仪器分析答案
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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) 化学分析是以物质化学反应为基础的分析方法。
仪器分析是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，这类方法一般需要使用比较复杂的仪器。
(2) 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：物质单位浓度或单位含量的变化引起响应信号值变化的程度；精密度：指使用同一方法，对同一试样进行多次测定所的测定结果的一致程度。
准确度：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。
检出限：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，称为这种方法的对该物质的检出限。
2、对试样中某一成份进行五次测定，所得测定结果（单位ug /L)分别微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）如果试样中该成份的真实含量是0.38μg /mL,试计算测定结果的相对误差。
解：（1）依题意可得：37.0539.037.035.038.036.0=++++=Xμg /mL标准偏差：0158 .01537.039.037.036.037.035.01)(2222＝－）－＋（＋）－＋（）－（＝＝⋯⋯--∑nXXS n相对标准偏差：％＝％＝＝27.410037.00158.0⨯XSSr⑵∵X＝0.37 μg /mL，真实值为0.38μg /mL则％％＝－－＝＝63.210038.038.037.0⨯-μμXEr答：测定结果的相对标准偏差为4.2％；测定结果的相对误差为－2.63％。
3、用次甲基蓝－二氯乙烷光度法测定试样中硼时，为制作标准曲线，配制一系列质量浓度ρB (单位mg /L)分别为0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0的标准溶液，测定吸光度A 分别为0.140，0.160，0.280，0.380，0.410和0.540。
试写出标准曲线的一元线性回归方程，并求出其相关系数。
解：依题意可设一元线性回归方程为 y ＝a+bx其中X ＝50.50.15.0+⋯⋯++＝2.6mg/mL 318.0＝Y则22121)6.20.5()6.25.0()6.20.5)(318.0540.0()318.0140.0)(6.25.0()X()(X b -+⋯⋯+--+⋯⋯+----∑∑==－－＝）（＝ni ii i iX Y Y X＝0.0878则 a ＝x b y -＝0.318－0.0878×2.6＝0.0897 则回归线性方程为y ＝0.0897＋0.0878x2/12/112121)1197.021.15(3358.1])()([))((⨯----∑∑∑===＝＝ni in i i ni i iY YX X Y Y X Xr ＝0.9911答：一元回归线性方程为：y ＝0.0897＋0.0878x ，其相关系数为0.9911。
4、下面试确定某方法测定铁的检出限的一组数据：空白信号（相对单位）为5.6，5.8，6.2，5.2，5.3，5.6，5.7，5.6，5.9，5.6，5.7；10ng /mL 铁标准溶液信号（相对单位）为10.6，10.8，10.6。
试计算此方法测定铁的检出限。
解：依题意得117.58.06.5+⋯⋯++＝b X ＝5.7则)111()7.57.5()7.56.5(1)(2212--+⋯⋯+-=--=∑=n X XS ni b bb =0.274则最小信号b b L S R X X ⋅+==5.7+3×0.274=6.5又因为S=3108.1026.10⨯+⨯=1.067则067.17.55.6D -=-=S X X b L =0.76 ng/mL答：此方法测定铁的检出限为0.76ng /mL 。
第二章 光学分析法导论1、解释下列名词：(1) 原子光谱和分子光谱 (2) 发射光谱和吸收光谱 (4) 分子振动光谱和分子转动光谱答：(1) 由原子产生的光谱称为原子光谱；由分子产生的光谱称为分子光谱。
(2) 发射光谱：向基态的原子提供一定的能量（热能、电能等），可将其激发到较高的能级上，使之处于激发态。
但是激发态的原子很不稳定，一般约在10-8 s 内返回基态或较低能态二发射出特征谱线，产生发射光谱。
吸收光谱：当光辐射通过基态原子蒸汽时，原子蒸汽选择性地吸收一定频率的光辐射，原子基态跃迁到能态，原子这种选择性的吸收产生原子特征的吸收光谱。
(3) 分子振动光谱：分子在振动能级间跃迁产生振动光谱；分子在不同的转动能级间跃迁产生转动光谱。
3、计算：(1) 670.7 nm 锂线的频率；(2) 3300 cm-1；谱线的波长；(3) 钠5888.99 nm 共振线的激发电位。
解：(1) 1141101047.47.6701099792.2--⨯=⋅⨯==s nms cm cλν (2)nm cm30303300111===-σλ (3) eV nms cm s eV ch E 107.299.58881099792.210136.4110115=⋅⨯⨯⋅⨯=⋅=---λ4. 电子能级间的能量差一般为1～20 eV ,计算在1 eV ，5 eV ，10 eV 和20eV 时相应的波长。
解：根据 Ehc=λ 求得：1 eV 时，波长为1241 nm ；5 eV 时，波长为248.1 nm ；10 eV 时，波长为124.1 nm ； 20 eV 时，波长为：62.04 nm第三章 原子发射光谱7. 分析下列试样应选用何种光源？ (1) 矿石中元素的定性和半定量分析； 答：直流电弧光源(2) 铜合金中的锡(ωSn=0.x%) 答：高压火花光源(3) 钢中的锰(ωMn=0.0x% ~ 0.x%) 答：低压交流电胡(4) 污水中的Cr 、Cu 、Fe 、Pb 、V 的定量分析 答：电感耦合等离子体(ICP) (5) 人发中的Cu 、Mn 、Zn 、Cd 、Pb 答：电感耦合等离子体(ICP)20、某光栅光谱仪的光栅刻痕密度为2400mm -1，光栅宽度为50mm ，求此光谱仪对一级光谱的理论分辨率。
改光谱仪能否将Nb ＝309.418nm 与Al 309.271nm 两光谱线分开？为什么？答：由题意可得：光栅刻痕密度b ＝2400mm -1，l ＝50mm 。
K ＝1则：理论分辨率R ＝K l b ＝1×50×2400＝1.5×105根据R ＝λλ∆ 得 R /λλ=∆=309.418 / 1.2×105=0.0058 nm当△a≥0.00258nm 时就能清楚分开，而Nb 与Al 得△a ＝309.418－309.271＝0.147nm 。
由于0.147nm ﹥1.00258nm ，因此能清楚分辨处两谱线。
21、某光栅光谱仪得光栅刻痕密度为2000mm -1，光栅宽度为50mm ，f ＝0.65，试求： （1）当 cosФ=1 时，改光谱仪二级光谱得倒线色散率为多少？ （2）当只有30nm 宽得光栅被照明，二级光谱仪得分辨率时多少？（3）在波长560nm 时，改光谱仪理论上能够分开两条谱线得最小波长得多少？ 解：（1）由题意可知：b ＝2000mm -1，l ＝50mm ，f ＝0.65m ＝650mm则d ＝1/b ＝1/2000＝5×10－4mm ；则倒色散率50.02101105cos 64⨯⨯⨯⨯=Φ=-kf d dc da=3.85×10－7×106 =0.385nm/mm（2）l ＝30mm ，R ＝Kbl ＝2×2000×30＝1.2×105 （3）R ＝Kbl ＝2×50×2000＝2.0×105又因为R ＝λλ∆ ，则R /λλ=∆=560 / 2.0×105=2.8×10－3nm答：改光谱仪二级光谱的倒色散率为0.385nm/mm ；二级光谱的分辨率是1.2×105。
改光谱仪理论上能完全分开两条谱线最小波长差为2.8×10－3nm 。
24、用标准加入法测定SiO 2中微量铁的质量分数时，以铁302.06nm 为分析线，Si302.00nm为内标线。
标准系楼中铁叫人a 量和分析线对测量值列于表中。
时绘制工作曲线，求试样SiO 2中铁的质量分数。
解：以R 对W Fe 作图可得：25、应用电感耦合等离子体摄谱仪分析法测定某合金中铅的含量，以镁作内标，铅标准系列溶液的质量浓度和分析线，内标线黑度测定值列于下表中。
时绘制工作曲线，求算A,B,C 合金中铅的含量，以mg/mL 表示。
已知由图可得：lg A ρ＝－0.615，则A ρ＝0.243 mg/mL lg B ρ＝－0.493，则B ρ＝0.321 mg/mL lgC ρ＝－0.408，则C ρ＝0.391 mg/mL第四章原子吸收光谱法2. 在原子吸收分析中为什么要使用空心阴极灯光源？空心阴极灯为什么可以发射处强度大的锐线光谱？答：原子吸收光谱分析的光源应当符合以一基本条件：(1)谱线宽度“窄”(锐线)，有利于提高灵敏度和工作曲线的线性；(2)发射线、吸收线中心频率完全一致；(3)谱线强度大、背景小，有利于提高信噪比，改善检出限；(3)稳定，有利于提高测量精密度；(4)灯的寿命长．空心阴极灯：(1)阴极元素与被测元素完全一致，中心频率与吸收线频率完全相同；(2)发射的谱线半宽度窄，是锐线光源。
产生锐线的原因：这与灯本身的构造和灯的工作参数有关系。
从构造上说，它是低压的，故压力变宽小；从工作条件方面，它的灯电流低，故阴极强度和原子溅射也低，故热变宽和自吸变宽较小。
正是由于灯的压力变宽、热变宽和自吸变宽较小，致使灯发射的谱线半宽度很窄。
12. 试从原理和仪器装置两方面比较AAS和AES法的异同点。
答：相同点：属于原子光谱，对应于原子的外层电子的跃迁；是线光谱，用共振线灵敏度高，均可用于定量分析。
不同点：原子发射光谱法原子吸收光谱法(1)原理发射原子线和离子线基态原子的吸收发射光谱吸收光谱(2)测量信号发射谱线强度吸光度(3)定量公式lgR=lgA + blgc A=kc(4)光源作用不同使样品蒸发和激发线光源产生锐线(5)入射光路和检测光路直线直线(6)谱线数目用原子线和离子线(谱线多)原子线(少)(7)分析对象多元素同时测定单元素(8)应用可用作定性分析定量分析(9)激发方式光源有原子化装置(10)色散系统棱镜或光栅光栅(11)干扰受温度影响严重温度影响较小(12)灵敏度高中(13)精密度稍差适中17、为检查原子吸收光谱仪的灵敏度，以2 μg/mL 的Be标准溶液，用Be 234.86nm的吸收线测得透射比为35％，计算其灵敏度为多少？解：依题意得：A=lgI0/I=lg(1/35%)=0.456则特征浓度Cc＝ρs×0.0044/A=2×0.0044/0.456=1.93×10-2μg/mL 答：其灵敏度为1.93×10-2μg/mL18、用原子吸收光谱分析法测定铅含量时，以0.1μg/mL质量浓度的铅标准溶液测得吸光度为0.24，连续11次测得空白值的标准偏差为0.012，试计算其检出限。
