐵的濃度為鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液V/ Ml吸光度A0.000.0000.200.400.0850.400.800.1650.601.200.2480.801.600.3181.002.000