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仪器分析第十二章习题解答PPT

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仪器分析第十二章复习

仪器分析第十二章复习

沈昊宇， haoyushen2000@
13
（二） 按分离机理分



吸附色谱是利用吸附剂对被分离物质的吸附能力不同，用 溶剂或气体洗脱，以使组分分离。 分配色谱是利用溶液中被分离物质在两相中分配系数不同， 以使组分分离。其中一相为液体，涂布或使之键合在固体 载体上，称固定相；另一相为液体或气体，称流动相。 离子交换色谱是利用被分离物质在离子交换树脂上的离子 交换作用不同而使组分分离。常用的有不同强度的阳、阴 离子交换树脂，流动相一般为水或含有有机溶剂的缓冲液。 排阻色谱又称凝胶色谱或凝胶渗透色谱，是利用被分离物 质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同，以使组 分分离。常用的填料有分子筛、凝胶、微孔聚合物、微孔 硅胶等，可根据载体和试样的性质，选用水或有机溶剂为 流动相。
k
分配比也称：
组分在固定相中的质量 ms 组分在流动相中的质量 mM
容量因子(capacity factor)；容量比(capacity factor)；通过调整保 留值可以计算。
1. 分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数，随分离 柱温度、柱压的改变而变化。
2.分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的参数，数值越大，该
1957年Martin & Golay 发明毛细管色谱
1959年Porath & Flodin 发明凝胶色谱 1960年液相色谱技术完善 1954年我国研究成功第一台色谱仪
沈昊宇， haoyushen2000@
12
三、 色谱法的分类
（一） 按两相状态分
气相色谱法(GC) 液相色谱法(LC) 超临界流体色谱法(SFC) 电色谱
半(高)峰宽W1/2(Peak Width at Half Height)

仪器分析 第三版 答案(共176张PPT)

仪器分析 第三版 答案(共176张PPT)

答:
R=tR(2)tR(1) =1n( 1)(k)
1 2(Y 1Y2) 4
1k
分离度同时体现了选择性与柱效能,即热力学因素和动力学因 素,将实现分离的可能性与现实性结合了起来.
第八页，共176页。
9.能否根据理论塔板数来判断分离的可能性?为什么?
答: 不能,有效塔板数仅表示柱效能的高低,柱分离能力发挥程 度的标志,而分离的可能性取决于组分在固定相和流动相之 间分配系数的差异.
当流速较小时，分子扩散 (B 项 ) 就成为色谱峰扩张的主要因素，此时应采用相对分子 质量较大的载气 (N2 ， Ar ) ，使组分在载气中有较小 的扩散系数。而当流速较大时， 传质项 (C 项 ) 为控制因素，宜采用相对分子质量较小的载气 (H2 ,He ) ，此时组分在 载气中有较大的扩散系数，可减小气相传质阻力，提高柱效。
第九页，共176页。
10.试述色谱分离基本方程式的含义,它对色谱分离有什么指导意义?
答:色谱分离基本方程式如下:
R=1 4
n(1)1 ( kk)
它表明分离度随体系的热力学性质(和k)的变化而变化,同时与色谱柱条 件(n改变)有关>
(1)当体系的热力学性质一定时(即组分和两相性质确定),分离度与n的平 方根成正比,对于选择柱长有一定的指导意义,增加柱长可改进分离度,但 过分增加柱长会显著增长保留时间,引起色谱峰扩张.同时选择性能优良 的色谱柱并对色谱条件进行优化也可以增加n,提高分离度.
(4)具有较高的选择性,即对沸点相同或相近的不同物质有尽可能高的分离能力. (5)化学稳定性好,不与被测物质起化学反应. 担体的表面积越大,固定液的含量可以越高.
第十二页，共176页。
12. 试比较红色担体与白色担体的性能,何谓硅烷化担体?它有何优点? 答:

仪器分析习题解答_图文_图文

仪器分析习题解答_图文_图文
它对极谱分析的影响主要是影响测定的灵敏度．
６．极谱分析用作定量分析的依据是什么？有哪几种定量方 法？如何进行？ 解：根据极谱扩散电流方程式：id=607nD1/2m2/3t1/6C,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 ，这既是极谱定量分析的依据。 极谱定量方法通常有直接比较法，标准曲线法，标准加入 法等三种。
解:已知
将有关已知条件代入上式得: E% = 6×10-3 ×10-1/10-3 ×100=60%
11.某钠电极,其选择性系数KNa+,H+ =30. 如用此电极测定pNa等于 3的钠离子溶液,并要求测定误差小于3%,则试液的pH必须大于多 少?
解: 30 ×aH+/10-3 < 0.03 aH+< 10-6 故: pH > 6
12.用标准加入法测定离子浓度时, 于100mL铜盐溶液中加入1mL 0.1mol.L-1Cu(NO3)2后,电动势增加4mV,求铜的原来总浓度. 解:已知:
故:Cx = 2.73 ×10-3 mol.L-1
第五章 伏安分析法习题解答 ５．残余电流产生的原因是什么？它对极谱分析有什 么影响？
解：残余电流的产生主要有两个原因，一为溶液中存在微量 的可以在电极上还原的杂质，二为充电电流引起．
解: 根据公式:
(a) pH = 4.00 + (0.312-0.209)/0.059=5.75 同理: (b) pH = 1.95
(c) pH = 0.17V
10.设溶液中 pBr = 3, pCl =1. 如用溴离子选择性电极测定Br离子活度,将产生多大误差?已知电极的选择性系数KBr-, Cl=6×10-3.
９．高效液相色谱进样技术与气相色谱进样技术有和不同之处 ？

仪器分析第十二章电位分析法

仪器分析第十二章电位分析法
∴ E 膜 E D ,外 E 扩 , 外 (E D ,内 E 扩 , 内 )
RT ln aM (外) nF aM (内)
22
由于内参比溶液中Mn+的活度不变
E膜常 数R nF TlnaM(外 )
23
4.离子选择性电极的作用原理
离子选择性电极的电位为内参比电极的电位 与膜电位之和，即：
10
2.银—氯化银电极
首先在银丝或铂丝上镀一层纯银，将其洗 净后，再电解（作阳极）在电极上覆盖一 层淡紫色的AgCl，再将其浸在用AgCl饱和 的含氯离子的溶液中。
半电池：Ag︱AgCl(s)︱Cl-(xmol·L-1)
半反应：AgCl+e
Ag+Cl-
电极电位：
11
三、第三类电极 此类电极是指金属与两种具有共同阴离子
组成：金属与该金属离子溶液组成
半电池：M︱Mn+(x mol·L-1)
半反应：Mn+ +ne
M
电极电位：
常见电极：Ag、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb.
用上述电极可以测定这些离子的活度。
7
二、第二类电极
此类电极是指在金属上覆盖它的难溶化合 物（如盐、氧化物、氢氧化物、络合物 等），并浸在含难溶化合物的阴离子溶液 中构成。以MA为难溶化合物，则
4
衡电位。 例如用金属银电极和饱和甘汞电极组成电
池来测量电解质溶液中银离子的含量。 请同学们写出电池表达式和电池电动势的
表达式。
5
12.2金属基指示电极(经典电极)
金属基指示电极按其组成体系及响应机理 的不同，可分为下列几类：
第一类电极
金属基指示电极
第二类电极 第三类电极
零类电极

仪器分析课后习题答案讲课稿

仪器分析课后习题答案讲课稿

仪器分析课后习题答案讲课稿仪器分析课后习题答案第一章绪论第二章光学分析法导论第三章紫外－可见吸收光谱法第四章红外吸收光谱法第五章分子发光分析法第六章原子发射光谱法第七章原子吸收与原子荧光光谱法第八章电化学分析导论第九章电位分析法第十章极谱分析法第十一章电解及库仑分析法第十二章色谱分析法第一章绪论1．解释下列名词：（1）仪器分析和化学分析；（2）标准曲线与线性范围；（3）灵敏度、精密度、准确度和检出限。

答：（1）仪器分析和化学分析：以物质的物理性质和物理化学性质（光、电、热、磁等）为基础的分析方法，这类方法一般需要特殊的仪器，又称为仪器分析法；化学分析是以物质化学反应为基础的分析方法。

（2）标准曲线与线性范围：标准曲线是被测物质的浓度或含量与仪器响应信号的关系曲线；标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度（或含量）的范围称为该方法的线性范围。

（3）灵敏度、精密度、准确度和检出限：物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，称为方法的灵敏度；精密度是指使用同一方法，对同一试样进行多次测定所得测定结果的一致程度；试样含量的测定值与试样含量的真实值（或标准值）相符合的程度称为准确度；某一方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量，称为这种方法对该物质的检出限。

2．对试样中某一成分进行5次测定，所得测定结果（单位μg ?mL -1）分别为 0.36，0.38，0.35，0.37，0.39。

（1）计算测定结果的相对标准偏差；（2）如果试样中该成分的真实含量是0.38μg ?mL -1，试计算测定结果的相对误差。

解：（1）测定结果的平均值37.0539.037.035.038.036.0=++++=x μg ?mL -1 标准偏差122222120158.015)37.039.0()37.037.0()37.035.0()37.038.0()37.036.0(1)(-=?=--+-+-+-+-=--=∑mL g n x x s n i i μ相对标准偏差 %27.4%10037.00158.0%100=?=?=x s sr （2）相对误差 %63.2%10038.038.037.0%100-=?-=?-=μμx Er 。

现代仪器分析第二版部分习题解答.doc

现代仪器分析第二版部分习题解答.doc

现代仪器分析习题解答2009年春第12章电位分析及离子选择性电极分析法P2161.什么是电位分析法？什么是离子选择性电极分析法？答：利用电极电位和溶液中某种离了的活度或浓度Z间的关系來测定待测物质活度或浓度的电化学分析法称为电位分析法。

以离子选择性电极做指示电极的电位分析，称为离子选择性电极分析法。

2.何谓电位分析中的指示电极和参比屯极？金属基电极和膜电极冇何区别？答：电化学中把电位随溶液中待测离了活度或浓度变化而变化，并能反映出待测离了活度或浓度的电极称为指示电极。

电极电位恒定，不受溶液组成或电流流动方向变化影响的电极称为参比电极。

金属基电极的敏感膜是由离子交换型的刚性基质玻璃熔融烧制而成的。

膜电极的敏感膜一般是由在水中溶解度很小，11能导屯的金属难溶盐经加压或拉制而成的单晶、多晶或混晶活性膜。

4.何谓TISAB溶液？它有哪些作用？答：在测定溶液屮加入大量的、对测定离子不干扰的惰性电解质及适量的pH缓冲剂和一定的掩蔽剂，构成总离子强度调节缓冲液(TISAB)。

其作用有：恒定离了强度、控制溶液pH、消除干扰离了影响、稳定液接电位。

5.25°C时，用pH=4.00的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极I H+ (a=X mol.L1) |饱和甘汞电极”的电动势为0.814V,那么在6?(HA C)=1.00X103 mol.L-1的醋酸溶液中，此电池的电动势为多少？(K H Ac=1.8X10t设a H+=[H+])解：•产(p 叶申孑(p(+)- (K-0. 0592pHi)E2= (p(+>-</)(-)=(p(+)- (K-0. 0592pH2)/.E2- Ei= E2-0. 814=0. 0592 (pH2- pH】)AE2=0. 814+0. 0592(-lg VKc^4. 00) =0. 806 (V)6.25°C时,用pH二5. 21的标准缓冲溶液测得电池:“玻璃电极I H~ (a=X mol.If1) |饱和甘汞电极”的电动势为0. 209V,若用四种试液分别代替标准缓冲溶液，测得电动势分别为①0.064V；②0. 329V；③0. 510V；④0. 677V，试求各试液的pH和K活度解：(1) A E F O. 064-0. 209=0. 0592 (pH-pH s)VpH s=5. 21・・・pHf2. 76 a H=l. 74X10-3 mol.L-1(2) A E2=0. 329-0. 209=0. 0592 (pH2-pH s)VpH s=5.21(3) A E3=0. 510-0. 209=0. 0592 (pH：厂pH JVpH s=5. 21・・・pll3 二10.29 a H-=5. 10X10-11 mol.L-1(4) A E F O. 677-0. 209=0. 0592 (pH 厂pH JVpH =5. 21・・・pH尸13. 12 a lf=7. 60X10-14 mol .If17.25°C时，电池：“镁离子电极I Mg2+ (a=1.8X10-3mol.L_1) |饱和甘汞电极”的电动势为0.411V,用含\1尹试液代替已知溶液，测得电动势为0.439V,试求试液屮的pMg值。

《仪器分析》第十二章_原子吸收光谱法

《仪器分析》第十二章_原子吸收光谱法

当采用锐线光源时，测量是在原子吸收线附近一定频 率范围内进行，即
I 0 I d
0

I I 0e
K l
I e
0

K l
d
锐线光源的很小，可以近似用峰值吸收系数K0 来表 示原子对辐射的吸收，因此有吸光度A为：
I0 A lg lg I


质的强谱线。
空心阴极灯光的强度与灯的工作电流有很大关系。增
大灯电流，可以增加发射强度。但是，灯电流过大，会导 致一些不良现象，如阴极溅射增强，产生密度较大的电子 云，灯本身发生自蚀现象；加快内充气体的“消耗”而缩 短寿命；阴极温度过高，使阴极物质熔化；放电不正常，
灯光强度不稳定灯。灯电流太小，灯光强低，稳定性和信
（2）峰值吸收 1955年Walsh提出，在温度不太高的稳定火焰情况下，
峰值吸收系数与被测元素的原子浓度也成正比。通常情况下，
吸收轮廓决定于多普勒变宽，吸收系数为
2 ( 0 ) ln 2 D 2
K K 0e
K0 2 D
D 是多普勒 半宽度
K d mc N
于分析化学的原因。
e 2
0
f
m 是电子质量，f是振子强度，即能被入射 辐射激发的每个原子的平均电子数，正比 于原子对特定波长光的吸收概率。
若能测定积分吸收，则可以求出原子浓度。但是，测定谱 线宽度仅仅10-3nm的积分吸收，需要分辨率很高的色散仪器，
难以做到，这也是100多年前发现原子吸收现象却一直未能用
空心阴极灯工作原理：
当正、负两电极间施加适当的直流电压(300V—500V)
时，便开始放电，阴极发射的电子在电场作用下，高速射

南京大学仪器分析习题6-12解答

南京大学仪器分析习题6-12解答

南京大学仪器分析习题答案6-12章第六章习题答案1. 解：色谱热力学因素是指直接影响组分在两相间分配系数大小的相关实验参数，如组分和两相的性质以及柱温。

动力学因素是指影响组分在两相间的扩散速率和传质速率大小的那些实验参数，如速率理论方程中的诸多参数。

2. 解：(1) T C 既是热力学因素，能改变分配系数K ；又是动力学因素，能改变Dm 、Ds 、V 0。

一般随着T C 增加，t R 减小，峰变窄。

(2) L 增加，t R 增加，峰变宽。

(3)u 增加，t R 变小，峰变窄。

(4)d P 减小，Vm 减小，t R 增大，但柱阻力增加。

在u 不变情况下，峰变窄；P 不变情况下，u 降低，峰变宽。

(5)Ds 上升，c s 增大，峰变宽。

(6)流动相分子量大，Dm 增大，u 极低时，峰变宽，u 合适时，峰变窄。

3. 解：Van Deemter 方程给出了塔板高度与各种因素如填料粒度、扩散系数、固定相液膜厚度、填充均匀情况、流动相流速以及分配比之间的关系。

在其它条件不变的情况下，填料粒度变小时(60目变成100目)，涡流扩效因子变小，纵向扩散项因子基本不变，流动相传质阻力项因子减小，而当固定液含量不变时，当粒度变小，表面积增大，则液膜厚度变小，固定相传质阻力因子变小，即A 减小，B 不变，C 减小，因此由BC A 2H min +=可知，最小塔板高度减小，而CB u opt =即最佳流速却是增大的。

在高流速区，曲线的斜率降低。

因此，填料粒度改变前后的u -H 曲线如右图：4. 解：色谱图上两峰间的距离大小反映了样品组分差速移动大小，由色谱热力学因素决定。

分配系数K 由样品组分、固定相及流动相的性质及柱温决定。

色谱峰的宽度反映了速率理论方程描述的样品谱带在分离过程中的各种扩散程度，由色谱动力学因素决定。

5. 解：(1) t 0代表组分在流动相中停留时间，'R t 代表组分在固定相中停留时间，t R 代表组分在色谱柱中停留时间。

仪器分析课后习题答案12472

仪器分析课后习题答案12472

第一章绪论第二章光学分析法导论第三章紫外－可见吸收光谱法第四章红外吸收光谱法第五章分子发光分析法第六章原子发射光谱法第七章原子吸收与原子荧光光谱法第八章电化学分析导论第九章电位分析法第十章极谱分析法第十一章电解及库仑分析法第十二章色谱分析法第一章绪论1．解释下列名词:(1)仪器分析与化学分析;(2)标准曲线与线性范围;(3)灵敏度、精密度、准确度与检出限。

答:(1)仪器分析与化学分析:以物质的物理性质与物理化学性质(光、电、热、磁等)为基础的分析方法,这类方法一般需要特殊的仪器,又称为仪器分析法;化学分析就是以物质化学反应为基础的分析方法。

(2)标准曲线与线性范围:标准曲线就是被测物质的浓度或含量与仪器响应信号的关系曲线;标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度(或含量)的范围称为该方法的线性范围。

(3)灵敏度、精密度、准确度与检出限:物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度,称为方法的灵敏度;精密度就是指使用同一方法,对同一试样进行多次测定所得测定结果的一致程度;试样含量的测定值与试样含量的真实值(或标准值)相符合的程度称为准确度;某一方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量,称为这种方法对该物质的检出限。

2． 对试样中某一成分进行5次测定,所得测定结果(单位μg ⋅mL -1)分别为 0、36,0、38,0、35,0、37,0、39。

（1） 计算测定结果的相对标准偏差;（2） 如果试样中该成分的真实含量就是0.38μg ⋅mL -1,试计算测定结果的相对误差。

解:(1)测定结果的平均值37.0539.037.035.038.036.0=++++=x μg ⋅mL -1 标准偏差122222120158.015)37.039.0()37.037.0()37.035.0()37.038.0()37.036.0(1)(-=⋅=--+-+-+-+-=--=∑mL g n x x s n i iμ相对标准偏差%27.4%10037.00158.0%100=⨯=⨯=x s s r (2)相对误差%63.2%10038.038.037.0%100-=⨯-=⨯-=μμx E r 。

仪器分析第四版课后答案完整版162页PPT

仪器分析第四版课后答案完整版162页PPT
源自仪器分析第四版课后答案完整版
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克

仪器分析化学答案第8章到第12章

仪器分析化学答案第8章到第12章

第八章 电化学分析导论1． 答：液接电位产生于具有不同电解质或浓度不同的同种电解质溶液界面之间，由于离子扩散通过界面的速率不同有微小的电位差产生，这种电位差称为液接电位。

2． 答：负极：电子流出的极 正极：电子流入的极 阴极：接电源负极 阳极：接电源正极3． 答：指示电极：在电化学测试过程中，溶液主体浓度不发生变化的电极 参比电极：在测量过程中，具有恒定电位的电极 4：解：左： 2Zn ++ 2e = Znϕ左=2,Zn Znφϕ++0.05922lg 2Zn +⎡⎤⎣⎦ =-0.764+0.05922lg0.1=-0.793V右： Ag e Ag ++=,0.0592lg AgAgAg φϕϕ++⎡⎤=+⎣⎦右 0.7990.0592lg0.01=+=0.681VE ϕϕ=-右左()0.6810.793=--=1.474V0E >，所以是原电池。

5.解：左边： 2222HA eH A -++20.0592lg H H H φϕϕ++⎡⎤=+⎣⎦左，20.0592lg H HH φϕϕ++⎡⎤=+⎣⎦左，=0.0592lg H +⎡⎤⎣⎦E ϕϕ=-右左0.4130.2440.0592l gH +⎡⎤=-⎣⎦ 0.0592lg 0.169H +⎡⎤=-⎣⎦31.410/H mol l +-⎡⎤=⨯⎣⎦[]HA H A H A K HA +-+-=+⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦==31.4100.1160.215-⨯⨯=47.610-⨯ 6.解：E ϕϕ=-右左0.9210.2443ϕ=-左0.6767V ϕ=-左左边：2424CdX eCd X --++22,0.0592lg 2CdCdCd φϕϕ++⎡⎤=+⎣⎦左 2244Cd XCdX +-+2442CdX K Cd X -+-⎡⎤⎣⎦=⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦稳2424CdX Cd K X -+-⎡⎤⎣⎦⎡⎤=⎣⎦⎡⎤⎣⎦稳2244,0.0592lg2CdCdCdX K X φϕϕ+--⎡⎤⎣⎦=+⎡⎤⎣⎦左稳[]40.05920.20.67670.403lg 20.150K -=-+稳 117.010K =⨯稳7.解：E ϕϕ=-右左 0.8930.2443ϕ=-左0.6487V ϕ=-左222CdX eCd X -++22,0.0592lg 2CdCdCd φϕϕ++⎡⎤=+⎣⎦左 22Cd X CdX -+22sp K Cd X +-⎡⎤⎡⎤=⎣⎦⎣⎦ 22sp K Cd X +-⎡⎤=⎣⎦⎡⎤⎣⎦22,0.0592lg 2sp CdCdK X φϕϕ+-=+⎡⎤⎣⎦左 []20.05920.64870.403lg 20.02sp K -=-+122.010sp K -=⨯第九章 电位分析法1.答：玻璃膜的化学组成对电极的性能影响很大，纯2SiO 制成的石英玻璃就不具有响应氢离子的功能。

仪器分析习题要点讲解-PPT精品文档231页

仪器分析习题要点讲解-PPT精品文档231页
R 360
11.若光栅刻痕为1200条/mm，当入射光垂直照射时，求3000Å
波长光的一级衍射角。
解：由光栅方程：d s i n s in n ，当 0，0 n=1时，
sin30 010 07120 =00.36,
d
21.10
10
12．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？
反应生成的砷化氢被惰吸 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。
18
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 发射谱线强度大。
由式2－16得，D= dldnFd
∴ 倒线色散率为：d = d , 单位为Å/mm
dl nF
∴ 一级光谱倒线色散率为：d
dl
1 10 7
＝ 1250
1 .6 10 3
＝5Å/mm
二级光谱倒线色散率为： d
1
＝ 1250
10 7 ＝2.5Å/mm
dl
2 1 .6 10 3
6
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λ=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(sinφ+sinθ)=nλ
∴ d sin sin
500107cm
sin600 sin100
481nm
1 20793 d
主要根据p12表2-1的数据
解：(1) 1.2102～1.2105eV (2)1.6～ 1.2102eV (3)1.0～20.7 eV

仪器分析第十二章--分析化学中的分离技术

仪器分析第十二章--分析化学中的分离技术

阳离子交换反应： Resin-SO3H + Na+ = Resin-SO3 Na + H+
Resin-SO3Na + H+ = Resin-SO3 H + Na+
阴离子交换反应： Resin-N(CH3) 3OH + Cl- = N(CH3) 3 Cl + OH+ Resin-N(CH3) 3 Cl + OH- = N(CH3) 3 OH + Cl -

分配系数与物质在两相体系中的溶解度有关，但分配 系数不等于溶质在两种溶剂中溶解度的比值。溶解度 是指饱和状态，萃取则常用于稀溶液；
分配比：
分配系数用于描述溶质为单一形式存在的情况，如果有
多种存在形式，则引入分配比D：
c1总 D c 2总 恒温，恒压
c1总 、c2总 为分配平衡后溶质（包括所有的存在形式）
2. 离子交换树脂
离子交换反应发生在离子交换树脂上的具有可交换离
子的活性基团上。离子交换树脂是以高分子聚合物为骨架， 反应引入活性基团构成。高分子聚合物以苯乙烯-二乙烯苯
共聚物小球常见，可引入各种特性的活性基团，使之具有选
择性。 Resin-SO3H（ 氢型 ） 树脂的 酸 性最强 ， 其 Resin-SO3 Na（钠型）比氢型稳定，商品常为钠型，使用前用酸淋洗 转型（再生）。阴离子交换树脂的Cl型稳定。 离子交换反应是一可逆反应。 离子交换树脂使用后需要进行再生处理。
3. 痕量组分的富集
天然矿石中痕量钍的富集：钍在盐酸溶液中难以形成稳定的配位离 子，保留；共存的稀土则形成稳定的配位离子，被洗脱。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第十二章 分析化学中的 分离技术
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4.比较电子轰击离子源、场致电离源及场解析电离源的特点。
解：（1）电子轰击源，电子轰击的能量远高于普通化学键的键能，因此过剩的 能量引起分子多个键的断裂，产生许多碎片离子，因而能够提供分子结构的一 些重要的官能团信息，但对于相对分子质量较大、或极性大，难气化，热稳定 性差的有机化合物，在加热和电子轰击下，分子易破碎，难以给出完整分子离 子信息。（2）在场致电离源的质谱图上，分子离子峰很清楚，但碎片峰则较弱， 因而对于相对分子质量的测定有利，但缺乏分子结构信息。（3）场解析电离源， 电离原理与场致电离相同，解吸试样分子所需能量远低于气化所需能量，因而 有机化合物不会发生热分解，即使热稳定性差的试样仍能得到很好的分子离子 峰，分子中的C-C 键一般不会断裂，因而很少生成碎片离子。总之，场致电离 和场解析电离源都是对电子轰击源的必要补充，使用复合离子源，则可同时获 得完整分子和官能团信息。
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3.试述飞行时间质谱计的工作原理,它有什么特点? 解： 飞行时间质谱计的工作原理很简单，仪器如下图所示： 飞行时间质谱计
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飞行时间质谱计的特点为： (1)工作原理简单。质量分析器既不需要磁场，又不 需要场，只需要直线漂移空间，因此，仪器的机械结构较简单，增长漂移路程L 就可以提高分辨本领。 (2)快速。在约20ms时间内，就可以记录质量为0— 200a.m.u.的离子。 (3)要在短时间内快速记录微弱的离子流，只能采用高灵敏、 低噪音的宽频带电子倍增管，因此仪器的电子部分要求高。 (4)质量分析系统需 处于脉冲工作状态，否则就无法确定离子的起始和到达时间，无法区分到达接受 器的不同质量。
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7.如何利用质谱信息来判断化合物的相对分子质量？判断分子式？
解：利用分子离峰可以准确测定相对分子质量。 高分辨质谱仪可以准确测定分子离子或碎片离子的质荷比，故可利用元素的精确 质量及丰度比计算元素组成。
8.色谱与质谱联用后有什么突出特点？ 解：质谱法具有灵敏度高、定性能力强等特点。但进样要纯，才能发挥其特长。 另一方面，进行定量分析又比较复杂。气相色谱法则具有分离效率高、定量分析 简便的特点，但定性能力却较差。因此这两种方法若能联用，可以相互取长补短， 其优点是： (1)气相色谱仪是质谱法的理想的“进样器”，试样经色谱分离后 以纯物质形式进入质谱仪，就可充分发挥质谱法的特长。 (2)质谱仪是气相色 谱法的理想的“检测器”，色谱法所用的检测器如氢焰电离检测器、热导池检测 器、电子捕获检测器都具有局限性。而质谱仪能检出几乎全部化合物，灵敏度又 很高。 所以，色谱—质谱联用技术既发挥了色谱法的高分离能力，又发挥了质 谱法的高鉴别能力。这种技术适用于作多组分混合物中未知组分的定性鉴定；可 以判断化合物的分子结构；可以准确地测定未知组分的分子量；可以修正色谱分 析的错误判断；可以鉴定出部分分离甚至末分离开的色谱峰等。因此日益受到重 视，现在几乎全部先进的质谱仪器都具有进行联用的气相色谱仪，并配有计算机， 使得计算、联机检索等变得快捷而准确。
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6. 有机化合物在电子轰击离子源中有可能产生哪些类型的离子？从这些离子的质谱 峰中可以得到一些什么信息？
解：（1）分子离子。从分子离子峰可以确定相对分子质量。（2）同位素离子 峰。当有机化合物中含有S,Cl,Br等元素时，在质谱图中会出现含有这些同位 素的离子峰，同位素峰的强度比与同位素的丰度比相当，因而可以也来判断化 合物中是否含有某些元素（通常采用M+2/M强度比）。（3）碎片离子峰。根 据碎片离子峰可以和阐明分子的结构。另外尚有重排离子峰、两价离子峰、亚 稳离子峰等都可以在确定化合物结构时得到应用。
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2.双聚焦质谱仪为什么能提高仪器的分辨率? 解: 在双聚焦质谱仪中，同时采用电场和磁场组成的质量分析器，因而不仅可以 实现方向聚焦，即将质荷比相同而入射方向不同的离子聚焦，而且可以实现速度 聚焦，即将质荷比相同，而速度（能量）不同的离子聚焦。所以双聚焦质谱仪比 单聚焦质谱仪（只能实现方向聚焦）具有更高的分辨率。
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5.试述化学电离源的工作原理． 解：化学电离源内充满一定压强的反应气体，如甲烷、异丁烷、氨气等，用 高能量的电子（100eV）轰击反应气体使之电离，电离后的少数碎片离子。在CI 谱图中,准分子离子峰往往是最强峰,便于从QM+推断相对分子质量，碎片峰 较少，谱图简单，易于解释。
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9. 如何实现气相色谱－质谱联用？
解:实现GC-MS联用的关键是接口装置，起到传输试样，匹配两者工作气体的作用。
10.试述液相色谱－质谱联用的迫切性．
解：生命过程中的化学是当前化学学科发展的前沿领域之一。高极性、热不稳定、 难挥发的大分子有机化合物和生物样品难以采用GC-MS进行分析。液相色谱虽 然不受化合物沸点的限制，并能对热稳定性差的试样进行分离、分析，但由于其 定性能力差，所以应用得到来极大的限制。这类化合物的分离分析成为分析化学 家面临的重大挑战。开发液相色谱与有机质谱的联用技术是迫切需要解决的课题。
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第十二章 质谱分析习题解答
1.以单聚焦质谱仪为例,说明组成仪器各个主要部分的作用及原理.
解：（1）真空系统，质谱仪的离子源、质量分析器、检测器必须处于高真空状态。 （2）进样系统，将样品气化为蒸气送入质谱仪离子源中。样品在进样系统中被适 当加热后转化为即转化为气体。（3）离子源，被分析的气体或蒸气进入离子源后 通过电子轰击（电子轰击离子源）、化学电离（化学电离源）、场致电离（场致电 离源）、场解析电离（场解吸电离源）或快离子轰击电离（快离子轰击电离源）等 转化为碎片离子，然后进入（4）质量分析器，自离子源产生的离子束在加速电极 电场作用下被加速获得一定的动能，再进入垂直于离子运动方向的均匀磁场中，由 于受到磁场力的作用而改变运动方向作圆周运动，使不同质荷比的离子顺序到达检 测器产生检测信号而得到质谱图。（5）离子检测器，通常以电子倍增管检测离子 流。