贵大研究生岩矿分析测试题(资环13) - 带有答案

贵州大学2013-2014学年第二学期研究生

岩矿分析测试题

班级 学号 姓名 成绩

一、以岩矿分析为例说明对于复杂物质分析如何拟定和选择分析方案及分析方法。（10分）

答：结合我在前些天所做的煤样分析来具体说明对于复杂物质分析如何拟定和选择分析方案及分析方法。

⑴样品的采集

我的煤样的采集是根据相关国家标准从研究区取来的，采集过程中，尽量取到了具有代表性的样品。

⑵试样的制备

按上述过程所采集的试样质量较大，必须通过多次破碎、过筛、混均、缩分等步骤制成少量均匀而有代表性的分析试样。我用配有钵杵的研钵工具粉碎煤块至粉碎状态，然后用200目的筛子进行筛分，每次粉碎后都要通过相应的筛子，未通过筛孔的粗粒不能抛弃，需要进一步粉碎，直至全部通过，以保证所得样品能代表整个被测物料的平均组成。

试样经破碎至所需的粒度后，将试样仔细混匀后再进行缩分。混匀的方法是把已破碎、过筛的试样用平板铁铲铲起堆成圆锥体，再交互地从试样堆两边对角贴底逐锹铲起堆成另一个圆锥，并分两三次撒落在新锥顶端，使之均匀地落在锥四周。如此反复堆掺三次后用“四分法”进行人工缩分。四分法是将物料堆成圆锥体，然后压成厚度均匀的圆饼，通过中心将其平均分成四个相等的扇形体。弃去对角的两份，保留余下两份。

制好的试样分装在四个样品袋中，贴上标签，注明样品的名称和采样日期。样品整理好后即准备送样分析，以避免试样受潮，风干或变质。

⑶试样分解

在定量化学分析中一般要将试样分解，制成溶液（干法分析除外）后再分析，因此试样的分解是重要的步骤之一。它不仅直接关系到待测组分转变为适合的测定形态，也关系到以后的分离和测定 。如果分解方法选择不当，就会增加不必要的分离手续，给测定造成困难和增大误差，有时甚至使测定无法进行。

对试样进行分解的过程中，待测组分不应挥发损失，也不能引入被测组分和干扰物质。分解要完全，处理后的溶液中不得残留原试样的细屑或粉末。

实际工作中，应根据试样的性质与测定方法的不同选择合适的分解方法。常用的分解方法主要有溶解法和熔融法。

⑷测定方法的选择

通过查阅文献及参考相同专业方向师兄的建议，我选择了用ICP-Ms来对微量元素进行测定；选择化学方法进行全硫含量的测定；选择XRF对煤矸石样进行常量元素的测定，而对煤样中的常量元素则选择ICP-AES来进行测定，其实用XRF也能对煤样中的常量元素进行测定，但由于测试单位的实验室条件和技术人员的测试能力，再加上由于煤样中硫的含量较高等一系列原因，所以对不同样品性质的常量元素的测定采用了不同的技术手段。

有上述实际经历可以总结出：根据样品性质、测试要求、共存组分的影响及待测组分的含量范围的不同，需要选择不同的测试方法。我的煤样需要测微量元素、常量元素以及全硫的含量，由于它们的性质及测试要求不一样，故不能采用同一个方法来进行测定。

⑸数据处理以及报告分析结果

对于数据的处理非常重要，因为这直接关系到你的研究成败。我的数据主要分为三大部分，即微量元素、常量元素和全硫含量等。对这些数据的处理我采用了表格以及稀土配分模式图来进行分析、探讨。具体通过含量异常的元素来分析其富集成因。最终的报告分析结果则以一篇论文的形式来呈现。不同的要求，则有不同的报告分析结果的形式

二、用原子吸收法测定Zn2+标准溶液，相应的浓度和吸光度见表所示：

表 Zn2+标准溶液浓度及其相应吸光度

c/(mg.L-1) 0.050 0.100 0.150 0.250 0.500 0.750 1.00

A 0.027 0.038 0.062 0.105 0.190 0.290 0.380

注：c-Zn2+浓度；A-吸光度。

用回归方程表示含量与吸光度的关系，绘制拟合标准曲线，并检查方程是否有意义？并求吸光度A为0.30时Zn的质量分数为多少？（10分） 答：原理及方法选择：吸光度A与吸光物质的含量成正比，这是光度法进行定量分析的基础，标准曲线是以c为横坐标、A为纵坐标的图形。分光光度法中通常是用已知溶液测定吸光度,通过几组测定数据制作标准曲线。测定待测溶液吸光度,从标准曲线上查得该溶液浓度,通过计算便可知试样含量。但是绘制标准曲线繁杂,加之所测的数据难免有偏离曲线的点,因而导致误差。用一元线性回归方程可减少误差,特别是人为因素造成的误差。分光光度法中吸光度与溶液浓度之间的关系,在这两个变量中,被测浓度（c）我们称自变量,用x表示;吸光度（A）我们称因变量,用y表示。因变量y随自变量x变化呈现规律性,为减小误差,可用一元线性回归方程y=a+bx来处理这两个变量之间的关系。

解题步骤：

⑴根据上述原理及方法，我们设一元线性回归方程为y=a+bx。在Excel2003中根据上述表格中的数据制作散点图。因为只有当数据具有线性分布特征时，才能采用线性回归分析法。如图一所示，本次数据具有线性分布趋势，故可以进行线性回归。

吸光度y00.050.10.150.20.250.30.350.400.20.40.60.811.2吸光度y

图一 数据散点图

⑵然后得到线性回归结果如下图二所示，读取回归结果如下：

截距：a=-0.0059；斜率：b=0.3752；相关系数：R=0.9996；测定系数：R2=0.9992；F值：F=6641.439

图二 线性回归结果

⑶最后由Excel2003得到的最终的回归模型如下图三所示：

图三 回归模型y = 0.3752x + 0.0059R2 = 0.999200.050.10.150.20.250.30.350.40.4500.20.40.60.811.2吸光度y线性 (吸光度y)

⑷显著性检验

当0.80.755(根据课本表7-7检验相关系数的临界值表，置信度为99.9%)，R2=0.9992>0.999，所以这是一个线性特征特别明显的实验模型，即说明拟合直线能够以大于99.9%的测定系数即拟合优度以及大于99.9%的相关性解释、涵盖实测数据，具有非常好的一般性，可认为这种线性关系是有意义的，即初步判断方程：y=0.3752x+0.0059有意义。

⑸回归模型的检验

回归方程建立以后还需要对模型进行检验, 检验回归模型的代表性, 用 t 检验法, 若两个变量之间相关程度为高度相关, 方程有很高的代表性, 还不能说明这种直线相关关系是否可靠, 为了说明这种相关关系的可靠性, 必须对相关系数进行 t 检验。公式为: 212trnr; 设, 统计量 t 服从 t(n- 2)分布。根据一组样本量计算出 t 值, 再根据所给定的显著性水平 α和自由度 n- 2,

查 t 分布表, 找到相应的临界值tα,n-2。若t ≥tα,n-2。表明 t 在统计上是显著的,

即总体的两个变量间存在线性关系, 这种关系是可靠的, 否则就认为两个变量间不存在线性关系

根据上述检验步骤，得到如下结果：212trnr=t212nrr=279996.019996.02=50.18）（1571.2t5,05.0

因为t=79.03>t0.05,5=2.571,故总体的两个变量间存在线性关系, 这种关系是可靠的。至于检验, R、R2、F 值、t 值等均可以直接从回归结果中读出。实际上, R=0.999,

R2>0.90 检验通过。有了 R 值, F 值和 t 值均可计算出来,其中: t 值已得出见上面公式（1），

F显然与图二中结果一致5,05.0222205.544.66411179996.019996.011FknRR

回归结果中给出了残差（图四），据此可以计算标准离差。首先求残差的平方

图四

2^2)y(iiiy,然后求残差平方和：372.8241.1.963.2366.57n12iiS，于是标准离差为：

0041.01)y(112^Syknsniii,于是

026.0156.00041.0—ys<15%

⑹综合上述检验，认为Zn2+浓度含量与吸光度的线性关系是显著的，因此可以作为标准工作曲线方程用于其他未知浓度溶液的测量。由图三的回归方程y=0.3752x+0.0059可知，当吸光度A为0.30时，代入方程可得到Zn的质量分数即：y（Zn的质量分数）= 0.3752×0.30+0.0059=0.11846 mg.L-1

三、怎样理解分析测试中的系统误差和偶然误差。结合试谈谈在分析测试过程中出现的偶然误差的环节有哪些？（10分）

答：所谓系统误差是指由某种固定的原因造成的，具有重复性、单向性。由于该误差的大小、正负在理论上说是可以测定的，因此又称为可测误差。例如，由分析方法本身造成的方法误差、仪器和试剂误差（如砝码质量、仪表刻度部准确或是试剂不纯等）、操作误差（如操作人员洗涤沉淀时洗涤过分或不充分等）以及由分析人员本身的一些主观因素造成的主观误差等等。而偶然误差（又称随机误差）是由一些随机的偶然的原因造成的。偶然误差在分析测试过程中是不可避免的。在分析测试的很多环节中都有可能产生一定的偶然误差，如测量时环境温度、湿度和气压的微小波动等、测试仪器的微小变化、分析人员对每份试样处理时的微小差别等。

四、在分析样品中采取哪些措施保证分析测试结果的准确性。（20分）

答：⑴因为各种分析方法的准确度和灵敏度是不相同的，如重量分析和滴定分析，灵敏度虽不高，但对于高含量组分的测定，能获得比较准确的结果。所以在实验前选择好合适的分析方法显得格外重要。

⑵在分析样品过程中，为了保证分析测试结果的准确性，需要在整个实验过程中的每一阶段都要尽量避免误差。例如，一般分析天平的称量误差为±0.0002g,为了使测量时的相对误差在0.1%以下，试样质量就不能太小，从相对误差的计算中可得到： %100试样质量绝对误差绝对误差；

g2.0001.00002.0相对误差绝对误差试样质量

可见需使得试样质量必须在0.2g以上。这就是要求我们要尽可能减小测量误差;⑶减小随机误差。在消除系统误差的前提下，平行测定次数愈多，平均值愈接近真实值。因此，增加测定次数，可以提高平均值精密度。在一般化学分析中，对于同一试样，通常要求平行2-4次，次数太多往往意义不大；

⑷由于系统误差是由某种固定的原因造成的，因而找出这一原因，就可以消除系统误差的来源。通常根据具体情况，采用下述几种方法来检验和消除系统误差：

a. 对照试验 对照试验是检验系统误差的有效方法。

b. 空白试验 由蒸馏水、试剂和器皿带进杂质所造成的系统误差，一般可以作空白试验来扣除。

c. 校准仪器 仪器不准确引起的系统误差，可以通过校准仪器来减小其影响。

d. 分析结果的校正 分析过程的系统误差，有时可采用适当的方法进行校正

⑸除此之外，还需要测试人员在分析测试过程中，严格按照正确的测试手段和方法进行实验，尽量避免人为因素所造成实验数据的不准确性。

五、述原子吸收分光光度法原理及其仪器结构组成。（20分）

答:原子吸收分光光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。具体说就是利用基态原子对特征光吸收的现象对试样中待测元素进行定量分析的一种相对测量方法。它的基本原理：原子吸收光谱是由原子外层电子选择性地吸收某些波长的电磁波而引起的。原子吸收分光光度法就是根据原子的这一性质建立起来的。以一束特定的入射强光I0，投射至待测元素的基态原子蒸气，则待测元素的基态原子蒸气对入射的特征光产生吸收，未被吸收的部分投射过去。待测元素浓度C越大，光的吸收量越多，其透射光强I越弱。即C、I0和I三者之间存在一定的关系。根据这种关系，并将已知待测元素浓度的标准溶液对光的吸收与试样对光的吸收进行比较，就可求出试样中待测元素的含量（如下图所示）。