儀器分析(第三版)魏培海課后習(xí)題參考答案全本(高教出版社)

#第一章紫外-可見分光光度法習(xí)題答案1.(4)2.(3)3.(2)4.(1)5.(3)6.(3)7.(2)8.(4)吸光度(透光率)，波長(頻率)波長、狹縫寬度、吸光度值(有色物的形成)、溶液的pH、顯色劑用量、顯色反應(yīng)時間、溫度、有色化合物的穩(wěn)定性、掩蔽干擾A=kc(或吸光度與濃度呈正比)石英紅移藍(lán)移答：分子具有不同的特征能級，當(dāng)分子從外界吸收能量后，就會發(fā)生相應(yīng)的能級躍遷。同原子一樣，分子吸收能量具有量子化特征。記錄分子對電磁輻射的吸收程度與波長的關(guān)系就可以得到吸收光譜。答：從化學(xué)鍵的性質(zhì)考慮，與有機化合物分子的紫外－可見吸收光譜有關(guān)的電子為：形成單鍵的電子，形成雙鍵的電子以及未成鍵的n電子。電子躍遷主要包括：→*，n→*，→*和n→*等躍遷類型。→*和n→*所需能量較小，吸收波長大多落在紫外和可見光區(qū)，是紫外－可見吸收光譜的主要躍遷類型。四種主要躍遷類型所需能量大小順序為：n→*→*n→*→*。答：能夠使化合物分子的吸收峰波長向長波長方向移動的雜原子基團稱為助色團，例如CH4的吸收峰波長位于遠(yuǎn)紫外區(qū)，小于150nm，但是當(dāng)分子中引入-OH后，甲醇的正己烷溶液吸收波長位移至177nm，-OH起到助色團的作用。當(dāng)在飽和碳?xì)浠衔镏幸牒墟I的不飽和基團時，會使這些化合物的最大吸收波長位移至紫外及可見光區(qū)，這種不飽和基團稱為生色團。例如，CH2=CH2的最大吸收波長位于171nm處，而乙烷則位于遠(yuǎn)紫外區(qū)。答：摩爾吸光系數(shù)的顯著差別，是區(qū)別π→π*躍遷和n→π*躍遷的方法之一。n→π*躍遷的摩爾吸光系數(shù)比較小，一般為10～100L·mol-1·cm-1，比π→π*躍遷小2～3個數(shù)量級。溶劑效應(yīng)也可以區(qū)分區(qū)別π→π*躍遷和n→π*躍遷。隨著溶劑極性增加，π→π*躍遷的吸收波長變大（紅移），n→π*躍遷的吸收波長變?。ㄋ{(lán)移）。答：朗伯-比耳吸收定律：當(dāng)一束平行單色光垂直通過溶液時，溶液對光的吸收程度與溶液濃度和液層厚度的乘積成正比。數(shù)學(xué)表達(dá)式：Akbc式中k為比例常數(shù)，與溶液性質(zhì)、溫度和入射光波長有關(guān)；b為液層厚度，單位為cm；c為溶液的濃度。朗伯-比耳吸收定律偏離的原因：（1）朗伯-比耳吸收定律的局限性：定律假設(shè)吸收粒子間無相互作用，因此僅在稀溶液的情況下適用，高濃度溶液（通常c>0.01mol·L-1）由于粒子之間的相互影響，會發(fā)生偏離。（2）非單色入射光引起的偏離。（3）溶液本身發(fā)生化學(xué)變化引起的偏離。答：首先光源不同，紫外用氫燈或氘燈，而可見用鎢燈，因為二者發(fā)出的光的波長范圍不同。從單色器來說，如果用棱鏡做單色器，則紫外必須使用石英棱鏡，可見則石英棱鏡或玻璃棱鏡均可使用，而光柵則二者均可使用，這主要是由于玻璃能吸收紫外光的緣故。從吸收池來看，紫外只能使用石英吸收池，而可見則玻璃、石英均可使用，原因同上。從檢測器來看，可見區(qū)一般使用氧化銫光電管，它適用的波長范

圍為625-1000nm，紫外用銻銫光電管，其波長范圍為200-625nmπ→π*躍遷21.解：Abc,而AlgTlgTbclg0.501.010521.5104Lmol1cm22.解：clgTbc1lg0.200120001.005.82105molL1c2lg0.650120001.001.56105molL1故范圍為:1.56×10-5～5.82×10-5（mol·Ｌ-1）23.解：Abc,而AlgTlgTbclg0.3001.701052.01.54104Lmol1cmlgTbc24．解：Abc待測溶液中鐵的濃度為：3.911053.9110550.010356wFe0.500100%溶液稀釋一cA 0.4340 3.91105molLb1.11041.0AlgTT100.21560.9%0.022%倍后A0.4300.2152第二章紅外吸收光譜法習(xí)題答案1.(1)2.(3)3.(3)4.(3)5.(3)6.(1)7.(2)8.(4)9.(4)10.(2)對稱伸縮振動反對稱伸縮振動面內(nèi)變形面外變形Ar-H伸縮C=C伸縮(苯的骨架)Ar-H變形吸收峰的位置強度形狀基團頻率區(qū)指紋區(qū)221答：條件:激發(fā)能與分子的振動能級差相匹配,同時有偶極矩的變并非所有的分子振動都會產(chǎn)生紅外吸收光譜，具有紅外吸收活性，只有發(fā)生偶極矩的變化時才會產(chǎn)生紅外光譜。17.答：(1)17.答：(1)對稱與反對稱伸縮振動；(2)面內(nèi)彎曲振動；(3)面外asHHCasHHC彎曲振動答：能代表基團存在，并有較高強度的吸收譜帶稱為基團頻率。影響基團頻率的因素有內(nèi)因和外因兩個方面：內(nèi)因：(1)電效應(yīng)，包括誘導(dǎo)、共扼、中介效應(yīng)；(2)氫鍵；(3)振動耦合等。外因：試樣狀態(tài)，測試條件，溶劑效應(yīng)，制樣方法等。答：在IR光譜中，頻率位于1350-650cm-1的低頻區(qū)稱為指紋區(qū)。指紋區(qū)的主要價值在于表示整個分子的特征，因而適用于與標(biāo)準(zhǔn)譜圖或已知物譜圖的對照，以得出未知物與已知物是否相同的準(zhǔn)確結(jié)論，任何兩個化合物的指紋區(qū)特征都是不相同的。答：由于1H，2H的相對原子質(zhì)量不同，所以其伸縮振動頻率會發(fā)生變化。C1HCl3中，μ=12x1/(12+1)=0.9237C2HCl3中，μ=12x2/(12+2)=1.714,由于與u平方根成反比，故氘代氯仿中，C-2H鍵振動頻率會向低波數(shù)位移。21.解：1k，1304k(cm1)2cuuu(CO)6.86u(CCl)8.97(CO)130412.16.861732(cm1) (CO)13043.48.97803(cm1)22.解：1304k(cm1)O-H的折合質(zhì)量u16(161)0.94121042.77(cm1)2所以：k1042.7713040.94127.21(Ncm1)23.解：后者分子中存在-C=O，在1700cm-1附近會有一強吸收帶，而前者則無此特征峰。24．解：H3C--CN25.解：CH3CH2OH26.解：-COOH第三章原子吸收光譜分析法習(xí)題答案1.(4)2.(1)3.(4)4.(1)5.(1)6.(3)7.(3)8.(1)9.(2)10.(4)11.(3)自然寬度多普勒變寬壓力變寬銳線原子背景連續(xù)原子干燥灰化原子化凈化答：當(dāng)有一能量等于Ee的特定波長的光通過含有基態(tài)原子的蒸汽時，基態(tài)原子就吸收該輻射的能量而躍遷到激發(fā)態(tài)，引起入射光強度的變化產(chǎn)生原子吸收光譜。答：在使用銳線光源時，光源發(fā)射線半寬度很小，并且發(fā)射線與吸收線的中心頻率一致。這時發(fā)射線的輪廓可看作一個很窄的矩形，即峰值吸收系數(shù)Kn在此輪廓內(nèi)不隨頻率而改變，吸收只限于發(fā)射線輪廓內(nèi)。這樣，求出一定的峰值吸收系數(shù)即可測出一定的原子濃度。答：(1)加入消電離劑(即比Ca電離電位低的金屬鹽類例如KCl)(2)加入釋放劑Sr或La等；加入保護劑如EDTA、8-羥基喹啉等。答：因為火焰原子化器有下列缺點：(1)火焰原子化器霧化效率低(10％左右)；(2)霧化的氣溶膠被大量載氣稀釋；(3)基態(tài)原子蒸氣在光程中滯留時間短。石墨爐原子化器有下列優(yōu)點：(1)不存在霧化與稀釋問題；(2)基態(tài)原子蒸氣在石墨爐中的滯留時間長，相對濃度大(原子化時停氣)。答：銳線光源是發(fā)射線半寬度遠(yuǎn)小于吸收線半寬度的光源，如空心陰極燈。在使用銳線光源時，光源發(fā)射線半寬度很小，并且發(fā)射線與吸收線的中心頻率一致。這時發(fā)射線的輪廓可看作一個很窄的矩形，即峰值吸收系數(shù)Kn在此輪廓內(nèi)不隨頻率而改變，吸收只限于發(fā)射線

輪廓內(nèi)。這樣，求出一定的峰值吸收系數(shù)即可測出一定的原子濃度。答：在一定的濃度范圍和一定的火焰寬度條件下，當(dāng)采用銳線光源時，溶液的吸光度與待測元素濃度成正比關(guān)系，這就是原子吸收光譜定量分析的依據(jù)。常用兩種方法進(jìn)行定量分析：（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線法：該方法簡便、快速，但僅適用于組成簡單的試樣。（2）標(biāo)準(zhǔn)加入法：本方法適用于試樣的確切組分未知的情況。不適合于曲線斜率過小的情況。348921.解：hc6.6310343.001081021.解：19616nmE2.0171.602101922.解：未加標(biāo)準(zhǔn)液時 Ax0.22加標(biāo)準(zhǔn)液時Axs0.37Cs1ml5.00ugmL5.00ml1.00ugmL由計算公式C加標(biāo)準(zhǔn)液時Axs0.37Cs1ml5.00ugmL5.00ml1.00ugmL由計算公式CxAxCsAxAx0.221.01.47ug/mL0.370.22金含量:1.475.00金含量:1.475.000.50014.7ug/g23.解：Ax0.325KcxAxs0.670KcAxs0.670Kcxscx5050300105030010解得：cx0.279mg/L2.79104g/L24.略

第四章電位分析法習(xí)題答案第四章電位分析法習(xí)題答案1.(1)2.(1)3.(4)4.(4)5.(2)6.(4)總離子強度調(diào)節(jié)劑(TISAB)維持試樣與標(biāo)準(zhǔn)試液有恒定的離子活度使試液在離子選擇電極適合的pH范圍內(nèi)，避免H＋或OH－干擾使被測離子釋放成為可檢測的游離離子摻有EuF2的LaF3Ag-AgCl0.1mol/LNaCl和0.1mol/LNaF溶液參比指示電動勢答：指示電極：用來指示溶液中離子活度變化的電極，其電極電位值隨溶液中離子活度的變化而變化，在一定的測量條件下，當(dāng)溶液中離子活度一定時，指示電極的電極電位為常數(shù)。例如測定溶液pH時，可以使用玻璃電極作為指示電極，玻璃電極的膜電位與溶液pH成線性關(guān)系，可以指示溶液酸度的變化。參比電極：在進(jìn)行電位測定時是通過測定原電池電動勢來進(jìn)行的，電動勢的變化要體現(xiàn)指示電極電位的變化，因此需要采用一個電極電位恒定、不隨溶液中待測離子活度或濃度變化而變化的電極作為基準(zhǔn)，這樣的電極就稱為參比電極。例如測定溶液時，通常用飽和甘汞電極作為參比電極。答：(1)維持試樣與標(biāo)準(zhǔn)試液有恒定的離子活度；(2)使試液在離子選擇電極適合的pH范圍內(nèi)，避免H＋或OH－干擾；(3)使被測離子釋放成為可檢測的游離離子。答：能斯特方程式:E=E0Ox/Red+RT/nFlg(aOx/aRed)是電位分析的理論依據(jù)。13.解：由pHxpH13.解：由pHxpHsExEs2.303RT/F可得：(a)pH4.000.3120.209(a)pH4.000.3120.2090.0595.75同理(b)pH=1.95(c)pH=0.1714.解：E286.568.0S15.00100.5059.014cx c(10S1)1(1059.01)14.72104mol/L50.0ZiZj 115.解：相對誤差=Kij(aj) 100%6103103100%60%ai 103第五章庫侖分析法習(xí)題答案1.(2)2.(4)3.(4)化學(xué)指示劑法電位法雙指示電極電流指示法指數(shù)函數(shù)趨近于零負(fù)正不斷增大m=(Q/nF)×M答：根據(jù)法拉第電解定律，在電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量與通過該體系的電量成正比，因此可以通過測量電解時通過的電量來計算反應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量，這即為庫侖分析法的基本原理。由于在庫侖分析法中是根據(jù)通過體系的電量與反應(yīng)物質(zhì)之間的定量關(guān)系來計算反應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量的，因此必須保證電流效率 100%地用于反應(yīng)物的單純電極反應(yīng)?？梢酝ㄟ^控制電位庫侖分析和恒電流庫侖滴定兩種方式保證電流效率達(dá)到100%。答：庫侖滴定是一種建立在控制電流電解基礎(chǔ)之上的滴定分析方法。在電解過程中，于試液中加入某種特定物質(zhì)，以一定強度的恒定電流進(jìn)行電解，使之在工作電極上(陽極或陰極)電解產(chǎn)生一種試劑，此試劑與被測物質(zhì)發(fā)生定量反應(yīng)，當(dāng)被測物質(zhì)反應(yīng)完全后，用適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ甘窘K點并立即停止電解。然后根據(jù)所消耗的電量按照法拉第定律計算出被測物質(zhì)的質(zhì)量。答：在控制電位庫侖分析法中，用精密庫侖計、電子積分儀或作圖法來測定電量。在恒電流庫侖滴定中，由于電流是恒定的，因而通過精確測定電解進(jìn)行的時間及電流強度，即可計算出電量。解：根據(jù)法拉第電解定律mQM得：nF(1)mOH110317.011.76107g196487(2)mSb1103121.76.31107g296487(3)mCu110363.553.29107g296487(4)mAs2O31103197.85.13107g496487答：陰極反應(yīng)：Cu2++2e＝Cu陽極反應(yīng)：2H2O＝O2+4H++4e電解反應(yīng)：2Cu2++2H2O=4H++O2+2Cu24.75284.9mCu 63.552.320mgCu296487313.解：根據(jù)法拉第電解定律：nOH6.906020108.58105molOH19648758.581031所以：cHCl 38.58103molL110103第六章色譜分析法導(dǎo)論習(xí)題答案1.(3)2.(1)3.(2)4.(3)5.(1)6.(4)7.(3)8.(4)9.(3)10.11.(3)12.(1)答：可以說明(1)根據(jù)色譜峰的數(shù)目，可判斷樣品中所含組分的最少個數(shù)。(2)根據(jù)峰的保留值進(jìn)行定性分析。(3)根據(jù)峰的面積或高度進(jìn)行定量分析。(4)根據(jù)峰的保留值和區(qū)域?qū)挾?，判斷色譜柱的分離效能。(5)根據(jù)峰間的距離，可評價固定相及流動相是否合適。答：(1)外標(biāo)法此法的優(yōu)點是操作簡單，因而適用于工廠控制分析和自動分析；但結(jié)果的準(zhǔn)確度取決于進(jìn)樣量的重現(xiàn)性和操作條件的穩(wěn)定性。(2)內(nèi)標(biāo)法當(dāng)只需測定試樣中某幾個組份或試樣中所有組份不可能全部出峰時，可采用內(nèi)標(biāo)法。內(nèi)標(biāo)法是通過測量內(nèi)標(biāo)物與欲測組份的峰面積的相對值來進(jìn)行計算的，因而可以在一定程度上消除操作條件等的變化所引起的誤差。內(nèi)標(biāo)法的要求是：內(nèi)標(biāo)物必須是待測試樣中不存在的；內(nèi)標(biāo)峰應(yīng)與試樣峰分開，并盡量接近欲分析的組份。內(nèi)標(biāo)法的缺點是在試樣中增加了一個內(nèi)標(biāo)物，常常會對分離造成一定的困難。(3)歸一化法歸一化法是把試樣中所有組份的含量之和按100％計算，以它們相應(yīng)的色譜峰面積或峰高為定量參數(shù)。使用這種方法的條件是：經(jīng)過色譜分離后、樣品中所有的組份都要能產(chǎn)生可測量的色2，得：wtR譜峰。該法的主要優(yōu)點是：簡便、準(zhǔn)確；操作條件(如進(jìn)樣量，流速等2，得：wtR15.解：由n16wA25162.00mm

2500wB362.88mm16.解：n理論5.54l，且三種組分保留值用記錄紙上的n距離表示時為：苯：tR(120/60)120060102.67cmn理論 5.5422.670.211 887H苯2＝0.23cm887同理：甲苯n=1084 H=0.18cm；乙苯n=1204 H=0.17cm。17.解：2(tR2(w1tR1)w2)2(19.4017.63)1.53(1.211.11)1.5318.解tR12：n有效1＝1(61)1(615)23600w136004096n有效138482r2,1161.07R2(1615)115111R12l11231212l26.75mR22l21.52l22n有效2＝16(tR2)21(616)2w1409619.解：組分的峰高校正因子：fiffis'mhiimhss，所以m甲苯h苯0.5478180.1h甲苯m苯84.40.5967m乙苯h苯 0.6120180.14.09h乙苯 m苯 45.20.5967f鄰二甲苯m鄰二甲苯 h苯 0.6680180.1h鄰二甲苯 m苯49.0 0.596720.解：wiAimsAsmfis100%72.21.967593.68.62382.40100%42.24%21.解：fAwi nii100%fiAii1w苯甲酸同理ww苯甲酸同理w對甲基苯甲酸20.68%w鄰甲基苯甲酸 9.77%w間甲基苯甲酸 13.16%100%56.39%1.20375100%56.39%1.203751.501101.3060.01.4075.022.解：由wiAifims100%得：Asfsmiw甲酸A甲酸f甲酸m環(huán)己酮A環(huán)己酮f環(huán)己酮m100%＝10.50.2611281.000.20381.132100%0.39%同理w乙苯酸5.48% w丙酸4.01%第七章氣相色譜法習(xí)題答案1.(1)2.(4)3.(4)4.(1)5.(3)6.(1)7.(4)8.(1)9.(4)10.11.(4)12.(2)選擇性總分離效能相對分子質(zhì)量較大的氣體適當(dāng)增加流動相的平均線速度柱溫速率H＝A＋B／u＋Cu氫火焰離子化檢測器和火焰光度檢測器答：氣相色譜就是根據(jù)組分與固定相與流動相的親和力不同而實現(xiàn)分離。組分在固定相與流動相之間不斷進(jìn)行溶解、揮發(fā)(氣液色譜)，或吸附、解吸過程而相互分離，然后進(jìn)入檢測器進(jìn)行檢測。答：氣相色譜儀由氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及檢測記錄系統(tǒng)。氣相色譜儀具有一個讓載氣連續(xù)運行、管路密閉的氣路系統(tǒng)。進(jìn)樣系統(tǒng)包括進(jìn)樣裝置和氣化室，其作用是將液體或固體試樣，在進(jìn)入色譜柱前瞬間氣化，然后快速定量地轉(zhuǎn)入到色譜柱中。分離系統(tǒng)完成物質(zhì)的分離；溫控系統(tǒng)主要控制汽化室、色譜柱和檢測器恒溫箱的溫度。檢測記錄系統(tǒng)由檢測器、放大器和記錄儀三部分組成。答：對擔(dān)體的要求：多孔性，即表面積大，使固定液與試樣的接觸面積較大。擔(dān)體的表面積越大，固定液的含量可以越高。表面化學(xué)惰性，即表面沒有吸附性或吸附性很弱，更不能與被測物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。熱穩(wěn)定性高，有一定的機械強度，不易破碎。對擔(dān)體粒度的要求，要均勻、細(xì)小，從而有利于提高柱效。但粒度過小，會使柱壓降低，對操作不利。一般選擇40-60目，60-80目及80-100目等。對固定液的要求：揮發(fā)性小，在操作條件下有較低的蒸氣壓，以避免流失。熱穩(wěn)定性好，在操作條件下不發(fā)生分解,同時在操作溫度下為液體。對試樣各組分有適當(dāng)?shù)娜芙饽芰?，否則，樣品容易被載氣帶走而起不到分配作用。具有較高的選擇性，即對沸點相同或相近的不同物質(zhì)有盡可能高的分離能力?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好，不與被測物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。答：柱溫對組分分離的影響較大。提高柱溫，可以使保留時間減少，加快分析速度。但各組分的揮發(fā)靠擾，不利于分離。降低柱溫，樣品有較大的分配系數(shù)，選擇性高，有利于分離。但溫度過低，被測組分在兩相中的擴散速度大大減小，分配不能迅速達(dá)到平衡，引起峰擴張使柱效下降，并延長了分析時間。選擇柱溫的原則是：在使最難分離的組分有盡可能好的分離的前提下，盡可能采取較低的柱溫，但以保留時間適宜，峰形不拖尾為度。具體操作條件的選擇應(yīng)根據(jù)不同的實際情況而定，并與固定液用量，擔(dān)體的種類相配合。對于組分沸點差別較大的樣品，通常采用程序升溫的辦法，即柱溫按預(yù)定的加熱速度，隨時間作線性或非線性的增加。答：每種固定液都有一定的使用溫度，柱溫不能高于固定液的最高使用溫度，否則會導(dǎo)致固定液的流失。第八章高效液相色譜法習(xí)題答案1.(2)2.(1)3.(4)4.(3)5.(2)6.(2)7.(3)8.(2)9.(1)10.11.(1)12.(2)13.(3)14.答：流動相中溶解氣體存在以下幾個方面的害處：氣泡進(jìn)入檢測器，引起光吸收或電信號的變化，基線突然跳動，干擾檢測；溶解在溶劑中的氣體進(jìn)入色譜柱時，可能與流動相或固定相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；溶解氣體還會引起某些樣品的氧化降解，對分離和分析結(jié)果帶來誤差。因此，使用前必須進(jìn)行脫氣處理。常用的脫氣法有以下幾種：(1)氦氣鼓泡；(2)超聲波振蕩脫氣；(3)真空脫氣等。答：梯度洗脫就是在分離過程中，讓流動相的組成、極性、pH值等按一定程序連續(xù)變化。使樣品中各組分能在最佳的K值下出峰。使保留時間短、擁