儀器分析課后習題答案1

1、課后習題答案第一章：緒論稱為這種方法對該物質(zhì)的檢出限。第三章光學分析法導(dǎo)論1.解釋下列名詞：原子光譜和分子光譜； 統(tǒng)計權(quán)重和簡并度； 禁戒躍遷和亞穩(wěn)態(tài)；分子熒光、磷光和化學發(fā)光;(1)(3)(5)(7)(2)(4)(6)(8)原子發(fā)射光譜和原子吸收光譜; 分子振動光譜和分子轉(zhuǎn)動光譜; 光譜項和光譜支項； 拉曼光譜。1.解釋下列名詞:（1 ）儀器分析和化學分析；（2 ）標準曲線與線性范圍；（3）靈敏度、精密度、準確度和檢出限。答：（1）儀器分析和化學分析：以物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理化學性質(zhì)（光、電、熱、磁等）為基礎(chǔ)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(zhì)化學反應(yīng)為

2、基礎(chǔ)的分析方法。（2）標準曲線與線性范圍：標準曲線是被測物質(zhì)的濃度或含量與儀器響應(yīng)信號的關(guān)系曲線；標準曲線的直 線部分所對應(yīng)的被測物質(zhì)濃度（或含量）的范圍稱為該方法的線性范圍。（3）靈敏度、精密度、準確度和檢出限：物質(zhì)單位濃度或單位質(zhì)量的變化引起響應(yīng)信號值變化的程度，稱 為方法的靈敏度；精密度是指使用同一方法，對同一試樣進行多次測定所得測定結(jié)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；某一方法在給定的置信水平上可 以檢出被測物質(zhì)的最小濃度或最小質(zhì)量，答：（1）由原子的外層電子能級躍遷產(chǎn)生的光譜稱為原子光譜；由分子的各能級躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子 光譜。（

3、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108 s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； 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。2J+ 1個不同的支（3 ）由能級簡并引起的概率權(quán)重稱為統(tǒng)計權(quán)重；在磁場作用下，同一光譜支項會分裂成 能級，2J+ 1稱為能級的簡并度。由分子在不同的轉(zhuǎn)動能級間躍遷產(chǎn)生的光譜（4）由分子在振動能級間躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子振動光譜; 稱為分子轉(zhuǎn)動光譜。（5）不符合光譜選擇定則的躍遷叫禁戒躍遷；若

4、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)。（6）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n 2S 1 l；把J值不同的光譜項稱為Ljj。光譜支項，表示為n 2 S 1（7）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。化學發(fā)光是化學反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物受反 應(yīng)釋放的化學能激發(fā)而產(chǎn)生的光輻射。（8）入射光子與溶液中試樣分子間的非彈性碰撞引起能量

5、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)）30031S031Sd單13s13 P1（激發(fā)態(tài)）31133P233P2二5133P13033Po103131P1單3第四章 原子發(fā)射光譜1.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

6、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.分析下列試樣應(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（Sn0.x%）；(3)人發(fā)中Cu、Mn、Zn、Cd、Pb的定量分析。（2）低壓交流電弧光源；（3）光源。（5）答：（1）直流電弧光源；光源；（5）電感耦合等離子體（ICP）1200 mm 1,12.已知光柵刻痕密度為 的倒線色散率。暗箱物鏡的焦距為低壓交流電弧光源；（4）電感耦合等離子體（ICP）1m,求使用一級和二級衍射光譜時，光柵光譜儀解：已知 DdldKf，f 1m， b Kfb1200 mm 1，代入公式可得鋼中的猛（Mn 0.0x%0.X% ）

7、； （4）污水中的Cr Cu、Fe Pb、V的定量分析;13.某光柵光譜儀的光柵刻痕密度為 該光譜儀能否將解：R klb50 mm 2400 mm 11.2105K 1，D0.833 nm mm 1 ； K 2， D 0.417 nm mm 12400 mm1，光柵寬度為50 mm，求此光譜儀對一級光譜的理論分辨率。Nb nm 與Al nm兩譜線分開為什么(309.418 309.271) nm1.2 10522.6 10 3nm(309.418 309.271) nm 0.147 nm該光譜儀不能將這兩條譜線分開。14.某光柵光譜儀的光柵刻痕密度為2000 mm1，光柵寬度為50 mm，f

8、m，試求:（1 ）當cos 1時，該光譜儀二級光譜的倒線色散率為多少（2）若只有30 mm寬的光柵被照明，二級光譜的分辨率是多少（3）在波長560 nm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)Kfb2 0.65m(2)RKIb230 mm2000 mm(3)RKIb250 mm2000 mm1時,cos2000mm 11 1.2 1051 2.0 105560 nm2.0 1052.8 10 3 nm。15.用標準加入法測定SiO2中微量鐵的質(zhì)量分數(shù)時，以Fe nmFe加入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WFe/ %10.385 nm mm為分析線

9、，Si nm為內(nèi)標線。標準系列中SiO2中Fe得質(zhì)量分數(shù)。解：標準加入法的定量關(guān)系式為R A(Cx cs)，以R對cs作圖如下當工作曲線與橫坐標相交時,0，此時cxcs，從圖上可得出cx0.0018%。第五章原子吸收與原子熒光光譜法11.計算火焰溫度2000 K時,Banm譜線的激發(fā)態(tài)與基態(tài)原子數(shù)的比值。已知gi /go 3。解:Eihc 4.1361015eV 3.0 1010cms12.24eV553.56 nmNiN?gig。ex p(+)3 exp (2.24eV)51)8.618 10 5eV K 12000 K6.81 1013.某原子吸收分光光度計的單色器的倒線色散率為 和mm，

10、求相應(yīng)的光譜通帶寬度是多少nmmm1，狹縫寬度分別為mm、 mm、 mm、 mm解：已知 W D S，分別代入 D和S值可求得光譜通帶寬度W 分別為 0.08nm , 0.16 nm ,0.24nm , 0.32 nm , 0.40nm。14.為檢查原子吸收光譜儀的靈敏度，以2 gmL1的Be標準溶液,計算其靈敏度為多少解：靈敏度用特征濃度表示為Be nm的吸收線測得透射比為 35，s 0.00442 g mL 10.0044CcA,1AIg35%1.93 10 2mL 115.用原子吸收光譜分析法測定鉛含量時, 白值的標準偏差為，試計算其檢出限。gmL1質(zhì)量濃度的鉛標準溶液測得吸光度為，連續(xù)

11、11次測得空解:D s 30.1 g mL1A30.2400120.015 g mL 1 15ng mL 116.L，的含量，以gmL1表示。用標準加入法測定血漿中鋰的含量時，取4份mL血漿試樣，分別加入濃度為molL1的LiCI標準溶液L，L，L,然后用水稀釋至 mL并搖勻，用Li nm分析線測得吸光度依次為，。計算血漿中鋰0.90.80.7,0.6-0.5-A 0.4 J0.30.20.10.0 +-1cs/mg.mL-1解：已知A K(Cx Cs)，以A對Cs作圖如下(橫坐標為鋰離子的含量當A 0時，直線與X軸的交點 cxcs 0.659 g mL血漿中鋰的含量為 C0659 gmL15

12、.0mL 6.59 g0.5mLmL1。nm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)17.用火焰原子吸收法以 Ca分別為，測得吸光度分別為 0,，。取mL血清加入 mL 4三氯乙酸沉淀蛋白質(zhì)后，清液噴入火焰測得吸光度為。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：已知A Kc，測定鈣的標準曲線圖如下從圖上可得吸光度值為的血清中鈣的含量為2.4 mmol L 1。如果血清中含有PO43，由于與Ca2生成制備的試樣溶液每100 mL含礦石g,而制備的鉬標準溶液每100 mL容量瓶中加入 mL試樣溶液和100 mL mL鉬標解:CxaSAV

13、s0.4210.863 0.4212.00 103g/100mL 1.9 10 3g/100mL礦石中鉬的含量為1.9103g/100mL 100%1.23g/100mL0.155%。難揮發(fā)的Ca2巳07，將會使測定結(jié)果偏低。18.用原子吸收法測定礦石中鉬含量。含鉬 103 g。取mL試樣溶液于100 mL容量瓶中，另一個 準溶液，定容搖勻，分別測得吸光度為和，求礦石中鉬的含量。第十一章電分析化學導(dǎo)論7:解:左:Zn2+ 2e = Z n0.0592 r 2 左=Zn2 ,Zn +2lg Zn=+0.0592 lg0.1=V右:Age AgAg ,Ag0592 Ag0.799 0.0592lg

14、0.01=V0.6810.793=VE8.解：0，所以是原電池。左邊:2HA 2e? H2 2AH , H20.0592lg H左H ,H2O.。592 H=ig0.413 0.2440.0592lg H0.1690.0592lg1.4 10 3mol/lHA HHA1.4 10 3 0.1160.2154= 7.6 109.解：E右左0.9210.2443 左左0.6767V左邊：2CdX；2e? Cd4X左Cd2 ,Cd0.0592,2 lgCd2Cd24X ?CdX：K ”CdX2K穩(wěn)4Cd2XCd2CdX24K穩(wěn)XCd220.0592, CdX4,Cd -lg 42K穩(wěn)X0.67670

15、.403 00592 Ig0242K穩(wěn) 0.150K a7.0 101110-.解:2X0.8930.2443 左0.6487VCd2 ,Cd0lg Cd2Cd2X ?CdX2KspCd2Cd2Ksp20.0592 Ksp左Cdhlg亍0.64870.4030.0592 Ksp lg 2 0.02Ksp 2.0 10 12第十二章電位分析法10. (1)E=E右-E左=E +RT/ZFlnF(3+/Fe 2+-Esce=+(2)E=E右-E左=E+RT/ZFInZrf+-EscE=+(3)l3-+2e=3EsExE=E右-E 左=E+RT/ZFIn3+/l -EAg/Agci =+12.解：E

16、=E右-E 左= EAg2CrO42lgCrO42-ESCE = EAg2CrO/Ag+2 P(CrQ)-EsCE代入數(shù)字得：=+2 P(CrC4)解得：P (CrO4)=13. 解: E EpH EAg/AgCIK-0.0592 pHK-0.0592 pHspHxpHs 70.0592K-0.0592 pHx4.006 0.20940.28060.059214.解：EEcu 2Esce琴汽Esce0.0592 pMgpMxpMs2 Es Ex0.0592lg 3.25 10 320.124 0.0860.05923.7717.解：依題意有：(1) 當 aNa+=L 時，B=67mv= 當 a

17、K+=L 時，E2=113mv=E=K+ ( ak+Kk+. Na+ n/aNa+)又因為：n=1，a=1所以：E1=K+ ( Kk+. Na+ aNa+)=E2=K+ (ak+)=得：E=E1E2=(K+，Na+aNa+)/ak=|得：Kk+. Na+=1Ka1100%k ,Na Na(2) 誤差二aK=%第十三章電解與庫倫分析法7 解：AgAg , Ag0.0592lgAgAgCu0.7990.0592lg0.01Cu2 ,Cu0.3370.0592, c 2 -lg Cu0.0592 , crlg2AgQ Ag CuAg先析出(2)Ag析出完全時電位為:Ag Ag ,Ag 0.0592l

18、g Ag 10 5 Ag0.799 0.0592lg 0.01 1050Q Ag Cu8.解:Q AgAgCuCu十 2和Cu可完全分離。陰極控制電位在或之間Cu2 ,Cu0.3370.0592 c 2 -lg Cu0.0592, c, c -lg0.1 0CuSn0.0592, c.Sn2 ,Sn2 lg 0.10.05920.136 Ig0.1SnQ CuSn陰極上Cu先析出Cu析出完全時，陰極電位為：0.0592, c. “5CuCu2 ,Cu -lg O.110Cu=60.0592 +02CuSnCu和Sn可完全分離陰極電位控制在或之間，即可完全分離 Cu和Sn。. . kt9.解：I

19、t itgi00.232.5010 k6001.72710 3CtC0gi0KtCttkggC0Tlg0.01% 2316s 38.6min10.解：Q it20 156018000cmcuQZFgM180002 96485 63.546 5.93gmcl18000Cl22 9648535.453 26.61gMci2限制了測定的靈敏度。12.0 卩 A, m2/3 1/61.601/6c10.解：已知iD于是12.0(605n；2/3 1/6)2(605 2 60 0.2009.60 10 卄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相同和不同之處 答：相同點：都是電軍過程，需

20、要外加電壓才能進行.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(chǎn)生濃差極化，且加入了大量的支持電解質(zhì)，而電解分析是在攪拌的 溶液中進行.(3) 極譜分析是利用被測物質(zhì)所產(chǎn)生的氧化還原電流的強度來進行定量而電解分析是將被測離子還原 為金屬或氧化為金屬氧化物，最后稱重進行定量.(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行定量分析時

21、，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(yīng)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(zhì)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.(3) 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(guān)，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

22、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： 汞滴的不斷下滴，電極表面吸附雜質(zhì)少，表面經(jīng)常保持新鮮，測定的數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。 氫在汞上的超電位比較大，滴汞電極的電位負到 V (vs SCE還不會有氫氣析出，這樣在酸性溶液中也可進行極譜分析。 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還原電位，使之更易電解析出。 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： 汞易揮發(fā)且有毒。 汞能被氧化，滴汞電極不能用于比甘汞電極正的電位。 滴汞電極上的殘余電流較大，n=2, c= -1= L-1, i605nD1/2m2/312. 解: (1)將所給數(shù)據(jù)列表，已知id 3.24 A編號項目123456&e(vs SCE)平均擴散電流i(A)lg idiig : iE deE1/2Edei 或nF因為E1/2其中采用最小二乘法,E0得到RTnFr r 1/2,n fsDaIn 1/2faDsE de0.4170.0291lg-,Ri0.9992I id iIg (或I貝U n=