武汉大学第一学期《仪器分析》期末试题及其答案.docx

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武汉大学第一学期《仪器分析》期末试题及其答案

武汉大学2005-2006学年度第一学期《仪器分析》期末考试试卷（A）

学号           姓名          院（系）                 分数         

一、选择题（每题1分，共15分）

 1．下列说法哪一种正确?

                                          （ ）

   a.阳极电位越正、析出电位越正者越易在阳极上氧化

   b.阳极电位越正、析出电位越负者越易在阳极上氧化

   c.阳极电位越负、析出电位越正者越易在阳极上氧化

d.阳极电位越负、析出电位越负者越易在阳极上氧化

 2.用色谱法对复杂未知物进行定性分析的最有效方法是               （ ）

   a.利用检测器的选择性定性

   b.利用已知物对照法定性

   c.利用文献保留数据定性

 3．某同学将装入电解池准备做极谱分析的溶液洒掉了一部分,若用标准比较法进行测定,他应                                                                          （ ）

   a.重新配制溶液              b.取一定量的溶液,记下体积,再测定

   c.继续做                    d..取一定量的溶液,加入标准溶液,作测定校正

 4．在气-液色谱分析中,当两组分的保留值很接近,且峰很窄,但只能部分分离，其原因是（ ）

     a.柱效能太低        b.容量因子太大

 c.柱子太长          d.固定相选择性不好

 5．在GC和LC中,影响柱的选择性不同的因素是                       （ ）

   a.固定相的种类       b.柱温       c.流动相的种类       （4）分配比

 6.    先电解富集，后电解溶出的电分析方法是                         （ ）

      a.电导分析法          b.电重量分析法

c.电位分析法         d.溶出伏安法 

 7.分离有机胺时，最好选用的色谱柱为                             （ ）

   a非极性固定液柱             b.低沸点固定液柱

   c.空间排阻色谱柱             d氢键型固定液柱

 8.影响谱线变宽的最主要因素是以下哪种?

                          （ ）

     a.自然变宽           b.热变宽

c.碰撞变宽           d.自吸变宽

 9. 空心阴极灯中对发射线宽度影响最大的因素是                   （ ）

   a.阴极材料     b.填充材料     c.灯电流       d.阳极材料

 10.适合于植物中挥发油成分分析的方法是                          （ ）

   a.原子吸收光谱       b.原子发射光谱

   c.离子交换色谱       d.气相色谱

 11.原子发射光谱的产生是由于                                    （ ）

  a.原子次外层电子在不同能态间的跃迁   b.原子外层电子在不同能态间的跃迁

  c.原子外层电子的振动和转动           d.原子核的振动

 12. 矿石粉末的定性分析，一般选择下列哪种光源为好：

             （ ）

  a.交流电弧     b.直流电弧     c.高压火花     d.等离子体光源

 13.原子吸收法测定NaCl中微量K时，用纯KCl配制标准系列制作工作曲线，分析结果偏高，原因是                                                                                                                   （ ）

a.电离干扰   b.物理干扰    c.化学干扰     d.背景干扰

 14. 下列化合物中，同时有n→π*，π→π*，σ→σ*跃迁的化合物是      （ ）

a.一氯甲烷   b.丙酮    c.1，3－丁二醇    d.甲醇

 15.随着氢核的酸性增加，其化学位移值ppm将                                       （ ）

    a.增大    b.减小    c.不变

二、填空（每空1分，共30分）

 1．由LaF3单晶片制成的氟离子选择电极,晶体中                是电荷的传递者,                        是

  固定在膜相中不参与电荷的传递,内参比电极是                                             ,内参比溶液由

                               组成。

 2．气相色谱分析中常用的通用检测器有                                           ,                                         。

  前者是                                   型，而后者是                                              型。

 3．溶出伏安法分析中，被测物质存在                 和                              两个基本过程。

使用阳极溶出伏安时，首先是                ，再是                   。

 4．棱镜材料不同，其色散率也不同，石英棱镜适用于                  光谱区，玻璃棱镜适用于               光谱区。

 5．紫外、可见吸收光谱常用于研究                                                         的化合物，而红外光谱法主要研究

                            的化合物。

 6．等离子体光源（ICP）具有                   ，               ，                 ，                  等优点，它的装置主要包括                ，                 ，                  等部分。

 7．原子发射光谱定性分析时，摄谱仪狭缝宜             ，原因是                         ；而定量分析时，狭缝宜               ，原因是                                             。

 8．影响化学位移的内部因素有                   ，                     ，和                   等。

三、问答题（每题4分，共20分，答在空白处）

 1．   普通极谱法的灵敏度仅为1×10-5mol/L，而脉冲极谱法可提高10倍，甚至几十倍。

请扼要阐明提高灵敏度所采取方法的基本原理。

 2．   什么叫内标法？

所学过的仪器分析方法中有哪些使用内标法？

为什么使用内标法？

 3．   简述毛细管区带电泳和胶束电动毛细管电泳的异同点。

 4．   举例说明生色团和助色团，并解释红移和紫移。

 5．   举例说明核的化学等价及磁等价。

四、计算题（第1题15分；2、3每题10分；，共35分）

 1．Co3+在氨盐介质，一般分两步反应到Co（0），可得如下极谱图。

 SHAPE \*MERGEFORMAT

（1）求此溶液Co3+和Co2+的初始浓度比。

（2）分析这两步反应的电池性质（即：

原电池或电解池，工作电极阳极还是阴极，正极还是负极）。

2.3.000g锡矿试样以Na2O2熔融后溶解之，将溶液转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度。

吸取稀释后的试液25mL进行极谱分析，测得扩散电流为24.9微安。

然后在此溶液中加入5mL浓度为6.0×10-3mol/L的标准锡溶液，测得扩散电流为28.3微安。

计算矿样中锡的质量分数。

（Sn118.7）

3.在2500K时，Na共振线589.3nm为3s~3p跃迁产生的，计算其激发态和基态原子数之比。

已知k=1.38×10-23JK-1，h=6.626×10-34Js。

武汉大学2005-2006学年度第一学期《仪器分析》期末考试试卷答案（A）

学号           姓名          院（系）                 分数         

一、选择题（每题1分，共15分）

1．下列说法哪一种正确?

                                          （b ）

   a.阳极电位越正、析出电位越正者越易在阳极上氧化

   b.阳极电位越正、析出电位越负者越易在阳极上氧化

   c.阳极电位越负、析出电位越正者越易在阳极上氧化

d.阳极电位越负、析出电位越负者越易在阳极上氧化

2.用色谱法对复杂未知物进行定性分析的最有效方法是               （b）

   a.利用检测器的选择性定性

   b.利用已知物对照法定性

   c.利用文献保留数据定性

3．某同学将装入电解池准备做极谱分析的溶液洒掉了一部分,若用标准比较法进

行测定,他应                                                     （b）

   a.重新配制溶液              b.取一定量的溶液,记下体积,再测定

   c.继续做                    d..取一定量的溶液,加入标准溶液,作测定校正

4．在气-液色谱分析中,当两组分的保留值很接近,且峰很窄,但只能部分分离，其原因是（d）

     a.柱效能太低        b.容量因子太大

 c.柱子太长          d.固定相选择性不好

5．在GC和LC中,影响柱的选择性不同的因素是                     （  a  ）

   a.固定相的种类       b.柱温       c.流动相的种类       （4）分配比

6.    先电解富集，后电解溶出的电分析方法是                            （d）

      a.电导分析法          b.电重量分析法

c.电位分析法         d.溶出伏安法 

7.分离有机胺时，最好选用的色谱柱为                                （ d  ）

   a非极性固定液柱             b.低沸点固定液柱

   c.空间排阻色谱柱             d氢键型固定液柱

8.影响谱线变宽的最主要因素是以下哪种?

                             （b）

     a.自然变宽           b.热变宽

c.碰撞变宽           d.自吸变宽

9. 空心阴极灯中对发射线宽度影响最大的因素是                      （ c ）

   a.阴极材料     b.填充材料     c.灯电流       d.阳极材料

10.适合于植物中挥发油成分分析的方法是                             （d ）

   a.原子吸收光谱       b.原子发射光谱

   c.离子交换色谱       d.气相色谱

11.原子发射光谱的产生是由于                                     （b  ）

  a.原子次外层电子在不同能态间的跃迁   b.原子外层电子在不同能态间的跃迁

  c.原子外层电子的振动和转动           d.原子核的振动

12. 矿石粉末的定性分析，一般选择下列哪种光源为好：

             （  b ）

  a.交流电弧     b.直流电弧     c.高压火花     d.等离子体光源

13. 原子吸收法测定NaCl中微量K时，用纯KCl配制标准系列制作工作曲线，分析结果偏高，原因是                                                    （ a  ）

a.电离干扰   b.物理干扰    c.化学干扰     d.背景干扰

14. 下列化合物中，同时有n→π*，π→π*，σ→σ*跃迁的化合物是      （  b ）

a.一氯甲烷   b.丙酮    c.1，3－丁二醇    d.甲醇

15. 随着氢核的酸性增加，其化学位移值ppm将                      （ a）

    a.增大    b.减小    c.不变

二、填空（每空1分，共30分）

1．由LaF3单晶片制成的氟离子选择电极,晶体中__F-___是电荷的传递者,_La3+______是固定在膜相中不参与电荷的传递,内参比电极是__银-氯化银丝_________,内参比溶液由_  _NaF和NaCl_________组成。

2．气相色谱分析中常用的通用检测器有___热导池_____,   火焰离子化   。

  前者是_____浓度_______型，而后者是____质量_____型。

3．溶出伏安法分析中，被测物质存在 电解富集 和_ 电解溶出   _两个基本过程。

使用阳极溶出伏安时，首先是_阴极富集____，再是__阳极溶出___________。

4．4．棱镜材料不同，其色散率也不同，石英棱镜适用于 紫外  光谱区，玻璃棱镜适用于  可见 光谱区。

5．紫外、可见吸收光谱常用于研究 不饱和有机化合物 ，特别是具有共轭体系的有机化合物的化合物，而红外光谱法主要研究  在振动中伴随有偶极矩变化 的化合物。

6．等离子体光源（ICP）具有   检出限低         ， 基体效应及自吸效应小       ，     精密度高    ，    线性范围宽        等优点，它的装置主要包括高频发生器          ，   等离子体炬管      ， 工作线圈（或进样系统）    等部分。

7．原子发射光谱定性分析时，摄谱仪狭缝宜 小  ，原因是   保证有足够的分辨率，减少谱线间重叠干扰     ；而定量分析时，狭缝宜 大  ，原因是   保证有较大的入射光强，提高谱线强度 。

8．影响化学位移的内部因素有诱导效应，共轭效应，和 磁各向异性  等。

三、问答题（每题4分，共20分，答在空白处）

1．   普通极谱法的灵敏度仅为1×10-5mol/L，而脉冲极谱法可提高10倍，甚至几十倍。

请扼要阐明提高灵敏度所采取方法的基本原理。

答：

脉冲极谱法是在汞滴生长后期、汞滴即将滴下之前的很短时间间隔内，施加一个矩形的脉冲电压，在每一个脉冲消失前20ms时，进行一次电流取样，由于充电电流的衰减速度快于法拉第电流的衰减速度，有效地减小了充电电流的干扰，提高了“信噪比”。

因此，脉冲极谱法的灵敏度明显优于普通极谱法。

2．   什么叫内标法？

所学过的仪器分析方法中有哪些使用内标法？

为什么使用内标法？

答：

內标法是在试样各含量不同的一系列标准试样中，分别加入固定量的纯物质，即內标物。

当测得分析物和內标物对应的响应后，以分析物和內标物的响应比（或其函数）对分析物浓度（或含量）作图，即可得到相应的校正曲线。

最后用测得的试样与內标物的响应比（或其函数）在校正曲线上获得对应于试样的浓度（或含量）。

不难看出，內标法实际上是外标法的一种改进。

在影响响应参数较多的仪器分析方法中，为了获得精确的结果，宜采用內标法，如气相色谱法和发射光谱法。

3．   简述毛细管区带电泳和胶束电动毛细管色谱的异同点。

答：

毛细管区带电泳是利用被分离离子在电场作用下移动的速率不同（电泳淌度差异）而实现分离的一种高效分离技术。

毛细管中电解质溶液的移动是电渗引起的。

毛细管区带电泳只适合于离子或可电离物质的分离。

胶束电动毛细管色谱是在毛细管区带电泳的基础上派生出的一种高效分离技术。

在毛细管区带电泳的缓冲溶液中添加浓度高于胶束临界浓度的表面活性剂，使其形成胶束相；因此，被分离对象在电场作用下的移动速度不仅取决于受电渗流和自身电泳，而且与它们在胶束相与水相之间的分配系数有关。

胶束电动毛细管色谱可用于离子、可电离物质以及中性化合物的分离。

4．   举例说明生色团和助色团，并解释红移和紫移。

答：

广义地说，生色团是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团

严格地说，那些不饱和吸收中心才是真正的生色团，如苯环等

助色团           

带有非键电子对的基团（如-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等），它们本身不能吸收大于200nm的光，但是当它们与生色团相连时，会使其吸收带的最大吸收波长λmax发生移动，并增加其吸收强度

红移和紫移                 

在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长λmax发生移动

向长波方向移动称为红移

向短波方向移动称为紫移（蓝移）

5．举例说明核的化学等价及磁等价。

答：

化学等价：

有相同化学位移的核。

在苯环上，六个氢的化学位移相同，它们是化学等价的。

磁等价：

是指分子的一组氢核，其化学位移相同，且对组外任何一个原子核的偶合常数也相同。

在二氟甲烷中H1和H2质子的化学位移相同，并且它们对F1或F2的偶合常数也相同，即JH1F1=JH2F1，JH2F2=JH1F2，因此，H1和H2称为磁等价核。

四、计算题（第1题15分；2、3每题10分；，共35分）

1．Co3+在氨盐介质，一般分两步反应到Co（0），可得如下极谱图。

 SHAPE \*MERGEFORMAT

（1）求此溶液Co3+和Co2+的初始浓度比。

（2）分析这两步反应的电池性质（即：

原电池或电解池，工作电极阳极还是阴极，正极还是负极）。

解：

（1）     CCo3+:

CCo2+=5:

1

（2）      两步反应都是电解池；工作电极在两步反应都是阴极，负极。

2.3.000g锡矿试样以Na2O2熔融后溶解之，将溶液转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度。

吸取稀释后的试液25mL进行极谱分析，测得扩散电流为24.9微安。

然后在此溶液中加入5mL浓度为6.0×10-3mol/L的标准锡溶液，测得扩散电流为28.3微安。

计算矿样中锡的质量分数。

（Sn118.7）

解：

根据极谱扩散电流方程式：

id=607zD1/2m2/3t1/6c，当温度、底液及毛细管特性不变时，极限扩散电流与浓度成正比。

设吸取稀释后的试液25mL中锡溶液的浓度为cx，则

即

得到cx＝3.3×10-3mol·L-1

矿样中锡的质量分数为

3.在2500K时，Na共振线589.3nm为3s3p跃迁产生的，计算其激发态和基态原子数之比。

已知k=1.3810-23JK-1，h=6.62610-34Js。

解：

为了计算式NJ/N0=（PJ/P0）exp（-EJ/kT）中的EJ，用钠原子两个发射线的平均波长5893À作为3p   3s的跃迁。

则有

     EJ＝1.986×10-23J﹒cm/（5893À×10-8cm﹒À-1）

       ＝3.37×10-19J

在3s和3p能级中，分别有2个和6个量子能级，故有

                             PJ/P0＝6/2＝3

将上式代入式NJ/N0=（PJ/P0）exp（-EJ/kT）中，得

       NJ/N0=3exp〔-3.37×10-19J/（1.38×10-23JK-1×2500K）〕

               NJ/N0=3×5.725×10-5＝1.72×10-4

同理可得2510K时两能级原子数的比值为

                         NJ/N0=1.79×10-4

武汉大学2006-2007学年度第一学期《仪器分析》期末考试试卷（A）

学号           姓名          院（系）                 分数           

一.选择题（每小题2分，共20分，答在试卷上）

1.关于直流电弧，下列说法正确的是：

                    （     ）

a直流电弧是一种自吸性很强、不稳定的光源；

b直流电弧的检出限比交流电弧差；

c直流电弧的电极头温度比交流电弧低；

d直流电弧只能进行定性、半定量分析，不能进行准确的定量分析。

2.可以概述三种原子光谱（吸收、发射、荧光）产生机理的是：

（     ）

  a.能量使气态原子外层电子产生发射光谱；

  b.辐射能使气态基态原子外层电子产生跃迁；

  c.能量与气态原子外层电子相互作用；

  d.辐射能使原子内层电子产生跃迁。

3.原子荧光光谱仪与原子吸收光谱仪结构上的主要区别在于           （  ）

a.光源        ；b.光路；

c.单色器       ；d.检测器。

  4.下述化合物中何者的磷光最强？

                                 （  ）

5.关于红外光谱法，下列说法正确的是：

                           （  ）

a．红外光谱法只用于化合物的结构表征;b．红外光谱法中，水是很好的溶剂;

c．光电倍增管可用作红外光谱检测器;d．傅立叶变换红外光谱仪比普通色散型红外光谱仪的分辨率要高。

6.关于质谱软电离源的说法，下面哪一种是对的？

           （     ）

a.软电离源的弛豫过程包括键的断裂并产生质荷