兰州大学仪器分析习题要点讲解

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1、1 仪器分析习题要点解答兰州大学化学化工学院仪器分析课程组适用于武汉大学仪器分析教材2009.9.10 2 光 谱 分 析 法 导 论 (p36)1. 对 下 列 单 位 进 行 换 算 ： (1)1.50X射 线 的 波 数 (cm-1)； (2)670.7nm锂 线 的 频 率 (Hz)； (3)3300cm-1波 数 的 波 长 (nm)； (4)Na 5889.95(书 中 写 的 是 6889.95)相 应 的 能 量 (eV).解 ： (1) cm -1 (2) Hz (3) nm (4) eV 1 78 1067.61050.1 1 1498 1047.4107.670 103

2、c 303010330011 7 10.210602.11095.5889 10310626.6 1910 834 hE 3 2 写 出 下 列 各 种 跃 迁 所 需 的 能 量 范 围 (eV): (1)原 子 内 层 电 子 跃 迁 ； (0.110 nm) (2)原 子 外 层 电 子 跃 迁 ； (10780 nm) (3)分 子 的 电 子 跃 迁 ； (1.250.06 ) (4)分 子 振 动 能 级 跃 迁 ； (251.25 ) (5)分 子 转 动 能 级 跃 迁 . (25025 ) 主 要 根 据 p12表 2-1的 数 据解 ： (1) eV (2)1.6 eV (

3、3)1.0 20.7 eV (4) 1.0 eV (5) eV2102.1 5102.1 3105 2105 2102.1 2105 mmm答 案 不 一 致 的 原 因是 原 题 没 有 给 出 波长 范 围 ！ 解 题 思 路是 ： E=hv 4 3 比 较 光 栅 和 棱 镜 分 光 的 优 缺 点 解 ： (1)光 栅 光 谱 是 均 匀 排 列 的 ， 而 棱 镜 光 谱 为 非 均 匀 光 谱 ；(2)光 谱 排 列 顺 序 不 同 ， 光 栅 光 谱 是 由 紫 到 红 ， 棱 镜 光谱 是 由 红 到 紫 ；(3)光 栅 光 谱 有 谱 级 的 重 叠 现 象 ， 而 棱 镜

4、光 谱 却 没 有 ；(4)光 栅 光 谱 适 用 范 围 大 ， 几 个 nm 100m， 棱 镜 光谱 适 用 范 围 小 ， 120nm 60m 5 4 某 种 玻 璃 的 折 射 率 为 1.7000， 求 光 在 此 玻 璃 介 质 中 的 传 播 速 度 .解 ： 7000.1103 2 1021 vvvn 101012 1076.17000.1 103 nvv cm/s 6 5 为 什 么 进 行 定 量 分 析 和 定 性 分 析 时 常 常 需 要 用 不 同 的解 : 因 为 在 定 量 分 析 中 谱 线 已 定 ， 在 干 扰 谱 线 不 进 入 色 谱 仪的 情 况

5、下 ， 增 大 狭 缝 的 宽 度 可 增 加 进 入 检 测 器 的 光 通 量 ， 有可 能 增 加 信 噪 比 ， 使 定 量 分 析 更 为 准 确 ； 而 在 进 行 定 性 分 析时 要 减 小 狭 缝 的 宽 度 ， 目 的 是 要 避 免 光 谱 的 重 叠 ， 使 定 性 分析 准 确 。缝 宽 度 ? 7 6.在 使 用 光 栅 进 行 分 光 时 ， 当 入 射 光 为 60 角 时 为 了 能 在 10的 反 射 角 观 测 到 =500nm的 一 级 衍 射 谱 线 ， 每 厘 米 应 有 多 少 条刻 线 ?解 ： 由 光 栅 公 式 得 ： d(sin+sin)=

6、n n=1(这 里 n=k) 481nm 20793 sinsin d 00 7 10sin60sin 10500 cmd1 8 7.在 400-800nm范 围 内 棱 镜 单 色 器 ， 为 什 么 用 玻 璃 材 料 比 用 石 英 为 好 ？解 ： 因 为 在 此 波 长 范 围 内 玻 璃 棱 镜 比 石 英 棱 镜 的 色 散 率 大 ， 可以 将 可 见 光 很 好 的 色 散 开 来 。8.若 光 谱 工 作 范 围 为 200 400nm， 应 选 用 什 么 材 料 制 作 棱 镜和 透 镜 ， 为 什 么 ？解 ： 选 用 石 英 制 作 棱 镜 和 透 镜 。 因 为

7、在 200 400nm的 波 长 范围 内 ， 玻 璃 强 烈 地 吸 收 紫 外 光 。 9 9 若 用 60度 的 石 英 棱 镜 、 60度 的 玻 璃 棱 镜 和 2000条 的 光栅 ， 分 辨 460.20和 460.30nm处 的 两 条 锂 发 射 线 ， 试 计 算 它 们 的大 小 。 已 知 石 英 和 玻 璃 在 该 光 区 的 色 散 分 别 为 和 mm. 1mm4103.1 4106.3 解 : 对 于 石 英 棱 镜 : 对 于 光 栅 : 对 于 玻 璃 棱 镜 : 5.460220.46030.463 2 30.46020.460 R cmR ddntmR

8、43.5t,5.4602 )( 得 底 边 长 度（ 棱 镜 数 ） cmNdWRNnnNR 23.010200015.4602,5.4602,1, 1 cmmdtdnRt 3.11 10 10.有 一 块 72.0条 /mm和 5.00mm长 的 红 外 光 栅 。 试 计 算 此 光 栅 的一 级 分 辨 本 领 。 如 果 要 将 两 条 中 心 在 1000cm-1的 谱 线 分 开 ， 它们 应 该 相 距 多 远 ？解 : 36000.50.721 nNR 由 上 式 得 : 11 78.23601000 cmcmR11.若 光 栅 刻 痕 为 1200条 /mm， 当 入 射 光

9、 垂 直 照 射 时 ， 求 3000波 长 光 的 一 级 衍 射 角 。解 ： 由 光 栅 方 程 ： ， 当 ， n=1时 ， =0.36, nd sinsin 1200103000sin 7 d 01.21 00 11 有 某 红 外 光 栅 （ 72条 /mm） ,当 入 射 角 为 50 ， 反 射 角 为 20 时 ， 其 一 级 和 二 级 光 谱 的 波 长 为 多 少 ？ 12解 ： 由 题 意 可 知 ， d m/条 ， 50 ， 20 一 级 光 谱 ： n 1， 由 公 式 2 13可 得 ： d(sin+ sin) n (sin50 sin20) 解 得 ： 1 1

10、.54 m 15.4m 二 级 光 谱 ： n 2 ， 同 理 解 得 2 7.7m310721 310721 105 12 若 光 栅 宽 度 为 50mm刻 痕 数 为 1200条 /mm， 此 光 栅 的 理 论 分 辨率 应 为 多 少 ？13.解 ： 由 题 意 可 知 ， N 50mm1200条 /mm 60000条 ， n 1 由 式 2 20得 ， R nN 1 60000 60000上 述 光 栅 能 否 将 铌 3094.18与 铝 3092.71分 开 ？ 为 什 么 ？14.解 ： 3094.18 3092.17 1.47 ， = 3093.45 上 题 中 ， R 6

11、0000 ， 则 在 时 能 分 辨 开 的 最 小 距 离 为 ： 0.05 1.47 0.05 , 可 以 分 开 . 2 21 6000045.3093 13 试 计 算 刻 痕 数 为 1250条 /mm， 焦 距 为 1.6m光 栅 的 一 级 和 二级 光 谱 的 倒 线 色 散 率 .15.解 ： 由 题 意 可 知 ， d m ， F 1.6m 由 式 2 16得 ， D= 倒 线 色 散 率 为 ： = , 单 位 为 /mm 一 级 光 谱 倒 线 色 散 率 为 ： 5/mm 二 级 光 谱 倒 线 色 散 率 为 ： 2.5/mm31012501 dnFddl dld

12、nFd dld 37106.1 1012501 dld 37106.12 1012501 14 光 学 原 子 光 谱 法 基 础 (p49) 1 下 述 那 种 跃 迁 不 能 产 生 ， 为 什 么 ？(1) ； (2) ； (3) (4) . 1101 33 PS 2101 33 DS 3323 33 DP 1313 44 PS 解 ： (1) () ， ， , (2) () ， , (3) () ， ， , (4) () ， ， , 1101 33 PS 0n 2L 2J 1J1L 0S 2101 33 DS 0n 3323 33 DP 0n 1L 1J 0S1313 44 PS 0n

13、 1L 0J 0S 15 2 解 释 下 列 名 词 ： (1) 激 发 电 位 ： 原 子 的 外 层 电 子 由 低 能 级 激 发 到 高 能 级 时 所 需 要 的 能 量 ； 电 离 电 位 ： 使 原 子 电 离 所 需 要 的 最 低 能 量 . (2) 原 子 线 ： 原 子 外 层 电 子 跃 迁 时 发 射 的 谱 线 ； 离 子 线 ： 离 子 外 层 电 子 跃 迁 时 发 射 的 谱 线 .(3) 共 振 线 ： 电 子 从 激 发 态 向 基 态 跃 迁 产 生 的 谱 线 ; 共 振 电 位 ： 原 子 的 外 层 电 子 由 基 态 激 发 到 最 低 能 量

14、激 发 态时 所 需 的 最 低 激 发 电 位 .(4) 谱 线 的 自 吸 ： 原 子 在 高 温 时 被 激 发 ， 发 射 某 一 波 长 的 谱 线 ，而 处 于 低 温 状 态 的 同 类 原 子 又 能 吸 收 这 一 波 长 的 辐 射 ， 这 种 现 象 称 为 谱 线 的 自 吸 . 16 3 解 释 下 列 名 词 ：(1) 多 普 勒 变 宽 ： 由 于 辐 射 原 子 处 于 无 规 则 的 热 运 动 状 态 ， 因此 ， 辐 射 原 子 可 以 看 成 运 动 着 的 波 源 ， 这 一 不 规 则 的 热 运 动与 观 测 器 两 者 间 形 成 相 对 位 移

15、 运 动 ， 使 谱 线 变 宽 ， 即 多 普 勒变 宽 .(2) 自 然 变 宽 ： 在 无 外 界 影 响 的 情 况 下 ， 谱 线 具 有 一 定 的 宽 度 ，称 为 自 然 变 宽 .(3) 压 力 变 宽 ： 凡 是 非 同 类 微 粒 (电 子 、 离 子 、 分 子 、 原 子 等 )相互 碰 撞 或 同 种 微 粒 相 互 碰 撞 所 引 起 的 谱 线 变 宽 统 称 为 压 力 变宽 . (4) 自 吸 变 宽 ： 谱 线 自 吸 引 起 的 变 宽 成 为 自 吸 变 宽 。 17 4 简 述 常 用 原 子 化 器 的 类 型 和 特 点答 ： 类 型 ： 火 焰

16、 原 子 化 器 ， 电 热 原 子 化 器 ， 电 感 耦 合 等 离 子 体 ，直 流 等 离 子 体 ， 微 波 感 生 等 离 子 体 ， 辉 光 放 电 ， 电 弧 ， 电 火 花 ， 。 特 点 ： 前 两 种 用 于 原 子 吸 收 和 原 子 荧 光 光 谱 法 ， 后 面 的 几 种方 法 主 要 用 于 原 子 发 射 光 谱 法 ， 电 感 耦 合 等 离 子 体 还 可 用 于 原 子质 谱 法 。 这 几 种 原 子 化 器 的 原 子 化 温 度 都 较 高 。 18 5 简 述 氢 化 物 发 生 法 原 理 。 它 能 分 析 那 些 元 素 ？答 ： 氢 化

17、物 发 生 法 是 将 试 样 转 变 成 气 体 后 进 入 原 子 化 器 的 一种 方 法 。 将 待 测 物 转 变 成 挥 发 性 氢 化 物 ， 目 前 普 遍 应 用 的 是硼 氢 化 钠 （ 钾 ） -酸 还 原 体 系 ， 典 型 反 应 如 下 ：反 应 生 成 的 砷 化 氢 被 惰 性 气 体 带 入 放 在 管 式 炉 或 火 焰 中 已 加热 到 几 百 度 的 一 根 二 氧 化 硅 的 管 子 中 ， 进 行 原 子 化 ， 通 过 吸收 或 发 射 光 谱 测 定 浓 度 。分 析 的 元 素 ： 含 砷 、 锑 、 锡 、 硒 和 铋 的 试 样 。 OHA

18、sHBOHAsOHHBH 2333334 343433 19 6 当 用 热 火 焰 发 射 产 生 589.0nm和 589.6nm的 钠 线 时 ， 在 溶 液 中 含 有 KCl， 两 线 的 强 度 比 较 不 存 在 是 要 大 ， 为 什 么 ？答 ： K的 存 在 抑 制 了 Na的 电 离 ， 消 除 了 电 离 干 扰 ， 从 而 使 Na的7 在 1800 天 然 气 火 焰 中 ， 获 得 的 Cs（ 852nm） 原 子 线 的 强度 要 比 在 2700 氢 氧 火 焰 获 得 的 强 度 低 ， 为 什 么 ？答 ： 天 然 气 火 焰 中 ， 背 景 很 大 。发

19、 射 谱 线 强 度 大 。 20 8 在 高 温 光 源 中 ， 钠 原 子 发 射 一 平 均 波 长 为 1139nm的 双 线 ，它 是 由 4s3p跃 迁 产 生 的 ， 试 计 算 4s激 发 态 原 子 数 与 3s基 态 原子 数 的 比 。（ 1） 乙 炔 氧 焰 ， 温 度 3000 ；（ 2） 电 感 耦 合 等 离 子 体 光 源 ， 温 度 9000 。解 ： （ 1） 由 ： ， 参 照 p39-图 31， P=2J+1前 式 中 EJ应 该 是 4s 3p跃 迁 和 3p 3s跃 迁 的 能 量 之 和 。 所 以 所 以 ： （ 2） 同 样 ， 当 温 度 为

20、 9000 时 ， kTEPPNN JJJ exp 00 hcEJ JhchcEJ 199983421 1011.510589011011391100.31062.6 122 oJPP 523 19 102.132731038.1 1011.5exp oJNN 223 19 108.192731038.1 1011.5exp oJNN 21 9 U的 质 量 浓 度 范 围 500-2000g/mL， 发 现 在 351.5nm处 吸 光度 与 浓 度 呈 线 性 关 系 。 在 低 浓 度 时 除 非 在 式 样 中 加 入 大 约2000m/mL碱 金 属 盐 ， 否 则 浓 度 与 吸

21、光 度 呈 非 线 性 关 系 ， 为什 么 ？答 ： 光 谱 缓 冲 剂 ， 消 除 基 体 效 应 。 22 10 试 比 较 用 下 列 原 子 化 器 时 ， Na+和 Mg+在 3p激 发 态 粒 子 数目 与 基 态 粒 子 数 目 的 比 例 。 注 意 本 题 没 有 给 波 长 ！（ 1） 天 然 气 空 气 焰 ， 温 度 2100K；（ 2） 氢 氧 焰 ， 温 度 2900K；（ 3） 电 感 耦 合 等 离 子 体 光 源 ， 温 度 6000K。解 ： Na+： Mg+： （ 2） Na： Mg： （ 3） Na： Mg：5893Na 52310 8340 107.

22、221001038.1105893 100.310626.6exp26exp kTEPPNN JJoJ 2852Mg 52310 8340 101.721001038.1102852 100.310626.6exp26exp kTEPPNN JoJJ 4106.6 oJNN 8101.6 oJNN2101.5 oJNN 4107.5 oJNN 书 10-11书 10-9 23 11 为 什 么 原 子 发 射 光 谱 法 对 火 焰 温 度 的 变 化 比 原 子 吸 收 和 原 子荧 光 谱 法 更 为 敏 感 ？解 ： 原 子 发 射 光 谱 需 要 的 火 焰 温 度 是 6000 10

23、000 ， 它 是 基于 要 将 原 子 原 子 化 后 激 发 到 激 发 态 ， 再 由 激 发 态 回 到 基 态 发 射 的谱 线 。 而 原 子 吸 收 和 原 子 荧 光 光 谱 法 的 火 焰 温 度 为 20003000 ，它 是 要 测 量 原 子 在 基 态 时 吸 收 能 量 跃 迁 到 激 发 态 的 谱 线 的 强 度 ；所 以 原 子 发 射 光 谱 法 对 火 焰 温 度 的 变 化 比 原 子 吸 收 和 原 子 荧 光 谱法 更 为 敏 感 。 24 12 计 算 Cu 3273.96 和 Na 5895.92 的 激 发 电 位 .解 ： eV eV78.3

24、10602.11096.3273 10310626.6 1910 834 hcECu 10.210602.11092.5895 10310626.6 1910 834 hcENa 25 原 子 吸 收 和 原 子 荧 光 分 析 法 (p66)1.解 释 下 列 术 语 ： (1) 光 谱 干 扰 ： 由 灯 线 不 纯 或 原 子 化 器 中 的 背 景 吸 收 、 散 射 所 产生 的 干 扰 。 (2) 物 理 干 扰 ： 指 试 样 粘 度 等 物 理 性 能 影 响 原 子 化 效 率 、 从 而 引起 吸 光 度 下 降 的 效 应 。 (3) 释 放 剂 ： 它 可 优 先 与

25、干 扰 物 质 形 成 更 稳 定 的 或 更 难 挥 发 的 化合 物 ， 从 而 使 待 测 物 从 干 扰 物 质 中 释 放 出 来 。 (4) 保 护 剂 ： 它 能 与 待 测 物 形 成 稳 定 、 易 挥 发 、 易 于 原 子 化 的 组分 ， 从 而 防 止 干 扰 发 生 。 26 2. 原 子 吸 收 光 度 计 的 单 色 器 倒 线 色 散 率 为 16/mm， 欲 测 定Si2516.1的 吸 收 值 ， 为 了 消 除 多 重 线 Si2514.3和Si2519.2的 干 扰 ， 应 采 取 什 么 措 施 ？解 ： 应 采 取 减 小 狭 缝 宽 度 的 方

26、法 来 消 除 . 可 用 光 谱 通 带 公 式 计 算 ：W（ ） =D （ /mm ） S（ mm）这 里 ， 分 析 线 与 干 扰 线 的 波 长 差 便 是 所 需 通 带 。3. 硒 的 共 振 线 在 196.0nm,今 欲 测 定 人 发 中 硒 时 ， 应 选 用 何 种 火 焰 ，并 说 明 其 理 由 .解 ： 采 用 氢 气 空 气 火 焰 .因 为 常 用 的 空 气 乙 炔 火 焰 对 190nm的光 有 吸 收 . 27 4 分 析 矿 石 中 的 锆 应 采 用 何 种 火 焰 ， 并 说 明 理 由 。解 ： 因 为 锆 易 形 成 难 电 离 的 氧 化

27、物 ， 所 以 应 使 用 富 燃 火 焰 。5 怎 样 使 空 心 阴 极 灯 处 于 最 佳 工 作 状 态 ？ 如 果 不 处 于 最 佳 状态 时 ， 对 分 析 工 作 有 什 么 影 响 ？解 ： 预 热 足 够 时 间 ， 使 灯 电 流 稳 定 。 如 不 处 于 最 佳 的 工 作 状态 ， 光 源 不 稳 定 有 波 动 ， 基 线 飘 移 ， 测 量 不 准 确 ， 分 析 结 果重 复 性 不 好 。6 火 焰 的 高 度 和 气 体 的 比 例 对 被 测 元 素 有 什 么 影 响 ， 试 举 例 说明 。 解 ： 火 焰 在 不 同 的 高 度 有 四 个 区 域

28、 ， 不 同 高 度 原 子 化 效 率 不 同 。 28 7 如 何 用 氙 灯 法 校 正 背 景 ， 此 法 尚 存 在 什 么 问 题 ？解 ： 氙 灯 产 生 的 连 续 光 谱 通 过 火 焰 时 ， 只 产 生 背 景 吸 收 ， 而 空心 阴 极 灯 的 光 束 通 过 火 焰 时 ， 得 到 的 吸 收 包 括 了 原 子 吸 收 和 背景 吸 收 。 因 此 将 此 两 值 相 减 ， 即 可 扣 除 背 景 ， 但 扣 除 不 干 净 。8 简 述 以 塞 曼 效 应 为 基 础 扣 除 背 景 的 原 理 。解 ： 塞 曼 效 应 扣 背 景 的 原 理 是 根 据 原

29、 子 谱 线 的 磁 分 裂 效 应 。 可加 磁 场 于 光 源 ， 也 可 加 磁 场 于 吸 收 池 。PII与 蒸 气 中 吸 收 线 不 但 波 长 而 且 偏 振 方 向 一 致 ， 所 以 原 子 蒸气 吸 收 PII， PII也 产 生 背 景 吸 收 。P与 线 偏 振 方 向 不 同 ， 与 -、 +偏 振 方 向 一 致 ， 但 变 了 ，所 以 既 不 被 吸 收 ， 也 不 被 与 -、 +吸 收 ， 只 有 一 点 背 景 吸 收 。 29 所 以 ， 阔 背 景 与 偏 振 无 关 ， 只 有 背 景 吸 收 ， 故 PII测 光 ， P为参 比 。当 P和 P随

30、 偏 振 器 的 旋 转 交 替 通 过 原 子 蒸 气 时 ， 在 某 一 时 刻通 过 原 子 化 器 的 P被 吸 收 线 及 背 景 吸 收 ， 测 得 原 子 吸 收 和 背景 吸 收 的 总 吸 光 度 ； 另 一 时 刻 P通 过 原 子 化 器 时 ， 此 时 只 测 得背 景 吸 收 ， 因 此 用 P作 试 样 光 束 ， P作 参 比 光 束 即 可 进 行 背景 校 正 。9 何 为 双 线 法 校 正 背 景 ？解 ： 该 法 在 测 量 共 振 线 吸 收 值 的 同 时 ， 测 量 共 振 线 邻 近 的 非 吸收 线 的 吸 收 值 ， 然 后 从 共 振 线

31、的 吸 收 值 中 扣 除 。参 = 分 析 10nm内 30 10 什 么 是 原 子 吸 收 光 谱 分 析 中 的 化 学 干 扰 ？ 如 何 消 除 ？解 :(1)待 测 元 素 与 共 存 物 质 发 生 化 学 反 应 ， 引 起 原 子 化 效 率的 降 低 的 效 应 ， 称 为 化 学 干 扰 。 (2)消 除 化 学 干 扰 的 方 法 有 ： 化 学 分 离 ； 使 用 高 温 火 焰 ；加 入 释 放 剂 或 保 护 剂 ； 使 用 基 体 改 进 剂 等 。 31 11 在 测 定 血 清 中 钾 时 ， 先 用 水 将 试 样 稀 释 40倍 ， 再 加 入 钠盐

32、至 800g/mL， 试 解 释 此 操 作 的 理 由 ， 并 说 明 标 准 溶 液 应 如何 配 制 ？解 ： 本 操 作 的 目 的 消 除 物 理 干 扰 、 和 电 离 干 扰 . 配 制 标 准 溶 液 应 注 意 ：所 配 制 的 标 准 溶 液 的 浓 度 ， 应 在 吸 光 度 与 浓 度 成 直线 关 系 的 范 围 内 ；标 准 溶 液 与 试 样 溶 液 都 应 用 现 同 的 试 剂 处 理 ；取 溶 液 要 用 移 液 管 ， 配 制 要 用 容 量 瓶 .(1)(2)(3) 32 12 试 解 释 图 43中 3种 不 同 吸 收 图 形 成 的 原 因 。 请

33、 你 也 举 出3种 具 有 类 似 吸 收 图 形 的 元 素 。解 ： 图 43是 3种 元 素 的 吸 收 值 沿 火 焰 高 度 的 分 布 曲 线 。 镁 的最 大 吸 收 值 大 约 在 火 焰 的 中 部 。 开 始 吸 收 值 沿 火 焰 高 度 的 增 加而 增 加 ， 这 是 由 于 长 时 间 停 留 在 热 的 火 焰 中 ， 产 生 了 大 量 的 镁原 子 。 然 而 当 接 近 第 二 反 应 区 时 ， 镁 的 氧 化 物 明 显 的 开 始 形 成 。由 于 它 不 吸 收 所 选 用 波 长 的 辐 射 ， 以 至 镁 的 吸 收 值 很 快 下 降 。与

34、镁 的 情 况 不 同 ， 银 不 易 氧 化 ， 它 沿 火 焰 高 度 的 增 加 ， 吸 收 值也 随 着 增 加 。 相 反 ， 铬 因 易 形 成 非 常 稳 定 的 氧 化 物 ， 当 开 始 接近 燃 烧 器 的 顶 端 时 ， 吸 收 值 不 断 下 降 。 显 然 ， 从 一 开 始 铬 的 氧化 物 就 占 了 主 导 地 位 。举 例 ： （ Mo,Ca,Pt） (Fe.Al,Au) 33 13 为 什 么 电 热 原 子 化 比 火 焰 原 子 化 更 灵 敏 ？解 ： 样 品 在 原 子 化 器 中 停 留 时 间 较 长 。 14 为 什 么 在 原 子 吸 收 光

35、 谱 中 需 调 制 光 源 ？解 ： 调 制 光 源 的 目 的 是 将 光 源 发 射 的 共 振 线 与 火 焰 发 射 的 干 扰 辐射 区 别 开 来 。15 为 什 么 有 机 溶 剂 可 增 强 原 子 吸 收 的 信 号 ？解 ： 改 变 表 面 张 力 ， 提 高 雾 化 效 率 ， 减 小 物 理 干 扰 34 16 用 下 列 操 作 测 定 某 试 样 水 溶 液 中 的 钴 ： 取 五 份 10.0ml的 未知 液 分 别 放 入 五 个 50.0ml容 量 瓶 中 ， 再 加 入 不 同 量 的 12.2g/ml钴 标 准 溶 液 于 各 容 量 瓶 中 最 后 稀

36、 释 至 刻 度 。 请 由 下 列 数 据 ， 计算 试 样 中 钴 的 质 量 浓 度 ：解 ： 可 用 作 图 法 求 解 。（ 1） 以 Cs为 横 坐 标 ,以 光 度 作 为 纵 坐 标 ， 作 图 。 外 推 法 求 Cx。但 要 扣 除 背 景 。 35 05.644.2201.0292.0 201.01 B 54.588.4201.0378.0 201.02 B53.532.7201.0467.0 201.03 B 56.576.9201.0554.0 201.04 B67.5B 135.285 mlgBCx 036.0,3784.0,88.4 byx 203.0 xbya

37、xy 036.0203.0 12.28 64.50 mlgC xyx 时 ，当 36 10.281050 0362.05 5.1240 201.0554.0, mlgkAC CAKCkA 得答 案 与 书 不 符 ！ 37 原 子 发 射 光 谱 法 (p80)1. 光 谱 定 性 分 析 摄 谱 时 ， 为 什 么 要 用 哈 德 曼 光 阑 ？解 ： 哈 特 曼 光 阑 是 在 相 当 于 狭 缝 高 度 的 垂 直 距 离 、 横 向 排 列 有多 孔 的 一 块 板 ， 摄 谱 时 移 动 它 的 位 置 ， 可 使 铁 光 谱 和 不 同 试样 的 光 谱 分 段 摄 在 同 一 条

38、 谱 线 的 位 置 上 ， 而 不 致 改 变 相 对 位置 ， 便 于 查 译 。 38 2 选 择 分 析 线 应 根 据 什 么 原 则 ?下 表 中 列 出 铅 的 某 些 分 析 线 ，若 测 定 水 中 痕 量 铅 应 选 用 那 条 谱 线 ， 当 试 样 中 含 量 为 0.1%时 ，是 否 仍 选 用 此 线 ， 说 明 其 理 由 。铅 线 波 长 / 激 发 电 位 /eV2833.07I 4.372802.00I 5.742873.32I 5.632663.17I 5.972393.79I 6.50解 ： 选 共 振 线 ， 即 E 4.37eV; 当 试 样 中 含

39、 量 为 0.1%时 ， 不 选 用 该 谱 线 ， 这 样 是 为 了 避 免 自吸 。 39 3. 说 明 缓 冲 剂 在 矿 石 定 量 分 析 所 起 的 作 用 ？解 ： 稳 定 弧 焰 温 度 、 稀 释 试 样 。 矿 石 中 待 测 元 素 含 量 少 ， 基 体效 应 大 ， 缓 冲 剂 能 同 时 加 到 试 样 与 标 样 中 ， 使 他 们 有 相 同 的基 体 ， 减 小 基 体 效 应 。 4. 采 用 K 4047.20 作 分 析 线 时 ， 受 Fe 4045.82 和 弱 氰 带 的干 扰 ， 可 用 何 种 物 质 消 除 此 干 扰 ？解 ： (1)分

40、馏 效 应 ， 因 钾 和 铁 的 熔 点 不 同 。 （ 2） 抑 制 剂 ， 抑 制铁 的 蒸 发 。 （ 3） 缓 冲 剂 ， 固 定 炉 温 。 40 5. 当 试 样 量 很 少 而 又 必 须 进 行 多 元 素 测 定 时 ， 应 选 用 下 列 那 种方 法 :a) 顺 式 扫 描 式 光 电 直 读 ；b) 原 子 吸 收 光 谱 法 ；c) 摄 谱 法 原 子 发 射 光 谱 法 ；d) 多 道 光 电 直 读 光 谱 法 。解 ： c)。 41 6. 分 析 下 列 试 样 应 选 用 什 么 光 源 ：(1) 矿 石 的 定 性 、 半 定 量 ；(2) 合 金 中 的

41、 铜 ( %);(3) 钢 中 的 锰 (0.0 0.%)；(4) 污 水 中 的 Cr、 Mn、 Cu、 Fe、 V、 Ti等 (ppm %)。解 ： (1) 直 流 电 弧 ； (2) 电 火 花 ； (3) 交 流 电 弧 ； (4) ICP光 源 。 42 7. 分 析 下 列 试 样 时 应 选 用 什 么 类 型 的 光 谱 仪 ：(1) 矿 石 的 定 性 、 半 定 量 ；(2) 高 纯 Y2O3中 的 稀 土 杂 质 元 素 ；(3) 卤 水 中 的 微 量 铷 、 铯 。解 ： (1) 中 （ 大 ） 型 摄 谱 仪 ， 直 流 电 弧 ； (2) 大 型 光 电 直 读

42、光 谱 仪 ， 大 型 摄 谱 仪 ； (3) 火 焰 光 度 法 （ 滤 光 片 ） 。 43 8 欲 测 定 下 述 物 质 ， 应 选 用 哪 一 种 原 子 光 谱 法 ？ 并 说 明 理 由 。(1) 血 清 中 锌 和 镉 （ Zn 2g/mL ,Cd 0.003g/mL); 原 子 吸 收(2) 鱼 肉 中 汞 的 测 定 （ xg/mL） ； 冷 原 子 化 法(3) 水 中 砷 的 测 定 （ 0.xg/mL） ； 原 子 吸 收 （ 氢 化 法 ）(4) 矿 石 中 La、 Ce、 Pr和 Sm的 测 定 （ 0.00 x%-0.x%） ； 发 射 光 谱 （ 等 离 子

43、体 ）(5) 废 水 中 Fe、 Mn、 Al、 Ni、 Co和 Cr的 测 定 （ 10-6-10-3） 解 ： 本 题 本 来 只 考 虑 AES， 但 样 品 的 特 殊 条 件 ， 还 要 考 虑 AAS。原 因 ： 不 同 的 元 素 在 不 同 的 温 度 下 蒸 、 激 发 、 挥 发 。发 射 光 谱 （ 荧 光 ） 44 9 简 述 背 景 产 生 的 原 因 及 消 除 方 法 。解 ： （ 1） 分 子 的 辐 射 ： 在 光 源 中 未 解 离 的 分 子 所 发 射 的 带 光谱 会 造 成 背 景 。 如 为 了 避 免 CN带 的 影 响 ， 可 不 用 碳 电

44、极 、 或惰 性 气 氛 ； （ 2） 炽 热 的 电 极 头 和 试 样 熔 珠 产 生 的 热 辐 射 ， 在可 见 和 红 外 光 区 形 成 很 宽 的 连 续 背 景 。 消 除 ： 可 用 中 间 光 阑 挡住 连 续 背 景 。 （ 3） 离 子 的 复 合 。 45 10 什 么 是 内 标 ？ 为 什 么 要 采 用 内 标 分 析 ？解 ： 内 标 法 是 在 试 样 中 加 入 一 种 已 知 的 定 量 物 质 ， 通 过 测 量 谱线 相 对 强 度 来 进 行 定 量 分 析 的 方 法 。此 法 可 在 很 大 程 度 上 消 除 放 电 不 稳 定 因 素 带

45、来 的 影 响 ， 因 为 尽管 光 源 变 化 对 分 析 线 的 强 度 有 很 大 的 影 响 ， 但 对 分 析 线 和 内 标线 的 影 响 基 本 上 是 一 样 的 ， 所 以 对 其 相 对 强 度 的 影 响 不 大 。 46 11 为 什 么 以 火 焰 、 电 弧 、 和 ICP作 为 激 发 光 源 的 发 射 光 谱 法 比火 焰 原 子 吸 收 法 更 适 宜 同 时 测 定 多 种 元 素 ？解 ： （ 1） 在 一 个 AES激 发 条 件 下 ， 可 以 同 时 获 得 多 元 素 的 原 子发 射 光 谱 。 （ 2） 可 以 同 时 记 录 几 十 种 元

46、 素 的 光 谱 ， 这 对 试 样 少而 元 素 种 类 多 的 试 样 显 得 尤 为 重 要 。 47 12 为 什 么 在 空 气 中 使 用 电 弧 和 电 火 花 源 测 定 卤 素 和 气 体 是困 难 的 ？ 如 果 要 求 使 用 发 射 光 谱 法 测 定 卤 素 、 永 久 性 气 体 和 稀有 气 体 ， 试 提 出 一 种 或 两 种 可 采 用 的 方 法 。解 ： C,P,S,X激 发 电 位 很 高 。 有 两 个 困 难 ： 1， 气 体 难 以 引 入 ；2， 很 大 。 所 以 用 液 体 法 引 入 ， 用 ICP。13 用 火 花 源 分 析 一 未

47、知 轻 金 属 合 金 试 样 。 在 映 谱 仪 上 与 标 准铁 光 谱 比 较 ， 得 到 下 列 波 长 （ /nm） 。 查 CRC化 学 和 物 理 手册 中 波 长 表 ， 指 出 该 未 知 合 金 中 存 在 哪 几 种 元 素 ？ 它 的 基 体元 素 是 什 么 ？解 ： 存 在 Mg,Zn,Cu,Th,Zr,Mn,Ca,Si,Al 。 一 种 Mg合 金 。E 48 14 用 直 流 电 弧 为 激 发 光 源 ， 加 入 稀 释 剂 定 量 分 析 白 云 石 试 样中 的 Si和 Na的 含 量 。 所 用 标 准 含 约 50种 元 素 ， 每 一 种 都 有 一

48、给 定 的 浓 度 范 围 ， 将 其 与 高 纯 光 谱 碳 混 合 。 选 择 硅 288.16nm和 330.23nm线 ， 在 黑 度 计 上 测 如 下 数 据 ：画 出 校 正 曲 线 ， 计 算 出 白 云 石 试 样 中 Si和 Na。解 ： 含 Si 0.13%； 含 Na 1.4%。 49 紫 外 可 见 分 子 吸 收 光 谱 法 (p132)1. 采 用 什 么 方 法 ， 可 以 区 别 和 跃 迁 类 型 ？解 ： 可 根 据 它 们 各 自 跃 迁 后 所 得 的 谱 带 强 弱 来 区 别 ： 若为 ， 则 为 强 吸 收 带 ， 一 般 ， 若 为 ， 则 为

49、弱 吸 收 带 ， 一 般 a b 。 分 子 的 共 轭 程 度 越 高 ， 则 吸 收 的 光 波 的 波长 越 长 。 52 4. 某 化 合 物 的 305nm， 其 307nm， 试 问 ， 该 吸 收 是由 还 是 跃 迁 引 起 ？解 ： 由 题 意 知 ， 当 溶 剂 的 极 性 增 加 时 ， 吸 收 发 生 红 移 。 所 以 该吸 收 是 由 跃 迁 引 起 的 。己 烷max 乙 醇maxn 5. 某 化 合 物 在 乙 醇 中 287nm， 其 在 二 氧 六 环 中 295nm， 试 问 ， 引 起 该 吸 收 的 跃 迁 为 何 种 类 型 ？解 ： 极 性 ：

50、乙 醇 二 氧 六 环 ； 它 们 均 含 有 n 电 子 。 而 随 着 极 性的 增 加 ， 的 吸 收 是 发 生 紫 移 的 。 为 跃 迁 。 n nmax max 53 6. 已 知 某 化 合 物 分 子 内 含 四 个 碳 原 子 、 一 个 溴 原 子 和 一 个 双键 ， 无 210nm以 上 的 特 征 紫 外 光 谱 数 据 ， 写 出 其 结 果 。解 ： C C C C Br7. （ ） 基 化 氧 有 两 种 异 构 形 式 存 在 ： CH3 C CH3 CH CO CH3 IC CH3 CH2 CH3 IICH2 CO一 个 在 235nm处 有 最 大 吸

51、收 ， 为 12000 ； 另 一个 在 220nm以 外 无 高 强 吸 收 。 鉴 别 各 属 于 哪 一 个 异 构 体 。解 ： 由 ( )可 知 ， 此 种 情 况 为 一 共 轭 分 子 ， 即 产 生 了 ， 而无 跃 迁 一 个 明 显 的 特 征 为 很 大 ， 可 确 定 ( )为 235nm , 12000 。 max max 11 molcmL11 molcmLmax 54 8. 在 下 列 信 息 的 基 础 上 ， 说 明 各 属 于 那 种 异 构 体 : 异 构 体 的 吸收 峰 在 228nm( )， 而 异 构 体 在 296nm处 有 一 吸 收 带 (

52、)。 这 两 种 结 构 是 ： 14000 11000CH 3 CH3 CH3CH CH CO CH3I CH3 CH3 CH3CH CH CO CH3II解 ： ( )存 在 共 轭 双 键 ， 从 而 使 整 个 分 子 的 共 轭 程 度 提 高 ， 会 向 长 波 方 向 移 动 ， 为 ， ( )为 。 max 11 molcmL 11 molcmL 55 9. 如 何 用 紫 外 光 谱 判 断 下 列 异 构 体 ： 56 解 ： 通 过 计 算 的 方 法 来 区 别 ： (a) 母 体 ： 214； 增 加 一 个 共 轭 双 键 ： 30 ； 两 个 烷 基 取代 ： 5

53、x2 254nm (b) 母 体 ： 214 ； 一 个 取 代 烷 基 ： 5 219nm (c) 母 体 ： 253 ； 三 个 取 代 烷 基 ： 5x3 268nm (d) 母 体 ： 253 ； 增 加 一 个 共 轭 双 键 ： 30； 三 个 取 代 烷基 ： 5x3 298nm ： d c a bmax max max maxmaxmax 57 10. 下 面 两 个 化 合 物 能 否 用 紫 外 光 谱 区 别 ？ OCH 3C O (b)解 ： (a) 母 体 ： 253 (b) 母 体 ： 253 增 加 两 个 共 轭 双 键 ： 30 x2 增 加 一 个 共 轭

54、双 键 ： 30 三 个 环 外 双 键 ： 5x3 一 个 环 外 双 键 ： 5 五 个 烷 基 取 代 ： 5x5 三 个 烷 基 取 代 ： 5x3 353nm 303nm 可 以 用 紫 外 光 谱 加 以 区 别 。 max max Amax Bmax OCH3C O a 58 max . 11. 计 算 下 述 化 合 物 的 。O COOEt (实 测 值 248nm)解 ： 母 体 ： 215 ， 烷 氧 基 ： 35 ， 两 个 烷 基 取 代 基 ：12 2， 羰 基 上 连 有 OR基 ： -22， 252nm max 59 12. 根 据 红 外 光 谱 及 核 磁

55、共 振 谱 推 定 某 一 化 合 物 的 结 构 可 能为 (a)或 (b)。 其 uv光 谱 为 284( =9700 )，试 问 结 构 为 何 ？ 甲 醇max 解 ： (a)母 体 ： 215 (b) 母 体 ： 215 OH： 35 OH： 35 CH 3； 12 两 个 烷 基 ： 12x2 OR： 30 羰 基 上 连 有 OR基 ： 22 a、 位 于 同 一 五 元 环 ： 13 a、 位 于 同 一 五 元 环 ： 13 279nm 239nm 该 化 合 物 为 (a) max max O CH3CH3 OH O (a) OCH3 OH OCH3 (b) 11 molc

56、mL 60 13. 计 算 下 述 化 合 物 的 。EtOHmaxO a O b解 ： (a)母 体 ： 215 (b) 母 体 ： 215 同 环 二 烯 ： 39 环 外 双 键 ： 5 增 加 一 个 共 轭 双 键 ： 30 增 加 一 个 共 轭 双 键 ： 30 烷 基 ： 18 烷 基 ： 18 两 个 烷 基 ： 18x2 烷 基 ： 18 338nm 286nm max max 61 14. 试 指 出 紫 外 吸 收 光 谱 曲 线 中 定 性 的 参 数 。解 ： 定 性 参 数 有 ： 吸 收 光 谱 曲 线 的 形 状 ； 吸 收 峰 的 数 目 及 最 大吸 收

57、波 长 的 位 置 及 相 应 的 。 其 中 ， 最 大 吸 收 波 长 和 相应 的 为 定 性 的 主 要 参 数 。15. 试 指 出 n(n1)阶 导 数 光 谱 曲 线 与 零 阶 导 数 光 谱 曲 线 的 关 系 。解 ： n阶 导 数 光 谱 曲 线 是 由 零 阶 导 数 光 谱 曲 线 进 行 n阶 求 导 得 到的 ， 与 零 阶 导 数 光 谱 曲 线 相 比 ， 它 的 分 辨 率 提 高 。 maxmax 62 16. molL-1的 K2Cr2O7溶 液 在 450nm和 530nm处 的 吸 光度 A分 别 为 0.200和 0.050。 molL-1的 KM

58、nO4溶 液 在450nm处 无 吸 收 ， 在 530nm处 吸 光 度 为 0.420。 今 测 得 某K2Cr2O7和 KMnO4的 混 合 液 在 450nm和 530nm处 吸 光 度 分 别为 0.380和 0.710。 试 计 算 该 混 合 液 中 K2Cr2O7和 KMnO4浓 度 。假 设 吸 收 池 长 为 10mm。3100.1 4100.1 解 ： 由 题 得 : 63 MnCrA MnCrA CLACLA CLACLA MnCrMnCr MnCrMnCr MnMn CrCr 530530530 450450450 530450 530450 ,)42.0(,)0(

59、,)05.0(,)2.0( 联 立 ， 代 入 数 据 ， 得 Ccr 1.9 10 -3mol/L ， CMn 1.46 10 -4mol/L 。 64 17.已 知 亚 异 丙 基 丙 酮 在 各 种 溶 剂 中 实 现 跃 迁 的 紫 外 光 谱 特 征 如 下 ：溶 剂 环 己 烷 乙 醇 甲 醇 水 335 nm 320 nm 312 nm 300 nm 25 63 63 112假 定 这 些 光 谱 的 移 动 系 全 部 由 与 溶 剂 分 子 生 成 氢 键 所 产 生 ， 试 计算 在 各 种 极 性 溶 剂 中 氢 键 的 强 度 (kJmol-1)。解 ： 跃 迁 能 量

60、 ： 根 据 在 环 己 烷 中 ： 在 乙 醇 中 ： n 非 极 性极 性氢 键 强 度 ENahcNahE E, 0max0 chhvE 1max1 chhvE 65 则 乙 醇 中 氢 键 强 度 ：同 理 ， 甲 醇 中 ：水 中 ： 75.1610335132011031063.61002.6 83423 01 EENE kJ/mol 35.2610335131011031063.61002.6 83423 02 EENE kJ/molkJ/mol 70.4110335130011031063.61002.6 83423 03 EENE 66 18 某 化 合 物 ， 分 子 式

61、为 C7H10O， 经 IR光 谱 测 定 , , 及 。 uv测 定 257nm， 试 推 断 其 结 构 。C O CH3CH2 C C EtOHmax解 ： 根 据 不 饱 和 度 计 算 公 式 ： n 2 ， 此 分 子 中 应 含 两 个 先 将 分 子 设 为 一 、 不 饱 和 羰 基 化 合 物 ： 215nm 实 测 得 257nm ， 有 可 能 另 一 个 与 、上 的 双 键 共 轭 ， 若 增 加 一 共 轭 双 键 30 推 至 此 时 ， 257 215 30 12nm， 则 有 可 能 在 位 上有 一 烷 基 ， 从 而 推 出 ,验 证 后 符 合 题 意

62、 。 C C max C C CH2 CH C CH C CH3OCH3 67 红 外 吸 收 光 谱 法 (p170)1. 试 说 明 影 响 红 外 吸 收 峰 强 度 的 主 要 因 素 。解 ： (1)振 动 能 级 的 跃 迁 几 率 ； (2)振 动 过 程 中 偶 极 距 的 变 化 。2. 已 知 HCl在 红 外 光 谱 中 吸 收 频 率 为 2993cm 1， 试 求 出 H Cl键 的 键 力 常 数 。解 ： (1) (2) (1)、 (2)联 立 解 之 ： 5.1N/cm k1307 21 21 mm mm 68 3. HF中 键 的 键 力 常 数 约 为 9N

63、/cm， (a) 计 算 HF的 振 动 吸 收 峰 频 率 ， (b) 计 算 DF的 振 动 峰 吸 收 频 率 。解 ： (a)同 第 2题 ， 代 入 数 据 ， cm-1 (b)与 (a)同 理 ， 4023192091307 DFHF KKcm ,2915382191307 14. 分 别 在 95 乙 醇 和 正 己 烷 中 测 定 2 戊 酮 的 红 外 吸 收 光谱 ， 试 预 计 吸 收 带 在 那 一 种 溶 剂 中 出 现 的 频 率 较 高 ？为 什 么 ？解 ： 在 乙 醇 中 频 率 较 低 。 2 戊 酮 中 的 C=O可 作 为 质 子 接 受 体 ， 乙 醇

64、 可 向 之 提 供 质子 形 成 氢 键 ， 使 “ O”上 的 电 子 云 密 度 平 均 化 ， 造 成 振 动 频 率 向 低 波 数 移 动 .OC 1Lg 69 5 分 子 在 振 动 过 程 中 有 偶 极 矩 的 改 变 才 有 红 外 吸 收 。 有 红 外吸 收 的 称 为 红 外 活 性 ； 相 反 称 为 非 红 外 活 性 。 指 出 下 列 振 动 是否 有 红 外 活 性 。解 ： 题 意 不 清 ， 应 该 具 体 到 C=C键 ！ 只 有 （ b） ； 对 C-H键 而 言 ， （ a） （ b） （ e） （ f） 706. CS2是 线 性 分 子 ， 试

65、 画 出 它 的 基 本 振 动 类 型 ， 并 指 出 哪 些振 动 是 红 外 活 性 的 .解 ： (1) (2) (3) (4)SCS SCS S C S S C S有 红 外 活 性 的 ： (2)、 (3)、 (4)。 71 7.某 化 合 物 分 子 式 为 C5H8O,有 下 面 的 红 外 吸 收 带 ： 3020，2900， 1690和 1620cm 1； 在 紫 外 区 ， 它 的 吸 收 在227nm( )， 试 提 出 一 个 结 构 ， 并 且 说 明 它 是否 是 唯 一 可 能 的 结 构 。410解 ： 不 饱 和 度 ： 在 1690cm-1有 吸 收 有

66、“ C=O”存 在 ； 在 3020cm-1、2900cm-1处 有 吸 收 存 在 不 饱 和 C-H和 饱 和 C H； 由 紫 外 光 谱 知 ， 10 4 ， 说 明 有 双 键 与 形 成 共 轭 ， 又 227nm,得 位 上 有 一 取 代 基 可 能 的 结 构 为 ： (不 一 致 、 不 唯 一 ， 还 可 能 取 代 )。 C Omax CH3 CH CH C CH3O 11 molcmL 228051 72 8.羰 基 化 合 物 , ， , , ,中 ， 伸 缩 振 动 频 率 出 现 最 高 者 是 什 么 化 合 物 ？C O RR C OR Cl C OR H C OR F C OF F解 ： C OF F C OR F C OR Cl C OR H C O RR 9.不 考 虑 其 他 因 素 条 件 影 响 ， 在 酸 、 醛 、 酯 、 酰 卤 和 酰 胺 类 化合 物 中 ， 出 现 C=O伸 缩 振 动 频 率 的 大 小 顺 序 应 是 怎 样 ？解 ： 酰 卤 酸 酯 醛 酰 胺 。 73 10.有 一 种 晶 体 物 质 ， 据 信 不