仪器分析练习题01附答案

一、单选题1. 相对化学分析法，仪器分析法的主要不足是（）A.样品用量大B.相对误差大C.选择性差D.分析速度慢2．提高分析仪器性能的关键是（）A.提高仪器的灵敏度B.降低仪器噪音C.提高仪器的信噪比D.提高仪器自动化程度3. 与本底信号不同，空白信号的产生原因是（）A.仪器周围磁场的干扰所致B.溶剂的干扰所引起的C.仪器随机噪音的存在D.试样中除待测组分外的其它组分的干扰4. 下列哪种方法不属于非光谱法（）A.折射法B.红外光谱法C.光散射法D.旋光法5. 下列哪种光谱是由原子内层电子能级跃迁而获得（）A.原子光谱B.分子光谱C.X射线能谱D.γ射线能谱6. 下列哪种电磁辐射的能量最大而且适用于核能级跃迁（）A.红外光B.紫外光C.γ射线D.X射线7. 光子的能量取决于下列哪种因素（）A.光的强度B.光的频率C.光源的功率D.光的速度8. 在一定波长范围内，通常可认为光栅的色散率随波长的增大而（）A.增加B.减小C.不变D.不确定9. 在紫外光区测定时，吸收池材料应选择（）A.玻璃B.透明塑料C.石英D.溴化钾10. 可用于紫外和可见区的连续光源是（）A.氘灯B.碘钨灯C.氙灯D.碳硅棒11. 真空紫外区所指的波长范围是（）A.200~400 nmB.400~800 nmC.800~2500 nmD.10~200 nm12. 频率v=1015 Hz的电磁辐射属于下列哪一种光谱区（）A.红外区B.可见区C.紫外区D.微波区13. 同一光栅，二级光谱的色散率与一级光谱的色散率比值是（）A.2B.1C.0.5D.214. 分析仪器的本底信号是指（）A.没有试样时，仪器产生的信号B.试样中无待测组分时仪器产生的信号C.试样中待测组分所产生的信号D.待测组分的标准物质所产生的信号15. 对仪器灵敏度和检出限之间关系描述不正确的是（）A.灵敏度高则检出限必然低B.灵敏度和检出限之间不存在必然联系C.由于噪音的存在，单纯灵敏度高并不能保证检出限低D.减小仪器噪音是提高仪器灵敏度和降低检出限的前提二、填空题1. 传播方向及能量（波长）均发生改变的散射是________________。

2. 请按要求分别对下列电磁辐射区进行排列（红外、无线电波、可见光、紫外、X射线、微波）能量递增：_____________________________________________________________________________ 波长递减：_____________________________________________________________________________3. 请对下列单位进行换算：a. 150 pm X射线的波数（cm-1）：________________；b. 670.7 nm Li线的频率（Hz）：______________c. 3300 cm-1波数的波长：______________________；d. Na 588.995 nm相应的能量（eV）：__________4. 近紫外区的波长范围是_____________________；可见区的波长范围是______________________；中红外区的波数范围是_________________________。

5. 光谱仪或分光光度计通常包括基本单元有______________________________________________。

6. 紫外区最常用的连续光源是________________；可见区最常用的连续光源是________________；红外光区最常用的连续光源是__________________________________。

7. 若光栅的宽度为5.00 mm，每mm刻有720条刻线，那么光栅的第一级光谱的分辨率为__________；对波数为1000 cm-1的红外光，光栅能分辨的最小波长差为___________________________________。

8. 已知某原子吸收分光光度计的倒线色散率为2 nm/mm。

若欲将元素钾的两条特征谱线404.4 nm和404.7 nm分开，出射狭缝宽度应小于________________。

三、简答题1. 仪器分析中灵敏度的概念是什么？通常用什么来表征？检出限的定义是什么？通常如何测定？灵敏度与检测限之间关系如何？2. 试评价一下中阶梯分光系统与普通闪耀光栅有什么不同？3. 使用单道检测器（光电管、光电倍增管）和多道检测器（二极管阵列、电荷转移器件）的光谱仪在记录光谱图（即信号随波长的改变）时有什么本质的区别四、计算题1. 采用火焰发射光谱法分析试样中的铅含量，根据系列标准试样的浓度及所测信号可得以下校正方程（相关数据略）：R=1.12w Pb+0.312；式中w Pb为铅的含量，单位是μg⋅g-1；R是测定铅发射线的相对强度（即测量信号）。

又对不同铅浓度的标准试样进行多次平行测定，数据如下表：试计算该方法的：（1）校正灵敏度；（2）在Pb浓度为1.00 μg⋅g-1和10.0 μg⋅g-1时的分析灵敏度；（3）检出限。

2. 在火焰原子吸收分光光度计上，以0.02 mg⋅L-1标准钠溶液（近空白溶液）与去离子水（目的是清洗管路以进行下次测定）交替连续测定12次，测得钠溶液的吸光度A（即仪器测定信号）的平均值为0.157，标准偏差s为1.17⨯10-3，求该原子吸收分光光度计对钠的检测限。

3. 一束多色光射入含1750条⋅mm-1刻线的光栅，光束对于光栅法线的入射角为48.0︒，试计算衍射角为20︒和-11.2︒的光的波长是多少？4. 有一光栅，当波长为500 nm的光以60︒入射时，其一级光谱的衍射角-40︒，试问该光栅的刻线密度为多少？5．采用磺基水杨酸分光光度光度法测定水样中的微量铁，铁标准储备溶液是由0.6448 g的铁铵钒FeNH(⋅（分子量为482.22）溶于水，再定容到500.0 mL配制成的。

测定时采用单HSO12O)4422标对照法，即先吸取待测试样5.00 mL，稀释到250.0 mL；再吸取该稀释液2.00 mL和2.00 mL铁标准储备试样分别置于2个50.0 mL容量瓶中，然后在相同条件下显色定容，并在相同的测定条件下测得吸光度A（仪器相应信号）为0.450和0.480，试计算试样中铁的含量（以g⋅L-1表示）（已知A=k⋅c Fe；M Fe=55.85）6. 用火焰原子吸收光谱法分析某试样中微量Cu的含量，称取试样0.500 g，溶解后定容到100 mL 容量瓶中作为试样溶液。

分析溶液的配制及测量的吸光度A如下表所示（用0.1 mol⋅L-1的HNO3定容），计算试样中Cu的质量分数（%）。

（已知A=k⋅c Cu；）7. 用原子吸收光谱法测定废液中Cd2+的质量浓度。

从废液排放口准确量取水样100.0 mL，经适当酸化处理后，准确加入10.00 mL甲基异丁酮（MIBK）溶液萃取浓缩，然后在Cd2+的特征吸收谱线228.8 nm下测定，得吸光度值A为0.182；在相同测定条件下，所得Cd2+标准系列的吸光度数值如下表：试求出该厂废液中Cd2+的质量浓度（以mg⋅L-1表示），并判断是否符合国家规定的Cd2+排放标准（<0.1 mg⋅L-1）8. 用冷原子吸收光谱法测定排放废水中的微量汞，分别吸取试液10.00 mL置于一组25 mL的容量瓶中，加入不同体积的标准汞溶液（质量浓度为0.400 mg⋅L-1）后稀释至刻度，然后在相同仪器条件下测得吸光度A如下：在相同条件下做空白试验得吸光度A=0.015。

（空白信号应该怎么处理？）。

计算每升水样中汞的质量浓度（用μg⋅L-1表示）一、选择题第2题：灵敏度越高，仪器噪音越低，即信噪越大，表示仪器性能越好。

第3题：本底信号指仪器自身的噪音（不可消除）；空白信号指试样中除待测组分外的其它组分的响应（理论上可以通过选择适当的空白溶液予以扣除）第8题：光栅光谱通常被称为“均排光谱”，因此可认为其色散率在一定波长范围内为常数 二、填空题1. 拉曼（Raman ）散射2. 无线电波<微波<红外光<可见光<紫外光<X 射线；无线电波>微波>红外光>可见光>紫外光>X 射线3. 6.67⨯107 cm -1；4.47⨯1014 Hz ；3.03 μm ；2.11 ev 4. 200~400 nm ；400~800 nm ；400~4000 cm -15. 光源、单色器、样品池、检测器、读出器件6. 氘灯；碘钨灯；Nerst 灯和碳硅棒7. 3600；2.8 nm8. 0.15 mm第7题：R=5⨯720=3600；∆λ=λ/R=10-3 cm/3600=2.8 nm 第8题：W=S/D=（404.7-404.4）/2=0.15 mm 三、问答题1. 灵敏度指待测组分浓度（或量）改变时所引起仪器信号的改变，反映了仪器或方法识别微小浓度或含量变化的能力，该值越大，仪器或方法的灵敏度越高，IUPAC 推荐使用“校正灵敏度”或者“校正曲线斜率”作为衡量灵敏度高低的标准。

检出限指在已知置信水平下，可以检测到的待测物的最小质量或浓度。

通常的测定方法为：测定空白样品（或浓度接近空白值）的响应20-30次，求其标准偏差b s ，则检测限()k /s K m c b DL DL ⋅=（其中K 为常数，置信度为95%时，该值等于3，k 为该方法的校正灵敏度）。

高灵敏度是保证低检出限的前提，但是同时需要仪器自身的噪音（本底信号）也要小。

2. 中阶梯光栅较普通光栅刻槽密度低、但刻槽深度大。

由于增大了闪耀角并利用了高光谱级次，因此分辨性能较普通光栅高很多，但同时也导致谱线重叠现象严重，必须采用一个辅助色散元件（棱镜或光栅）在与谱线色散正交的方向将不同级次的重叠谱线分开，因此在焦面上形成一个二维色散图像，通常与电荷转移器件（如CCD 或CID ）等平面多道检测器配合使用。

3. 单道检测器（光电管或光电倍增管等）在某一时刻只能检测某一波长“单色光”的信号，在绘制光谱图时，需按波长顺序使“单色光”依次通过出射狭缝进入检测器被检测（即“扫描”过程），完成一张光谱图的绘制需要一定的时间；而使用多道检测器（二极管阵列、电荷转移器件）是则不需要出射狭缝，只要将其置于单色器的焦面上，分光后不同波长的光会被所对应的感光单元同时检测，因此可在极短的时间内（0.1~1 s ）获得整个光谱信息，这为追踪化学反应过程及快速反应的研究提供了极为方便的手段。

四、计算题1. （1）校正灵敏度即为校正曲线（也称标准曲线）的斜率，因此等于1.12（g ⋅μg -1） （2）浓度为1.00 μg ⋅g -1时的分析灵敏度=1.12/0.15=7.5（g ⋅μg -1） 浓度为10.00 μg ⋅g -1时的分析灵敏度=1.12/0.025=45（g ⋅μg -1） （3）检出限（以空白式样的数据计算）()1DL g g 022.012.10082.03k s 3Pb c -⋅μ=⨯==2. ()13DL L g 47.002.0/157.01017.13c /A s 3k s 3Na c --⋅μ=⨯⨯===3. 已知：d=1/1750=5.71⨯10-7 m ；对于一级光谱有：λ=θ+α)sin sin (d 当θ =20︒时，λ=621 nm ；当θ =-11.2︒时，λ=314 nm ；4. 根据λ=θ+α)sin sin (d ⇒N=1/d=446条/mm5. 依题意可得：1-Fe )(Fe L g 150.05000.022.48085.556448.0M VM m c ⋅=⨯⨯=⨯⨯=铁铵钒铁铵钒标准贮备液1)e F L g 03.7150.0/480.0450.000.50.250c -⋅=⨯=（待测试样） 6. 依题可知空白信号=0.010；试样信号=0.150-0.10=0.140；试样加标后信号=0.375-0.10=0.365 设试样处理为溶液时Cu 的含量为ρCu ，则存在以下关系式：00.2500.500.100.5k 365.0A 00.2500.5k 140.0A Cu Cu⨯+ρ⨯⨯==ρ⨯⨯==+标准试样试样可解得ρCu =0.622 mg ⋅L -1；可求出Cu 的质量分数为：%0124.0500.01000.0w Cu Cu =⨯ρ=7. 校正方程：A=0.523c Cd ；相关系数：R=0.99996ρCd /mg.L依题：11Cd L mg 01.0L mg 035.00.10000.10523.0182.0--⋅<⋅=⨯=ρ废液中，因此符合国家排放标准。