分析化学习题第4章原子光谱分析法

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1、第4章 原子光谱分析法4.3.1原子发射光谱分析法一、选择题1原子发射光谱是由下列哪种跃迁产生的？ (B )A. 电热能使气态原子内层电子激发B. 电热能使气态原子外层电子激发C. 辐射能使气态原子内层电子激发D. 辐射能使气态原子外层电子激发2 原子发射光谱仪中光源的作用是 (D )A. 得到特定波长和强度的锐线光谱B. 将试样中的杂质除去，消除干扰C. 提供足够能量使试样灰化D. 提供足够能量使被测元素蒸发解离、原子化和激发3 发射光谱法定性分析矿物粉末中微量Ag、Cu时，应采用的光源是 ( A )A. 直流电弧光源 B. 低压交流电弧光源C. 高压火花光源 D. 电感耦合等离子体光源4

2、用原子发射光谱法直接分析海水中重金属元素时，应采用的光源是 (D)A. 直流电弧光源 B. 低压交流电弧光源C. 高压火花光源 D. 电感耦合等离子体5 发射光谱分析中，具有干扰小、精度高、灵敏度高和宽线性范围的激发光源是 (D)A. 直流电弧光源 B. 低压交流电弧光源C. 高压火花光源 D. 电感耦合等离子体6发射光谱摄谱仪的检测器是 (A)A. 感光板 B. 暗箱 D. 光电倍增管 C. 硒光电池7 用发射光谱进行定量分析时，乳剂特性曲线的斜率较大，说明 (B)A. 惰延量大 B. 反衬度大 D. 反衬度小 C. 展度大8 摄谱法原子光谱定量分析的依据是 (C )A. I N基 B. S

3、 lgN D. S lgc C. I lgc9 在发射光谱定量分析中下列选用的“分析线对”正确的是 (A )A. 波长和激发电位都应接近 B. 波长和激发电位都不一定接近D. 波长要接近，激发电位可以不接近 C. 波长不一定接近，但激发电位要相近10 测量光谱线的黑度可以用(C )A. 摄谱仪 B. 映谱仪 C. 测微光度计 D. 比长计二、 填空题1发射光谱是指物质的分子、原子或离子受到外界能量（电能、热能、化学能）的 激发而产生的光谱。吸收光谱则是由物质 吸收 光源辐射而产生的光谱。2物质发射的光谱有线状光谱、带状光谱和连续光谱三种。线状光谱是由物质的 气态原子或离子受激发 而产生的，又称

4、为 原子光谱或离子光谱 。带状光谱是由 气态分子受激发 而产生的，又称 分子光谱 。连续光谱是由 炽热的固体或流体 发射的，各种波长 连续不断 ， 分不出明显 的光谱线条。3 第一共振线是发射光谱的最灵敏线，它是由 第一激发态 跃迁至 基态 时产生的辐射，由于谱线强度大，常用作 分析线 。4 原子在高温下被激发而发射某一波长的辐射，周围温度较低的同种原子(包括低能级原子或基态原子)会吸收这一波长的辐射而使谱线强度 降低 的现象称为 自吸 。自吸严重的谱线使其从中央下陷而一分为二，则称为谱线的 自蚀 。5 电感耦合等离子体光源具有 检出限低 、 基体效应小 、 线性范围宽 、稳定性好 、 精密度

5、高 、准确度高 等优点 ，它主要由 高频发生器 、 等离子炬管 、 雾化器 等三部分组成。6 原子发射光谱仪中，低压交流电弧、高压火花等激发光源中的激发过程主要是 高速 、热运动的粒子 激发，它是由 碰撞 _引起的 。7 原子发射光谱中，背景的来源有 分子激发产生的带光谱 、 炽热固体 及 离子电子复合时产生的连续光谱 、 其它元素的原子 或 离子光谱对分析线的覆盖 及光谱仪产生的 杂散光 。8 原子发射光谱法定性分析的依据是 各种元素的原子核外层电子基态与激发态之间的能级差（E）大小不同， 当受激跃迁时， 不同的原子将产生各自的 特征光谱线及线组，以此判断该 元素 是否存在。9 在原子发射光

6、谱分析的元素波长表中， Li670.785nm表示 Li的670.785 nm的原子线 ；Be313.034 nm表示 Be的313.042的一级离子线 。10 用原子发射光谱进行定性分析时，识别谱线的主要方法有 铁谱比较法 、 标准试样光谱比较法。铁谱的作用是 以元素光谱图中的铁光谱线为波长标尺，可为查找谱线时作对照用 。对被检测的元素一般只需找出 23根_灵敏线即可判断该元素是否存在 。11 衡量摄谱仪的性质，可根据 色散率、分辨率和集光本领 等三个光学特性指标来表征。摄谱仪所具有的能正确分辨出相邻两条谱线的能力，称为 分辨率 。把不同波长的辐射能分散开的能力，称为 色散率 。12 在进行

7、光谱定性全分析时，狭缝宽度宜 窄 ，目的是保证有一定的 分辨率 ，来减少谱线间重叠 干扰。而进行定量分析时，狭缝宽度宜 宽 ，目的是保证有一定的 照度 ，来提高 谱线强度 。13 在谱线强度与浓度的关系式 Iacb中,b表示与 自吸 有关的常数，当b0时，表示 I与c无关 ； 当c值较大时，b值 1 _，有自吸；低浓度时，b值_=1_ ，表示_无自吸。b愈小，自吸收 越大 。14 在发射光谱中，内标法的基本公式是 lgRlg(I分I内)blgclgA ；摄谱法的基本公式是SblgclgA ；光电直读法定量分析的基本公式是 lgVblgclgA 。15 原子发射光谱定量分析的方法称为“内标法”。

8、所采用的比较线称“ 内标线 ”，分析线与内标线称为“ 分析线对 ”。三、问答题1 请叙述光谱定量分析的基本原理答：光谱定量分析是根据待测元素谱线的强度和待测元素的含量之间存在一种关系,即罗马金公式 I = acb来进行定量分析的，谱线强度可以用光电直读法，也可以用照相法记录。2 何谓内标法？光谱定量分析时为何要采用内标法？答：在被测元素的谱线中选一条分析线，在基体元素谱线中选一条与它相匀称的内标线，根据这一对谱线强度的比值对被测元素的含量制作工作曲线，然后对未知试样进行定量分析的方法称为内标法。因为谱线强度 I 不仅与元素的浓度有关，还受到许多因素的影响，采用内标法可消除因实验条件的波动等因素

9、带来的影响，提高准确度。3 具有哪些条件的谱线对可作内标法的分析线对？可作内标法分析线对的要求是： 内标元素的含量须恒定。 分析元素和内标元素的挥发率必须相近，以避免分馏现象，否则发光蒸气云中原子浓度之比随激发过程而变。 内标元素与待测元素的激发电位和电离电位应尽量相近，这样，谱线的强度比可不受激发条件改变的影响。 分析线与内标线的波长应比较接近，强度也不应相差太大，这样可减少照相测量上引起的误差。 谱线无自吸或自吸很弱，并且不受其它元素的干扰。4 在原子发射光谱分析中，选择激发电位相近的分析线对的作用是什么？为什么？答：原子发射光谱分析中，选择激发电位相近的分析线对的作用是消除弧焰温度的影响

10、。根据谱线强度的公式：故 分析线对谱线强度比正比于当E1E2，时， e0 1因此，当分析线对的激发电位接近时，就可消除弧温的影响。5 选择分析线对时两谱线的波长为什么要尽量靠近？答：感光板的反衬度 r 和惰延量 Hi 都与波长有关，在分析线对的波长相距很近时，它们的反衬度和惰延量才相等，因而内标法定量公式 S=blgc +lgA才成立。四、计算题1 用发射光谱法测定某材料中的 Cu 元素时，得铜的某谱线的黑度值(以毫米标尺表示)为 S Cu = 612，而铁的某谱线的黑度值 S Fe = 609，此时谱线反衬度是2.0，求该分析线对的强度比。解： 由于 lgR = lgA + blgc所以 R

11、 = 31.62 有一每毫米 1200 条刻线的光栅，其宽度为 50 nm，计算 (1)在一级光谱中，该光栅的理论分辨率为多少? (2) 对于= 600 nm 的光，在一级光谱中，光栅所能分辨的最靠近的多少？(3) 要将一级光谱中742.2 nm 和742.4 nm两条光谱线分开, 则需多少刻线的光栅?解：根据 = mN，可解决这三个问题。式中R瘤 为理论分辨率；m为光谱级数；N为光栅的总刻线数。(1) 已知n = 1，N = 501200，所以光栅的分辨率为R理 = mN = 1 (501200 ) = 6104(2) 已知R理 = 6104，= 600 nm 所以两谱线的波长差为 = 60

12、0 / (6104) = 0.01 nm(3) 需如下刻线的光栅（条）3 计算Cu327.396 nm及Na589.592 nm的激发电位(eV)?已知h 6.6210-34JS，光速c 2.9971010 cm，1 nm = 10-9m，1 eV 1.60210-19J解：Cu327.396 nm及Na589.592 nm的激发电位 （eV）Na589.592 nm的激发电位 4 激发原子和分子的价电子产生紫外和可见光谱需要的能量为1.50 8.00 eV，问相应的激发波长范围是多少nm?已知h 6.6210-34 JS，光速c 2.9971010 cm，1 nm = 10-9m，1eV1.

13、60210-19 J解：由于 所以，能量为1.50 eV时 能量为8.00eV时 因此，激发能量为1.50 8.00eV时，相应的波长范围是826154 nm。4.3.2原子吸收光谱分析法一、选择题1 原子吸收光谱是 (A )A. 基态原子吸收特征辐射后跃迁到激发态所产生的B. 基态原子吸收了特征辐射跃迁到激发态后又回到基态时所产生的C. 分子的电子吸收特征辐射后跃迁到激发态所产生的D. 分子的振动、转动能级跃迁时对光的选择吸收产生的2 原子发射光谱与原子吸收光谱产生的共同点在于.(D )A. 基态原子对共振线的吸收 B. 激发态原子产生的辐射C. 辐射能使气态原子内层电子产生跃迁 D. 辐射

14、能使气态原子外层电子产生跃迁3 在原子吸收分光光度计中，目前常用的光源是(C )A. 火焰 B. 氙灯 C. 空心阴极灯 D. 交流电弧4 空心阴极灯内充的气体是 (D )A. 大量的空气 B. 少量的空气C. 大量的氖或氩等惰性气体 D. 少量的氖或氩等惰性气体5 空心阴极灯的主要操作参数是(C )A. 内充气体的压力 B. 阴极温度 C. 灯电流 D. 灯电压6 空心阴极灯中对发射线半宽度影响最大的因素是 (B )A. 内充气体 B. 灯电流 C. 阴极材料 D. 阳极材料7 原子吸收测定时，调节燃烧器高度的目的是 (A)A. 选择合适的吸收区域 B. 增加燃气和助燃气预混时间C. 提高试

15、样雾化效率 D. 控制燃烧速度8 原子化器的主要作用是 (A )A. 将试样中待测元素转化为基态原子B. 将试样中待测元素转化为激发态原子C. 将试样中待测元素转化为中性分子D. 将试样中待测元素转化为离子9 在石墨炉原子化器中，应采用保护气体是 (A )A. 氩 B. 氢 C. 氧化亚氮 D. 乙炔10 原子吸收光谱仪与原子发射光谱仪在结构上的不同之处是 (A )A. 原子化器 B. 单色器 C. 透镜 D. 光电倍增管11 双光束原子吸收分光光度计不能消除的不稳定影响因素是 (B )A. 光源 B. 原子化器 C. 检测器 D. 放大器12 在原子吸收分析法中，被测定元素的灵敏度、准确度在

16、很大程度上取决于 (C )A. 空心阴极灯 B. 火焰 C. 原子化系统 D. 分光系统13 原子吸收分光光度计中常用的检测器是 (D )A. 感光板 B. 光电池 C. 光电管 D. 光电倍增管14 在原子吸收分析中，下列火焰组成温度最高的是 ( B)A. 氧气氢气 B. 笑气-乙炔 C. 空气-乙炔 D.空气-煤气15 原子吸收法测定易形成难离解氧化物的元素铝时，需采用的火焰为 (D )A. 氧气-空气 B. 氧气-氩气 C. 乙炔-空气 D. 乙炔-笑气二、填空题1 使电子从基态跃迁到第一激发态所产生的吸收线，称为 共振（吸收）线 。2 原子吸收光谱是由 气态基态原子对该原子共振线的吸收

17、 而产生的。3 原子吸收分析法其独有的分析特点是： 灵敏度高 、 选择性好 、 抗干扰能力强 、 能测定的元素多 。非火焰原子吸收光谱法的主要优点是： 检出限低 、 取样量小 、 物理干扰小 、 可用于真空紫外区 。4 单道单光束火焰原子吸收分光光度计主要有四大部件组成，它们依次为 光源(空心阴极灯) 、 原子化器 、 单色器 和 检测器(光电倍增管) 。5 原子吸收光谱法中应选用能发射 锐线 的光源，如 空心阴极 灯。空心阴极灯的阳极一般是 钨棒 ，而阴极材料则是 待测元素 ，管内通常充有 低压惰性气体 ，其作用是 导电、溅射阴极表面金属原子、从而激发金属原子发射出特征谱线 。6 原子吸收分

18、析常用的火焰原子化器是由 雾化器 、 混合室 和 燃烧器 组成的。原子化器的主要作用是 提供热能使试样蒸发原子化，将其中待测元素转变成基态气态原子，入射光束在这里被气态基态原子吸收 。7 试样在火焰原子化器中原子化的历程： 喷雾 、 雾滴破碎 、 脱水 、 去溶剂 、 挥发成分子 、 原子化 。8 影响原子化效率的因素（火焰中）有：(1) 火焰类型与组成；(2) 控制合适的火焰温度；(3) 蒸气中基态原子的一部分可能吸收热能而被激发或电离，也可能生成分子状态，也会影响到原子化效率 。9 火焰原子吸收光谱法中，应选择的条件有 灯电流 、 燃助比 、 狭缝宽度、 火焰种类及火焰部位 、吸收波长 、

19、喷雾器的调节。10 通常，在原子吸收光谱法中，空心阴极灯的工作电流增大，反而使灵敏度变低，其原因是 温度升高引起发射线热变宽 ，则 自吸 随之增大，同时会使发射线 变宽 。因此选用灯电流原则是 在保证发光稳定条件下, 灯电流小些好 。三、问答题1 为何原子吸收分光光度计的石墨炉原子化器较火焰原子化器有更高的灵敏度? 答：因为火焰原子化器存在下列缺点：(1) 火焰原子化器雾化效率低（10左右）；(2) 雾化的气溶胶被大量载气稀释；(3) 基态原子蒸气在光程中滞留时间短。而石墨炉原子化器具有下列优点：(1) 不存在雾化与稀释问题；(2) 基态原子蒸气在石墨炉中的滞留时间长，相对浓度大。由此可见石墨

20、炉原子化器的原子化效率较火焰原子化器高，所以前者较后者有更高的灵敏度。2 原子吸收是如何进行测量的？为什么要使用锐线光源？ 答：原子吸收是通过空心阴极灯发射的特征谱线经过试样原子蒸气后，辐射强度（吸光度）的减弱来测量试样中待测组分的含量。在原子吸收分析法中，要使吸光度与原子蒸气中待测元素的基态原子数之间的关系遵循朗伯-比耳定律，必须使发射线宽度小于吸收线宽度 。如果用锐线光源时，让入射光比吸收光谱窄5-10倍，则可认为近似单色光了，吸光度与浓度才呈线性关系，即 A=Kc。3 在原子吸收分析中为什么常选择共振线作吸收线?答：共振线是电子在基态与最接近基态的能级间的跃迁所产生的, 因此共振线的跃迁

21、概率大, 强度高, 有利于提高分析的灵敏度。4 原子吸收分析中是采用什么措施抑制光谱干扰、物理干扰和化学干扰？答：(1) 光谱干扰，指光源谱线不纯及火焰中吸收谱线的干扰。前者主要是由于空心阴极灯阴极材料不纯或相邻谱线太靠近引起的。解决的办法是纯化材料或选择其他谱线；而后者主要是试样中的杂质元素的吸收引起的，可采用化学分离方法予以消除。(2) 物理干扰，主要是由于试样的物理性质及测试中的其它因素引起的，如提升量、温度、雾化率等，解决的办法是选择最佳实验条件。(3) 化学干扰，包括低电离电位元素的电离干扰，火焰中难熔化合物形成等，解决的办法可选用合适的缓冲剂，释放剂以及稀释剂等。5 在原子吸收分析

22、中，为什么加入释放剂可以抑制凝聚相化学干扰? 答：由于加入释放剂与干扰元素生成的化合物的热稳定性大于分析元素与干扰元素生成的化合物的稳定性，所以释放剂优先与干扰元素结合， 释放 出分析元素来，从而抑制了凝聚相化学干扰。6 在原子吸收分析中，为什么加入保护剂可以抑制凝聚相化学干扰? 答：由于加入的保护剂可以与干扰元素或分析元素或同时与二者形成稳定的络合物，从而把被测元素保护起来，防止干扰物质与它作用。7火焰原子吸收分光光度法中，何谓富燃火焰和燃火焰，并简述化学计量火焰、富燃火焰和燃火焰的特点。答：化学计量火焰的特点是：温度高，干扰小，背景低，稳定 ，适用于多种元素测定。 燃助比大于化学计量的火焰

23、称之为富燃火焰。富燃火焰的特点是：温度低，还原性强，背景高，干扰多，适用于难离解易氧化的金属元素的测定。.燃助比小于化学计量的火焰称之为贫燃火焰。贫燃火焰的特点是：温度低，氧化性强，有利于测定易解离易电离的元素 。四、计算题1火焰原子吸收法测Zn时，火焰温度为2600K，单色器的倒线色散率为20 mm-1，出、入射狭缝宽度均为0.1 mm。试计算单色器通带。已知Ar (Zn) = 65.38解：(1) 单色器通带缝宽倒线色散率0.1202 ()2已知光栅单色器的倒线色散率为20 mm-1，欲测Co 240.73 nm的吸收值，为防Co240.63 nm干扰，应选择狭缝宽度为多少？解：因为光谱带

24、宽表示了能分开的波长差的数值，而光谱带宽（波长差）缝宽倒线色散率即 (mm)3 用原子吸收分光光度计测得2.00 g mL-1 Fe2+ 标准溶液的透光度为77.6%，求该仪器的灵敏度（g mL-1，1%）。解：由于 ，A = lgT所以 （g mL-1/1%）4 用原子吸收法测定某溶液中 Cd 的含量时，得吸光度为 0.145。在 50 mL 这种试液中加入1 mL 浓度为1.0010-3 mol L1的Cd标准溶液后，测得吸光度为 0.240，而在同样条件下，测得蒸馏水的吸光度为 0.010，试求未知液中 Cd 的含量和该原子吸收光度计的灵敏度（即 1吸光度时的浓度）。 解：根据光吸收定律

25、 ，设未知液中Cd的浓度为cx mol L1 ， ，得 （mol L1）（g mL-1/1%）5 已知用原子吸收法测定Cu的灵敏度为0.04g mL-1/1%，若试样中铜的质量分数为0.1%，求其最适宜浓度测量范围为多少？若制备试液25mL，应称取试样为多少克?解：在原子吸收光谱分析中，吸光度为0.1 0.5时，测量的准确度较高，在此吸光度范围，其浓度约为灵敏度的25 120倍。因此先根据元素的灵敏度，可估算水最适宜浓度测量范围：最低浓度 0.0425 = 1 g mL-1最高浓度 0.04120 = 4.8 g mL-1根据浓度范围，再计算应称取试样的质量范围：由于 所以，最低质量 最高质量 一般称取试样质量为0.10.12g为宜。