儀器分析計(jì)算例題

1、儀器分析計(jì)算例題集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)化工作小組 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#第二章氣相色譜分析例1 :在一根90米長(zhǎng)的毛細(xì)管色譜柱上測(cè)得各組分保留時(shí)間：正十四烷；正十五烷；正 十六烷。計(jì)算色譜柱的死時(shí)間及載氣平均速度。解：方法一：同系物保留值之間存在以下關(guān)系:以(4一)代替4可推導(dǎo)出:將正十四烷、正十五烷、正十六烷的保 (4(川+1)RS) (4(川)4(一1)tNI = 4.40 min載氣的平均流速u = L/tM,即31.9xl5.6-21.952留時(shí)間代入公式:G =min 得(31.9 21.95) (21.95 15.6)u = 90x100/ (4.40 x

2、 60)cm / s = 34.09cm / s方法二：直接用甲烷測(cè)定死時(shí)間。即以甲烷的保留時(shí)間作為死時(shí)間。例2 ：在一根2m長(zhǎng)的色譜柱上，A、B、C、三組分的保留時(shí)間分別為、；峰寬分別為、。另測(cè)得甲烷的保留時(shí)間為。求：(1) A、B、C組分的調(diào)整保留時(shí)間；(2) A與B、B與C組分的相對(duì)保留時(shí)間；(3) A、B、C組分的容量因子；(4) A、B、C組分的有效塔板數(shù)和塔板高度；(5) A與B、B與C組分的分離度；解：4(1) =4-切第三章高效液相色譜分析例1 ：高效液相色譜法分離兩個(gè)組分，色譜柱長(zhǎng)30cmo已知在實(shí)驗(yàn)條件下，色譜柱對(duì)組分2的柱效能為26800m1,死時(shí)間切=1.5min 組分

3、的保留時(shí)間% =4.15 min, q, =4.55 min 計(jì)算:(1) 兩組分在固定相中的保留時(shí)間gg；(2) 兩組分的分配比kk2.選擇性因子乙1：(4)兩組分的分離度&并判斷兩個(gè)組分是否完全分離。解：- tM =(4.15-1.50) min = 2.65 min因?yàn)?tR+ k) tR=tR-(4) 30cm長(zhǎng)色譜柱的理論塔板數(shù)n為根據(jù)分離度/? = Xx4 k2 + 1因R>,故兩分組已完全分離。例2 ：已知a、b兩分組的相對(duì)保留值rB A =1.1解：根據(jù)斤=16用(W )2及厶二HxnI D A 可求得 n = 16xl.52 x1.12= 4356因此，所需色譜

4、柱長(zhǎng)第四章電位分析法例1: 25°C時(shí)，用氯電極測(cè)定含鹽番茄汁中的CL含量。取番茄汁測(cè)得電動(dòng)勢(shì)為，若向其中加入L的NaCl溶液，再測(cè)電動(dòng)勢(shì)為。計(jì)算每升番茄汁中所 含C1-的毫克數(shù)。AE解：CACtlO-lf1例2: 25°C時(shí)，用LC/+溶液電位滴定LS/?2+溶液。用Pt電極（正極）和飽和甘汞電極（負(fù)極）組成電池，計(jì)算：（2）化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)電池的電動(dòng)勢(shì);加入C/+時(shí)的電動(dòng)勢(shì)。已知= 0.24U尬心=161卩撿皿+"1刃1x1.61+2x0.15” 廠解：冷崔點(diǎn)二仃2心0.637U(2) Sn2+ + 2Ce4+ t S/i4+ + 2C產(chǎn)溶液中Sn2+ 量：20.

5、00xO.lOOmmo/ = 2.00mmol加入 Ce4* 量：10.00x0.100加加引=1.00伽o/ 余S2+量:(2.00 -1.00 / 2)mmol -1,50mmol 生成S/?4+量：0.500加加o/用S/?+/S/?+電對(duì)計(jì)算，第五章伏安分析法 例1 :用極譜法測(cè)定MgCh溶液中的微量Cd?+取試液，加入明 膠，用水稀釋至50ml,通N2 5minlOmin后記錄極譜圖，得波高 50“4。另取試液，加入mlCd2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，混合均勻，再按上述測(cè)定步驟同樣處理，記錄極 譜圖，波高為90“4.計(jì)算試樣中CcP十的含量。解：根據(jù)極譜法的定量公式，擴(kuò)散電流(即極譜波高)與Cd2

6、+的 濃度成正比:id =kc樣品加標(biāo)前：g = 50“A,C = Cxmg / mL樣品加標(biāo)后：ij, = 90/zA解以下方程組得：得試樣中的Cd"的含量Cx=mL例2 ：用陽(yáng)極溶出伏安法測(cè)定水樣中的Pb2Cd2Cu2+含量。取 水樣，加入到盛有支持電解質(zhì)溶液的電解池中，通N2 2min,富集 lmin,靜置30秒后將工作電極的電位向正方向掃描，測(cè)得Pb2+ ,Cd2+ ,Cu2+的溶出峰高分別為12mm, 26mm, 18mmo在上 述溶液中加入Pb2+(10.00mg / L),CJ2+(2.00mg / L), Cw2+(5.00mg / L)的標(biāo)準(zhǔn) 溶液，同樣進(jìn)行富集和溶

7、出，測(cè)量到溶出峰的峰高分別為 20mm, 45mm, 32mm,計(jì)算水樣中的 Pb2 ,Cd2+,Cu2 的含量。 解：根據(jù)溶出伏安法的定量公式，溶出峰電流(即溶出峰高)與 被測(cè)離子濃度成正比:h = kc設(shè)被測(cè)離子的濃度為C, mg/L,則加 標(biāo)前電解池中被測(cè)離子濃度：C=Cx400/500g/Z>加標(biāo)后電解池中被測(cè)離子濃度：C2 = Cx X 4.00 / 50.0 + CV / 50.0h kc；,1分別將Pb2Cd2Cu2+加標(biāo)前后的溶出峰高h(yuǎn)2 = kc212 / 20mm, 26 / 45mm. 18 / 32mm,標(biāo)準(zhǔn)濃度10.00加g / L.2.00mg / L,5.0

8、0mg / L加標(biāo)體積代入方程組，解 得:水樣中的P0的含量:0.375加g/厶；Cd2+的含量：7.65xl0_2mg/LC/+的含量：016巾坍/厶.第六章庫(kù)倫分析法例1 :用鉗電極電解CuC?2溶液，通過(guò)的電流為20A,電解時(shí)間為15min. 計(jì)算陰極上析出銅和陽(yáng)極上析岀氯的質(zhì)量。解：設(shè)陰極析出銅和陽(yáng)極析出氯都是唯一產(chǎn)物。陰極反應(yīng)Cu2+ + 2e t Cu陽(yáng)極反應(yīng)2C/ 2e> Cl2已知 MCi( = 63.55g / mol,Ma, = 70.90g / molnF63.55x20x15x602x96487g=5.928g例2 ：稱取Cd和Zn的試樣，溶解后，用汞陰極使Cd和

9、Zn分別從氨性溶 液中析出。當(dāng)陰極電位控制在（Vs,SCE）,僅析出Cd。在該電位下電流中 止時(shí)，氫氧庫(kù)侖計(jì)析岀氣體（21°C,）.調(diào)節(jié)陰極電位至（Vs,SCE）,使在 ZQ+陰極析出。電解結(jié)束后，庫(kù)侖計(jì)又增加了氣體。計(jì)算試樣中Zn和Cd 的含量。（已知在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每庫(kù)侖電量析出氫氧混合氣體的體積是.M CJ =mol, M Zn=mo）解：電解Cd時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，庫(kù)侖計(jì)析出的氫氧混合氣體的體積為析岀Cd時(shí)，消耗的電量為電解Zn時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下。庫(kù)倫計(jì)析出的氫氧混合氣體體積為析出Zn時(shí)，消耗的電量為Q% = 27.7 / 0.1739C = 159.3C第七章原子發(fā)射光譜例1簡(jiǎn)述下列

10、術(shù)語(yǔ)的含義：（1）電磁波譜（2）發(fā)射光譜（3）吸收光譜（4）熒光光譜解：（1）電磁波譜一一電磁輻射是一種高速度通過(guò)空間傳播的光量子流， 它既有粒子性質(zhì)又有波動(dòng)性質(zhì)。電磁輻射按波長(zhǎng)順序排列稱為電磁波譜。（2）發(fā)射光譜物質(zhì)的原子、離子或分子得到能量，使其由低能態(tài)或基 態(tài)激發(fā)至高能態(tài)，當(dāng)其躍遷回到低能態(tài)或基態(tài)而產(chǎn)生光譜稱為發(fā)射光譜。（3）吸收光譜一一當(dāng)輻射通過(guò)氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)的原子、離 子或分子將吸收與其內(nèi)能變化相對(duì)應(yīng)的頻率而由低能態(tài)或基態(tài)激發(fā)至較高 的能態(tài)。這種因?yàn)閷?duì)輻射的選擇性吸收而得到的光譜稱為吸收光譜。（4）熒光光譜激發(fā)態(tài)原子或分子通過(guò)無(wú)輻射躍遷回較低的激發(fā)態(tài)，然 后再以輻射躍遷

11、的形式回到基態(tài)或直接以輻射躍遷回到基態(tài)通過(guò)這種形 式獲得的光譜稱為熒光光譜。例2 ：激發(fā)原子和分子中的價(jià)電子產(chǎn)生紫外可見(jiàn)光譜需要激發(fā)能量為。問(wèn) 其相應(yīng)的波長(zhǎng)范圍是多少E生因?yàn)?所以同理；激發(fā)能量為 因此，激發(fā)的能量為的相應(yīng)波長(zhǎng)范圍是15528257A 例3 ：鈉原子在火焰中被激發(fā)時(shí).當(dāng)它由3P激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)3S便輻射黃 光，試計(jì)算此光的激發(fā)電位。（以eV為單位）5896 xlO-8處 6.62X10-X3X10-3.37x10%)所以E= (eV)第八章原子吸收光譜分析例1 :原子吸收光譜法測(cè)定元素M時(shí)，由未知試樣溶液得到的吸光度讀數(shù)為，而在9ml未知液中加入1ml濃度為100mg/L的M標(biāo)

12、準(zhǔn)溶液后，混合溶 液在相同條件下測(cè)得的吸光度為求未知試樣中M的濃度是多少£_4 CV+CV解：根據(jù) m 尸 將數(shù)據(jù)代入解得c* = 9.8加g / L例2 :在選定的最佳實(shí)驗(yàn)條件下。用火焰原子吸收分光度法測(cè) 0.50/g / mL鎂溶液.測(cè)得透光率為用此法測(cè)定某試樣中鎂的含量（約為%）,若取樣量約為。現(xiàn)有10ml, 50ml和25Oml3個(gè)容量瓶，選擇哪個(gè)容量瓶最合適（控制吸光度在范圍內(nèi)）e Cx0.00440.50x0.0044 nnI/ xS = 0.0055(“g ml 1 /l%吸收)A-lg 0.400吸光度相應(yīng)的濃度范圍為叫0.5x0.005%xl06因?yàn)?c = F =

13、V0.5 X 0.005% X106所以 V =ml "32ml10.19即配置試樣溶液的體積應(yīng)在33ml -132ml才能滿足測(cè)定的要求。因此選擇50ml的容量瓶最合適。第九章紫外吸收光譜例1：稱取維生素C溶于100ml L的硫酸溶液中，取定容至100ml后，用 石英比色皿在245nm波長(zhǎng)處測(cè)得吸光度值為，已知吸光系數(shù)a=560Lg- 1cm1o計(jì)算樣品中維生素C的質(zhì)量百分?jǐn)?shù).解：因?yàn)锳 = abc所以 C -Al db = 0.551/ (560xl)g / ml = 9.84x 104g / L維生素百分含量C = (9.84 x 10-4 x 100 / 2) x 100 x

14、 1 O'3 / 0.0500x100% = 9.84% 例2:用雙硫腺萃取光度法測(cè)定樣品中的含銅量準(zhǔn)確稱取試樣，溶解后定容 至100ml,從中移取10ml顯色并定容至25ml。用等體積的氯仿萃取一 次，設(shè)萃取率為90%,有機(jī)相在最大吸收波長(zhǎng)處用1cm比色皿測(cè)得其吸光度為已知雙硫腺銅配合物在該波長(zhǎng)下的摩爾吸光系數(shù)為Xi。銅的原子量為. 試計(jì)算試樣中銅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。解：氯仿溶液中銅的濃度為等體積萃取且萃取率為90%o那么定容為25ml體積內(nèi)水相中銅的濃度為：顯色時(shí)是將試樣處理成100ml試液。從中移取10ml顯色定容至25mlo因此原試液中銅的濃度為故樣品中銅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為第十章紅外吸收

15、光譜分析例1 ：已知二硫化碳分子中C=S鍵的力常數(shù)為10N/cmt試計(jì)算它的伸縮 振動(dòng)吸收峰的頻率。解:由公式7 = 1302 /XV u例 2 :已知（jc_h = 2920cm-1,求初=?解：根據(jù)公式b =因?yàn)镠和D為同位素。CH和CD鍵的力常數(shù)相等，即kc-H kcD所以玉蟲 bc-HK-h第十一章核磁共振波譜分析例1 :用60MHz的核磁共振儀 測(cè)得TMS （四甲基硅烷）和化合物中某質(zhì)子的吸收頻率差為420H乙如果使用200MHz的儀器。測(cè)它們之間的頻率差為多少此數(shù)據(jù)說(shuō)明什么 = xl06 = xlO6解：由式v0v0所以 Ay = -v0/106 8 = - 420 . X106 = 7.00ppm °60xl06所以 Av = 7.00x 200xlO6 /106/z = 1400Hz此數(shù)據(jù)說(shuō)明儀器的磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，儀器的分辨率越高。例2:試計(jì)算在的磁場(chǎng)中下列各核的共振頻率:'H、叱、嚇、"P （7/、叱、®F、的磁場(chǎng)旋比/分別為2.68xio8?-1-1.6.37x107TT2.52x108T_1 3一1 1.08x10*7 $1）