学年仪器分析B卷分析化学DOC.docx

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武汉大学2005-2006学年度第一学期《仪器分析》期末考试试卷（B）

学号           姓名          院（系）                 分数           

一、选择题（每题2分,共20分，答在空白处） 

1.pH玻璃电极产生的不对称电位来源于                           （  ）

   a.内外玻璃膜表面特性不同      b. 内外溶液中H+浓度不同

   c.内外溶液的H+活度系数不同   d. 内外参比电极不一样   

2．用离子选择电极标准加入法进行定量分析时，对加入标准溶液的要求为（    ）

（1）体积要大，其浓度要高                  

（2）体积要小，其浓度要低

    （3）体积要大，其浓度要低                  （4）体积要小，其浓度要高

3.库仑分析与一般滴定分析相比                                   （  ）

  a.需要标准物进行滴定剂的校准  b.很难使用不稳定的滴定剂

  c.测量精度相近  d.不需要制备标准溶液，不稳定试剂可以就地产生

4．与法拉第电解定律有关的因素是                                  （      ）

（1）温度和压力                  

（2）电极材料和性质

   （3）粒子扩散系数                （4）电子转移数

5.用反相液相色谱分离苯、甲苯、乙苯、联苯,先流出色谱柱的组分是  （  ）

a.乙苯          b.甲苯

c.苯           d.联苯

6.在以下因素中，不属动力学因素的是                             （      ）

（1）液膜厚度      

（2）分配系数       （3）扩散速度         （4）载体粒度

7.原子吸收分析中光源的作用是：

                               （  ）

a.供试样蒸发和激发所需的能量          b.产生紫外光 

c.发射待测元素的特征谱线              d.产生具有足够浓度的散射光

8. 在液相色谱中,范氏方程中的哪一项对柱效能的影响可以忽略不计?

    （      ）

（1）涡流扩散项                  

（2）分子扩散项

   （3）固定相传质阻力项            （4）流动相中的传质阻力

9.以下跃迁中哪种跃迁所需能量最大？

                                （  ）

a.σ→σ*       b.π→π*

c.n→σ*            d.n→π*

10原子发射光谱的产生是由于                                  （   ）

（1）原子次外层电子在不同能态间的跃迁   

（2）原子外层电子在不同能态间的跃迁

  （3）原子外层电子的振动和转动           （4）原子核的振动

二、填空（每空1分，共30分，答在空白处）

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5分，共30分，答在予留空白处）

 1.试述质谱仪的工作原理，并指出硬电离源和软电离源的区别。

2.      画出高效液相色谱仪基本结构示意图。

3.      试比较电解分析法与极谱分析法（或伏安分析法）的主要异同点。

4.      与紫外可见分子吸收光谱法不同，荧光样品池的四面均为磨光透明面，为什么？

5.      光电倍增管可作为红外吸收光谱仪的检测器吗？

为什么？

6.    

根据核磁共振谱中的什么特征可以区分下列两种异构体？

                                     I                                                      II

 四、计算题（每题5分，共20分，写在答题纸上）

1.   用热导池为检测器的气相色谱法分析仅含乙醇、庚烷、苯和乙酸乙酯的混合试样。

测得它们的峰面积分别为:

5.00cm2、9.00cm2、4.00cm2和7.00cm2,它们的重量相对校正因子分别为:

0.64、0.70、0.78和0.79。

求它们各自质量分数。

2.   用pH玻璃电极测定pH=5.0的溶液，其电极电位为+0.0435V；测定另一未知试液时电极电位则为+0.0145V，电极的响应斜率每pH改变为58.0mV，求此未知液的pH值。

3.   在某色谱分析中得到下列数据：

保留时间为5.0min,死时间为1.0min，固定相体积为2.0mL,柱出口载气流速为50mL/min。

试计算：

（1）   分配比; 

（2）死体积；（3）分配系数；（4）保留体积

4．组分A和B在一1.8m长色谱柱上的调整保留时间t'R,A=3min18s，t'R,B=3min2s，两组分峰的半宽分别为W1/2,A=1.5mm和W1/2,B=2.0mm，记录仪走纸速度为600mm／h，试计算：

（1）   该柱的有效塔板高度H有效、R和选择因子aA,B.

（2）   如果要使A和B的分离度R=1.5，色谱柱至少须延长多少？

附加题：

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）。

（3）请绘出在两半波电位处的电极附近的Co3+、Co2+和Co（0）的浓度分布草图，并用文字说明所绘出草图表示的意义。

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（B）

学号           姓名          院（系）                 分数         

一、选择题（每题2分,共20分，答在空白处）

1.pH玻璃电极产生的不对称电位来源于                             （ a ）

   a.内外玻璃膜表面特性不同      b. 内外溶液中H+浓度不同

   c.内外溶液的H+活度系数不同   d. 内外参比电极不一样   

2．用离子选择电极标准加入法进行定量分析时，对加入标准溶液的要求为（ d ）

    （a）体积要大，其浓度要高                  （b）体积要小，其浓度要低

    （c）体积要大，其浓度要低                  （d）体积要小，其浓度要高

3.库仑分析与一般滴定分析相比                                    （ d ）

  a.需要标准物进行滴定剂的校准  b.很难使用不稳定的滴定剂

  c.测量精度相近  d.不需要制备标准溶液，不稳定试剂可以就地产生

4．与法拉第电解定律有关的因素是                                 （ d ）

   （a）温度和压力                  （b）电极材料和性质

   （c）粒子扩散系数                （d）电子转移数

5.用反相液相色谱分离苯、甲苯、乙苯、联苯,先流出色谱柱的组分是  （ c ）

（a）乙苯          （b）甲苯

（c）苯           （d）联苯

6.在以下因素中，不属动力学因素的是                              （ b ）

   （a）液膜厚度      （b）分配系数       （c）扩散速度         （d）载体粒度

7.原子吸收分析中光源的作用是：

                                  （ c ）

（a）供试样蒸发和激发所需的能量          （b）产生紫外光 

c.发射待测元素的特征谱线              （d）产生具有足够浓度的散射光

8. 在液相色谱中,范氏方程中的哪一项对柱效能的影响可以忽略不计?

   （ b ）

   （a）涡流扩散项                  （b）分子扩散项

   （c）固定相传质阻力项            （d）流动相中的传质阻力

9.以下跃迁中哪种跃迁所需能量最大？

                              （ a ）

（a）σ→σ*       （b）π→π*

（c）n→σ*            （d）n→π*

10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   （c）原子外层电子在不同能态间的跃迁

  （b）原子外层电子的振动和转动           （d）原子核的振动

二、填空（每空1分，共30分，答在空白处）

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  Ag/AgCl ,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  富集  和  溶出  两个基本过程。

使用阳极溶出伏安时，首先是  阴极化富集  ，再是  阳极化溶出  。

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  具有共轭体系的有机化合物（或不饱和的有机化合

物）的化合物，而红外光谱法主要研究  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 等离子温度高，稳定性好，自吸效应小，线性范围宽（基体效应小）等优点，它的装置主要包括高频发生器、等离子炬管、进样系统（装置）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 保证一定分辩率，减少谱线之间的重叠干扰 ；而定量分析时，狭缝大，原因是 保证有较大的光照强度，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、磁的各向异性等。

三、问答题（每题5分，共30分，答在予留空白处）

1.试述质谱仪的工作原理，并指出硬电离源和软电离源的区别。

答：

质谱仪是利用电磁学原理，是试样分子转变成代正电荷的气体离子，并按离子的荷质比将它们分开，同时记录和显示这些离子的相对强度。

（3）

硬电离源有足够的能量碰撞分子，使它们处在较高的激发能态。

其弛豫过程包括键的断裂并产生荷质比小于分子离子的碎片离子。

由硬电离源所获得的质谱图，通常可以提供被分析物质所含功能基的类型和结构信息。

（1）由软电离源所获得的质谱图中，分子离子峰的强度很大，碎片离子峰较少且强度较低，但提供的质谱数据可以得到精确的分子质量。

（1）

2.      画出高效液相色谱仪基本结构示意图。

答：

储液瓶－高压泵－进样器－色谱柱－检测器－记录系统

3.      试比较电解分析法与极谱分析法（或伏安分析法）的主要异同点。

答：

相同点：

两种方法均有双电极或三电极系统电解池，在电极上均有电化学反应发生，电流流过电解池。

不同点：

（1）电解分析法力图避免工作电极产生浓度极化。

在电解时使用大面积工作电极，搅拌和加热电解液。

极谱分析法恰恰相反，是利用工作电极的浓度极化，在电解条件上使用微电极工作电极，静置和恒温电解液，使工作电极表面产生浓度梯度，形成浓度极化。

（2）电解分析法是根据电解物析出物量或者通过电解池的库仑数来定量。

极谱法是根据id=Kc的关系来定量。

4.      与紫外可见分子吸收光谱法不同，荧光样品池的四面均为磨光透明面，为什么？

答：

为了消除入射光及散射光的影响，荧光的测定应在与激发光呈直角的方向上进行，因此荧光样品池的四面均为磨光透明面。

5.      光电倍增管可作为红外吸收光谱仪的检测器吗？

为什么？

答：

不可。

因为红外光区的能量不足以产生光电子发射，通常的光子换能器不能用于红外的检测。

6.      

根据核磁共振谱中的什么特征可以区分下列两种异构体？

                                  I                                                      II

答：

偶合常数

四、计算题（每题5分，共20分，写在答题纸上）

1.   用热导池为检测器的气相色谱法分析仅含乙醇、庚烷、苯和乙酸乙酯的混合试样。

测得它们的峰面积分别为:

5.00cm2、9.00cm2、4.00cm2和7.00cm2,它们的重量相对校正因子分别为:

0.64、0.70、0.78和0.79。

求它们各自质量分数。

解：

据    Wi=（fi’Ai）/（Σfi’Ai）

    化合物      fi’Ai            质量分数

    乙醇        5.00×0.64   0.18

    庚烷        9.00×0.70   0.35

苯          4.00×0.78   0.17

乙酸乙酯    7.00×0.79   0.31

    Σfi’Ai=18.15

2.   用pH玻璃电极测定pH=5.0的溶液，其电极电位为+0.0435V；测定另一未知试液时电极电位则为+0.0145V，电极的响应斜率每pH改变为58.0mV，求此未知液的pH值。

解：

E=E  -0.058pH

+0.0435=E  -0.058×5   

（1）

+0.0145=E  -0.058pH   

（2）

解

（1）和

（2）式则pH=5.5

3.   在某色谱分析中得到下列数据：

保留时间为5.0min,死时间为1.0min，固定相体积为2.0mL,柱出口载气流速为50mL/min。

试计算：

（1）   分配比; 

（2）死体积；（3）分配系数；（4）保留体积

解：

（1）分配比；4，

（2）死体积50ml；（3）分配系数100；（4）保留体积250ml

4．组分A和B在一1.8m长色谱柱上的调整保留时间t'R,A=3min18s，t'R,B=3min2s，两组分峰的半宽分别为W1/2,A=1.5mm和W1/2,B=2.0mm，记录仪走纸速度为600mm／h，试计算：

（1）   该柱的有效塔板高度H有效、R和选择因子αA,B.

（2）   如果要使A和B的分离度R=1.5，色谱柱至少须延长多少？

解：

            tR'A                    198

（1）n有效=5.54（────）2=5.54×（─────────）2=2681

               W1/2,A             （1.5×3600）/600

H有效=L/n=（1.8×103）/（2681）=0.67mm

R=1.18（198-182）/3.5/（600/3600）=0.899

αA,B=tR'A/tR'B=198/182=1.08

（2）n有效’=16R2[α/（α-1）]2=16×1.52×（1.088/0.088）2=5503

L’=n有效’·H有效=5503×0.67 ≈3.69m

  需延长3.7-1.8=1.9m

注：

为什么？

底宽不同可用吗？

不可用，如果底都为1.5mm话，这样可以。

（2）L2=（R2/R1）2×L1=（1.5/0.899）2×1.8=5.0m

附加题：

1．Co3+在氨盐介质，一般分两步反应到Co（0），可得如下极谱图。

（1）求此溶液Co3+和Co2+的初始浓度比。

答：

CCo3+:

CCo2+=5:

1

（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）。

答：

两步反应都是电解池；工作电极在两步反应都是阴极，负极。

（3）请绘出在两半波电位处的电极附近的Co3+、Co2+和Co（0）的浓度分布草图，并用文字说明所绘出草图表示的意义。

解：

在两半波电位处的电极附近的Co3+、Co2+和Co（0）的浓度分图为：