仪器分析作业02(第二章光谱分析法引论) 华南理工大学仪器分析

仪器分析练习题第2章光谱分析法导论一.选择题1. 在1900～3600Å区域测量某一分子的吸收光谱，使用光源的最佳选择是（B ）A. 钨灯B. 氘灯（中山大学2011年：分析化学基础）C. 汞灯D. 空心阴极灯2. 欲分析165～360nm的波谱区的原子吸收光谱，选用的光源为（C）A. 钨灯B. 能斯特灯（南开大学2007年）C. 空心阴极灯D. 氘灯3. 下列色散元件中，色散均匀、波长范围广且色散率大的是（D）？（厦门大学2010年）A. 滤光片B. 玻璃棱镜C. 石英棱镜D. 光栅4. 棱镜或光栅可作为（C）（中国海洋大学2011年博士研究生）A. 滤光元件B. 聚焦元件C. 分光元件D. 感光元件5. 用光电倍增管检测光强度时，增大检测信号值的方法是（B）？（厦门大学2010年）A. 增大光源电压B.增大光电倍增管电压C. 增大采光狭缝宽度D. 以上方法均可6. 下列两种光源均是线光源的是（B）（东北大学2010年）A. W灯和空心阴极灯B. 激光和空心阴极灯C. 氘灯和能斯特灯D. ICP光源和硅碳棒7. 三种原子光谱（发射、吸收与荧光）分析法在应用方面的主要共同点为（B ）A. 精密度高，检出限低B. 用于测定无机元素（南京大学2006年）C. 线性范围宽D. 多元素同时测定8. 原子光谱（发射、吸收与荧光）三种分析方法中均很严重的干扰因素是（B）A. 光谱线干扰B. 背景（华中师范大学2007年）C. 杂散光D. 化学干扰9. 如果设定一个单色器（采用光栅为分光元件）使其能允许600nm的光通过，则下列光线中还有哪条也能通过该单色器？（D）（中国海洋大学2011年、2013年）A. 1000nmB. 800nmC. 400nmD. 300nm10.某摄谱仪刚好可以分辨310.030nm及309.9920nm的两条谱线，则用该摄谱仪可以分辨出的谱线组还有（D）（中国海洋大学2012年）A. Si 251.61 -Zn 251.58nmB. Ni 337.56 -Fe 337.57nmC. Mn 325.40 -Fe 325.395nmD. Cr 301.82 -Ce301.88nm11. 以下分析方法适宜用于定性分析的是（A）？（中国海洋大学2011年）A. 原子发射光谱法B. 原子吸收光谱法C. 紫外可见光谱法D. 荧光光谱法12. 关于原子光谱分析，下列说法错误的是（C）？（中国海洋大学2012年）A. 在原子发射光谱的光源中，激发温度最高的是高压电火花B. 与原子荧光光谱法相比，光谱线干扰对原子发射光谱法影响更严重C.原子发射光谱法可以测定待测元素的存在状态D. 采用原子吸收法测定待测元素，其灵敏度、准确度主要取决于原子化系统二.填空题1. 理论上原子光谱产生的是线状光谱。

（完整版）仪器分析习题答案-光谱分析部分仪器分析部分作业题参考答案第⼀章绪论1-21、主要区别：（1）化学分析是利⽤物质的化学性质进⾏分析；仪器分析是利⽤物质的物理或物理化学性质进⾏分析；（2）化学分析不需要特殊的仪器设备；仪器分析需要特殊的仪器设备；（3）化学分析只能⽤于组分的定量或定性分析；仪器分析还能⽤于组分的结构分析；（3）化学分析灵敏度低、选择性差，但测量准确度⾼，适合于常量组分分析；仪器分析灵敏度⾼、选择性好，但测量准确度稍差，适合于微量、痕量及超痕量组分的分析。

2、共同点：都是进⾏组分测量的⼿段，是分析化学的组成部分。

1-5分析仪器与仪器分析的区别：分析仪器是实现仪器分析的⼀种技术设备，是⼀种装置；仪器分析是利⽤仪器设备进⾏组分分析的⼀种技术⼿段。

分析仪器与仪器分析的联系：仪器分析需要分析仪器才能达到量测的⽬的，分析仪器是仪器分析的⼯具。

仪器分析与分析仪器的发展相互促进。

1-7因为仪器分析直接测量的是物质的各种物理信号⽽不是其浓度或质量数，⽽信号与浓度或质量数之间只有在⼀定的范围内才某种确定的关系，且这种关系还受仪器、⽅法及样品基体等的影响。

因此要进⾏组分的定量分析，并消除仪器、⽅法及样品基体等对测量的影响，必须⾸先建⽴特定测量条件下信号与浓度或质量数之间的关系，即进⾏定量分析校正。

第⼆章光谱分析法导论2-1光谱仪的⼀般组成包括：光源、单⾊器、样品引⼊系统、检测器、信号处理与输出装置。

各部件的主要作⽤为：光源：提供能量使待测组分产⽣吸收包括激发到⾼能态；单⾊器：将复合光分解为单⾊光并采集特定波长的光⼊射样品或检测器；样品引⼊系统：将样品以合适的⽅式引⼊光路中并可以充当样品容器的作⽤；检测器：将光信号转化为可量化输出的信号。

信号处理与输出装置：对信号进⾏放⼤、转化、数学处理、滤除噪⾳，然后以合适的⽅式输出。

2-2：单⾊器的组成包括：⼊射狭缝、透镜、单⾊元件、聚焦透镜、出射狭缝。

各部件的主要作⽤为：⼊射狭缝：采集来⾃光源或样品池的复合光；透镜：将⼊射狭缝采集的复合光分解为平⾏光；单⾊元件：将复合光⾊散为单⾊光（即将光按波长排列）聚焦透镜：将单⾊元件⾊散后的具有相同波长的光在单⾊器的出⼝曲⾯上成像；出射狭缝：采集⾊散后具有特定波长的光⼊射样品或检测器 2-3棱镜的分光原理是光的折射。

仪器分析课后习题答案第二章光学分析法导论(书后习题参考答案)1. 已知1电子伏特=1. 602×10-19J ，试计算下列辐射波长的频率（以兆赫为单位），波数（以cm -1为单位）及每个光子的能量（以电子伏特为单位）：（1）波长为900pm 的单色X 射线；（2）589.0nm 的钠D 线；（3）12.6μm 的红外吸收峰；（4）波长为200cm 的微波辐射。

解：已知1eV=1.602×10-19J, h =6.626×10-34J·s, c =3.0×108m·s -1 ①λ=900pm 的X 射线1712810333.310900100.3?=??==-λcv Hz ，即3.333×1011MHz 71010111.11090011?=?==-λσcm -11617341008.210333.310626.6--?===hv E J用eV 表示，则319161910378.110602.11008.210602.1?=??=?=---hv E eV②589.0nm 的钠D 线149810093.5100.589100.3?=??==-λcv Hz ，即5.093×108MHz 4710698.1100.58911?=?==-λσcm -119143410375.310093.510626.6--?===hv E J用eV 表示，则107.210602.11075.310602.1191919=??=?=---hv E eV③12.6μm 的红外吸收峰136810381.2106.12100.3?=??==-λcv Hz ，即2.381×107MHz 2410937.7106.1211?=?==-λσcm -120133410578.110381.210626.6--?===hv E J用eV 表示，则219201910850.910602.110578.110602.1----?=??=?=hv E eV④波长为200cm 的微波辐射8281050.110200100.3?=??==-λcv Hz ，即1.50×102MHz 31000.520011-?===λσcm -12683410939.91050.110626.6--?===hv E J用eV 表示，则719261910204.610602.110939.910602.1----?=??=?=hv E eV2. 一个体系包含三个能级，如果这三个能级的统计权重相同，体系在300K温度下达到平衡时，试计算在各能级上的相对分布（N i /N ）．能级的相对能量如下。

10-1 某仪器方法测定含0.02 mg ⋅L -1 Mn 的近空白溶液10次，得平均信号为0.0028，标准偏差为0.00025，请计算：（1）该仪器法测定Mn 的检出限（mg ⋅L -1）；（2）定量下限（mg ⋅L -1）；（3）若测量某试样时所得信号为0.0013，应如何表示测量结果？解：（1）k=0.0028/0.02=0.14 L ⋅mg -1；1DL L m g 005.014.0/00025.03k /s 3c -⋅=⨯== （2）1L m g 018.014.0/00025.010k /s 10LOQ -⋅=⨯== （3）3s<0.013<10s ⇒检出但未定量10-2 用某仪器方法测定试样中微量Pb 的含量：称取试样0.825 g ，溶解后定容到100 mL 容量瓶中作为试样溶液，测定时溶液的配制及对应的仪器信号S 如下表所示：（1）1号是空白溶液，它的作用是什么？（2）计算试样中Pb 的质量分数（%）。

（已知S=k ⋅c Cu ）解：（1）空白溶液的作用是扣除由溶剂（本例中是H 2O ）和所用试剂（本例中是HNO 3）产生的仪器响应。

（2）依题可知空白信号=0.010⇒试样信号=0.174-0.010=0.164；试样加标后信号=0.340-0.010=0.330 设试样处理为溶液时Pb 的含量为ρPb ，则存在以下关系式：1Pb Pb Pb L mg 96.200.500.1050.100.5164.0330.0S S -+⋅=ρ⇒ρ⨯⨯+ρ⨯==试样标准试样试样中Pb 的含量： w Pb =2.96⨯0.100⨯10-3/0.825⨯100%=0.0359%10-3 土壤含磷量测定时进行以下实验：（1）吸取10.0 mg ⋅L -1磷标液2.00 mL 与100.0 mL 容量瓶中显色定容；（2）称取0.540 g 土壤试样经处理定容为100.0 mL 试液，吸取10.00 mL 与100.0 mL 容量瓶中显色定容；（3）测定标准及试样的吸光度A 分别为0.210和0.295。

《仪器分析》思考题第一章绪论1.经典分析方法和仪器分析方法有何不同？经典分析方法：是利用化学反应及其计量关系，由某已知量求待测物量，一般用于常量分析，为化学分析法。

仪器分析方法：是利用精密仪器测量物质的某些物理或物理化学性质以确定其化学组成、含量及化学结构的一类分析方法，用于微量或痕量分析，又称为物理或物理化学分析法。

化学分析法是仪器分析方法的基础，仪器分析方法离不开必要的化学分析步骤，二者相辅相成。

2.灵敏度和检测限有何联系？灵敏度(sensitivity，用S表示)是指改变单位待测物质的浓度或质量时引起该方法检测器响应信号(吸光度、电极电位或峰面积等)的变化程度.检出限(detection limit，用D表示)，又称为检测下限，是指能以适当的置信概率检出待测物质的最低浓度或最小质量。

检出限既与检测器对待测物质的响应信号有关，又与空白值的波动程度有关。

检测限与灵敏度从不同侧面衡量了分析方法的检测能力，但它们并无直接的联系，灵敏度不考虑噪声的影响，而检出限与信噪比有关，有着明确的统计意义。

似乎灵敏度越高，检出限就越低，但往往并非如此，因为灵敏度越高，噪声就越大，而检出限决定于信噪比。

3.简述三种定量分析方法的特点和适用范围。

一、工作曲线法（标准曲线法、外标法）特点：直观、准确、可部分扣除偶然误差。

需要标准对照和扣空白试用范围：试样的浓度或含量范围应在工作曲线的线性范围内，绘制工作曲线的条件应与试样的条件尽量保持一致。

二、标准加入法（添加法、增量法）特点：由于测定中非待测组分组成变化不大，可消除基体效应带来的影响试用范围：适用于待测组分浓度不为零，仪器输出信号与待测组分浓度符合线性关系的情况三、内标法特点：可扣除样品处理过程中的误差试用范围：内标物与待测组分的物理及化学性质相近、浓度相近，在相同检测条件下，响应相近，内标物既不干扰待测组分，又不被其他杂质干扰第二章光谱分析法导论1.常用的光谱分析法有哪些？分子光谱法：紫外-可见分光光度法红外光谱法分子荧光光谱法分子磷光光谱法原子光谱法：原子吸收光谱法原子发射光谱法原子荧光光谱法X射线荧光光谱法2.简述狭缝的选择原则狭缝越大，光强度越大，信噪比越好，读数越稳定，但如果邻近有干扰线通过时会降低灵敏度，标准曲线弯曲。

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 。

第一章 绪论2． 对试样中某一成分进行5次测量，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0.38 μg·mL -1，计算测定结果的相对误差。

解：（1）x = 539.037.035.038.036.0++++ = 0.37 μg·mL -1s =1)(12--∑=n x x ni i =15)37.039.0()38.036.0()37.036.0(222--++-+-= 0.016 μg·mL -1 s r =xs× 100 % = 37.0016.0× 100 % = 4.3 %（2）E r =μμ-x × 100 % =38.038.037.0-× 100 % = －2.6 %第二章 光学分析法导论3. 计算：(1)670.7nm 锂线的频率；（2）3300cm -1谱线的波长; (3)钠588.99nm 共振线的激发电位。

解：（1）ν = λc= cm scm 710107.670/1099792.2-⨯⨯ = 4.470 ×1014 s -1（2）λ = σ1= 133001-cm = 3030 nm（3）E = h λc= 4.136×10-15eV·s×cm scm 7101099.588/1099792.2-⨯⨯= 2.105 eV第三章 紫外-可见吸收光谱法2．何谓生色团及助色团？试举例说明。

解：含有π键的不饱和基团叫做生色团．例如C ＝C ；C ＝O ；C ＝N ；—N ＝N — 有一些含有n 电子的基团，它们本身没有生色功能，但当它们与生色团相连时，就会发生n —π共轭作用，增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加)，这样的基团称为助色团。

仪器分析课后习题〔参考〕〔局部〕第一章绪论1.仪器分析有哪些分析方法？请加以简述。

答：a.光学分析法 b.电化学分析法 c.别离分析法 d.其它分析方法。

光学分析法：分为非光谱法和光谱法。

非光谱法是不涉及物质内部能级跃迁，通过测量光与物质相互作用时其散射、折射等性质变化，从而建立起分析方法的一类光学测定法。

光谱法是物质与光相互作用时，物质内部发生的量子化的能级间的跃迁，从而测定光谱的波长和强度而进行的分析方法。

电化学分析方法：利用待测组分的电化学性质进行测定的一类分析方法。

别离分析方法：利用样品中共存组分间溶解能力、亲和能力、吸附和解析能力、迁移速率等方面的差异，先别离，后按顺序进行测定的一类分析方法。

其它仪器分析方法和技术：利用生物学、动力学、热学、声学、力学等性质测定的一类分析方法。

3.仪器分析的联用技术有何显著优点？答：多种现代分析技术的联用，优化组合，使各自的优点得到发挥，缺点得到克服，尤其是仪器与现代计算机技术智能融合，实现人机对话，不断开拓了一个又一个的研究领域。

第二章分子分析方法2.为什么分子光谱总是带状光谱？答：因为当分子发生电子能级跃迁时，必须伴随着振动能级和转动能级的跃迁，而这些振动的能级和转动的能级跃迁时叠加在电子跃迁之上的，所以是带状光谱。

4.有机化合物分子电子跃迁有哪几种类型？那些类型的跃迁可以在紫外可见光区吸收光谱中反映出来？答：б→б*、П→б*、n→б*、n→б*、n→П*、П→П*。

其中n→б*、n→П*、П→П*类型的跃迁可以在紫外可见光区吸收光谱中反映出。

5.何谓生色团、助色团、长移、短移、峰、吸收曲线、浓色效应，淡色效应、向红基团、向蓝基团？答：深色团：分子中能吸收特定波长的光的原子团或化学键。

助色团：与生色团和饱和烃相连且使吸收峰向长波方向移动，并使吸收强度增强的原子或原子团，如：-OH、-NH2。

长移：某些有机物因反响引入含有未珙县电子对的基团，使吸收峰向长波长的移动的现象。