仪器分析课后习题答案1.pdf
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1、仪 器 分 析 课 后 习 题 答 案 1课 后 习 题 答 案 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
2、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
3、 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.第 三 章 光 学 分 析 法 导 论 I.解 释 下 列 名 词:(1)原 子 光 谱 和 分 子 光 谱;(3)统 计 权 重 和 简 并 度:(5)禁 戒 跃 迁 和 亚 稳 态;(2)原 子 发 射 光 谱 和 原 子 吸 收 光 谱;(4)分 子 振 动 光 谱 和 分 子 转 动 光
4、谱;(6)光 谱 项 和 光 谱 支 项;(7)分 子 荧 光、磷 光 和 化 学 发 光;(8)拉 曼 光 谱。答:(1)由 原 子 的 外 层 电 子 能 级 跃 迁 产 生 的 光 谱 称 为 原 子 光 谱;由 分 子 的 各 能 级 跃 迁 产 生 的 光 谱 称 为 分 子 光 谱.(2)当 原 子 受 到 外 界 能 量(如 热 能、电 能 等)的 作 用 时,激 发 到 较 高 能 级 上 处 于 激 发 态。但 激 发 态 的 原 子 很 不 稳 定,一 般 约 在 10-*s内 返 回 到 基 态 或 较 低 能 态 而 发 射 出 的 特 征 谱 线 形 成 的 光 谱
5、称 为 原 子 发 射 光 谱;当 基 态 原 子 蒸 气 选 择 性 地 吸 收 一 定 频 率 的 光 辐 射 后 跃 迁 到 较 高 能 态,这 种 选 择 性 地 吸 收 产 生 的 原 子 特 征 的 光 谱 称 为 原 子 吸 收 光 谱。(3)由 能 级 简 并 引 起 的 概 率 权 重 称 为 统 计 权 重;在 磁 场 作 用 下,同 一 光 谱 支 项 会 分 裂 成+1 个 不 同 的 支 能 级,+1 称 为 能 级 的 简 并 度。(4)由 分 子 在 振 动 能 级 间 跃 迁 产 生 的 光 谱 称 为 分 子 振 动 光 谱;由 分 子 在 不 同 的 转 动
6、 能 级 间 跃 迁 产 生 的 光 谱 称 为 分 子 转 动 光 谱。(5)不 符 合 光 谱 选 择 定 则 的 跃 迁 叫 禁 戒 跃 迁;若 两 光 谱 项 之 间 为 禁 戒 跃 迁,处 于 较 高 能 级 的 原 子 具 有 较 长 的 寿 命,原 子 的 这 种 状 态 称 为 亚 稳 态。(6)用、L、S、1/四 个 量 子 数 来 表 示 的 能 量 状 态 称 为 光 谱 项,符 号 为,乃+”;把/值 不 同 的 光 谱 项 称 为 光 谱 支 项,表 示 为(7)荧 光 和 磷 光 都 是 光 致 发 光,是 物 质 的 基 态 分 子 吸 收 一 定 波 长 范 围
7、 的 光 辐 射 激 发 至 单 重 激 发 态,再 由 激 发 态 回 到 基 态 而 产 生 的 二 次 辐 射。荧 光 是 由 单 重 激 发 态 向 基 态 跃 迁 产 生 的 光 辐 射,而 磷 光 是 单 重 激 发 态 先 过 渡 到 三 重 激 发 态,再 由 三 重 激 发 态 向 基 态 跃 迁 而 产 生 的 光 辐 射。化 学 发 光 是 化 学 反 应 物 或 反 应 产 物 受 反 应 释 放 的 化 学 能 激 发 而 产 生 的 光 辐 射。(8)入 射 光 子 与 溶 液 中 试 样 分 子 间 的 非 弹 性 碰 撞 引 起 能 量 交 换 而 产 生 的
8、与 入 射 光 频 率 不 同 的 散 射 光 形 成 的 光 谱 称 为 拉 曼 光 谱.4.解:光 谱 项 分 别 为:基 态 3呜;第 一 电 子 激 发 态 3:P和 3P.原 子 价 电 子 组 态 n L S 光 谱 项 J 光 谱 之 项 多 重 性 简 并 度第 四 章 原 子 发 射 光 谱 Mg3s2(基 态)3 0 0 31s 0 30 单 13s13Pl(激 发 态)3 11 3P2 33P2三 51 33Pl 30 3P,10 31P 1 31Pl 单 31.何 谓 共 振 线、灵 敏 线、最 后 线 和 分 析 线?它 们 之 间 有 什 么 联 系?答:以 基 态
9、 为 跃 迁 低 能 级 的 光 谱 线 称 为 共 振 线;灵 敏 线 是 指 元 素 特 征 光 谱 中 强 度 较 大 的 谱 线,通 常 是 具 有 较 低 激 发 电 位 和 较 大 跃 迁 概 率 的 共 振 线;最 后 线 是 指 试 样 中 被 测 元 素 含 量 或 浓 度 逐 渐 减 小 时 而 最 后 消 失 的 谱 线,最 后 线 往 往 就 是 最 灵 敏 线;分 析 线 是 分 析 过 程 中 所 使 用 的 谱 线,是 元 素 的 灵 敏 线.5.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;(2
10、)铜 合 金 中 的 锡(叫=0.X%):(3)钢 中 的 猛(。,侪,=O.O x%0.X%):(4)污 水 中 的 C r、Cu、Fe、Pb、V 的 定 量 分 析;(5)人 发 中 Cu、M n、Zn、Cd、P b的 定 量 分 析。答:(1)直 流 电 弧 光 源;(2)低 压 交 流 电 弧 光 源;(3)低 压 交 流 电 弧 光 源;(4)电 感 耦 合 等 离 子 体(IC P)光 源;(5)电 感 耦 合 等 离 子 体(1CP)光 源。12.已 知 光 栅 刻 痕 密 度 为 1200 mn,暗 箱 物 镜 的 焦 距 为 1 m,求 使 用 一 级 和 二 级 衍 射 光
11、 谱 时,光 栅 光 谱 仪 的 倒 线 色 散 率。解:己 知=-,f=1/,b=1200m m,代 入 公 式 可 得 d l K f K J bK=1,D=0.833 nm-s K=2,D=0.41713.某 光 栅 光 谱 仪 的 光 栅 刻 痕 密 度 为 2400 m m1,光 栅 宽 度 为 50 m m,求 此 光 谱 仪 对 一 级 光 谱 的 理 论 分 辨 率。该 光 谱 仪 能 否 将 Nb 309.418 n m 与 AI 309.271 nm两 谱 线 分 开?为 什 么?解:R=klb=50 m m x 2400?厂=1.2 x 1 OAA=-R;(309.418
12、+309.271)wn1.2xl05=2.6xl03n/n(309.418-309.27 1)/=0.141 nm该 光 谱 仪 不 能 将 这 两 条 谱 线 分 开。14.某 光 栅 光 谱 仪 的 光 栅 刻 痕 密 度 为 2000 m m-L光 栅 宽 度 为 50 mm,/=0.65 m,试 求:(1)当 c o s p=l时,该 光 谱 仪 二 级 光 谱 的 倒 线 色 散 率 为 多 少?(2)若 只 有 30 m m宽 的 光 栅 被 照 明,二 级 光 谱 的 分 辨 率 是 多 少?(3)在 波 长 560 n m时,该 光 谱 仪 理 论 上 能 完 全 分 开 两
13、条 谱 线 的 最 小 波 长 差 是 多 少?解:(1)cos/=1 时,1 1Kjb 2 x 0.65 m x 2000 nvn 10.385 nm-nim(2)R-Klh=2x30 m m x 2000 m m x=1.2 x 105(3)R-Klh=2x50 m m x 2000 m m 7=2.0 x 10“425.60 0 x 1n0ms=2.8x 10 3n m。1 5.用 标 准 加 入 法 测 定 S i(h中 微 量 铁 的 质 量 分 数 时,以 Fe 302.06 n m为 分 析 线,Si 302.00 n m为 内 标 线。标 准 系 列 中 F e加 入 量 和
14、分 析 线 对 测 得 值 列 于 下 表 中,试 绘 制 工 作 曲 线,求 试 样 中 SiOz中 F e得 质 量 分 数。WFJ%0 0.001 0.002 0.003R 0.24 0.37 0.51 0.63解:标 准 加 入 法 的 定 量 关 系 式 为 R=A(CX+CS),以 R 对 C,作 图 如 下 当 工 作 曲 线 与 横 坐 标 相 交 时,R=0,此 时 耳=一 6,从 图 上 可 得 出 耳=0.0018%。第 五 章 原 子 吸 收 与 原 子 荧 光 光 谱 法 1 1.计 算 火 焰 温 度 2000 K 时,Ba 553.56 n m谱 线 的 激 发
15、态 与 基 态 原 子 数 的 比 值。已 知 gi/go=3。1 r h e 4.136xl0T5eVx3.0 xl(yc%sT解:E;=-=2.24eV2 553.56/”%3 exp(-2.24eV)8.618xlO-5eV-/r-x 2000/T=6.81x10-613.某 原 子 吸 收 分 光 光 度 计 的 单 色 器 的 倒 线 色 散 率 为 2.0 nm nim-1,狭 缝 宽 度 分 别 为 0.04 mm、0.08 mm、0.12 mm、0.16 m m和 0.2 m m,求 相 应 的 光 谱 通 带 宽 度 是 多 少?解:已 知 W=D S,分 别 代 入。和 S
16、 值 可 求 得 光 谱 通 带 宽 度 W分 别 为 0.0 8 0.1 6/,0.24 nm,0.32 nm,0.40 nm.14.为 检 查 原 子 吸 收 光 谱 仪 的 灵 敏 度,以 2年.m L-i的 B e标 准 溶 液,用 Be 234.86 n m的 吸 收 线 测 得 透 射 比 为 35%,计 算 其 灵 敏 度 为 多 少?解:灵 敏 度 用 特 征 浓 度 表 示 为 q=A.xO.0044=2叱 叱 0.004415.用 原 子 吸 收 光 谱 分 析 法 测 定 铅 含 量 时,以 0.1 Agm LT质 量 浓 度 的 铅 标 准 溶 液 测 得 吸 光 度
17、为 0.2 4,连 续 11次 测 得 空 白 值 的 标 准 偏 差 为 0.0 1 2,试 计 算 其 检 出 限。5 八 ps X3(7 OA/Jg/T IL1 X3x0.012解:D=-=0.015 jug-mL=5ng-mL16.用 标 准 加 入 法 测 定 血 浆 中 锂 的 含 量 时,取 4 份 0.50 m L血 浆 试 样,分 别 加 入 浓 度 为 0.0500 mohL-i的 LiCl 标 准 溶 液 0.0 L,10.0/L,20.0/zL,30.0 p L,然 后 用 水 稀 释 至 5.00 mL 并 摇 匀,用 Li 670.8 nm 分 析 线 测 得 吸
18、光 度 依 次 为 0.201,0.414,0.622,0.835。计 算 血 浆 中 锂 的 含 量,以 性,m LT表 示。0(?s/mg.mL2 3解:已 知 A=K(c)+C s),以 A 对 c,作 图 如 下(横 坐 标 为 锂 离 子 的 含 量)当 A=o时,直 线 与 x 轴 的 交 点 q=-C,=0.659 4g-ml:,1 d 0.659/g-mU x5.0mL,皿,-i血 浆 中 锂 的 含 量 为 c=-=6.59 pig-mL.0.5 山 1 7.用 火 焰 原 子 吸 收 法 以 Ca 422.7 n m 吸 收 线 测 定 血 清 中 的 钙。配 制 钙 标
19、准 系 列 溶 液 的 浓 度(单 位 为 nimol L-)分 别 为 0.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,测 得 吸 光 度 分 别 为 0,0.43,0.58,0.72,0.85,1.0 0.取 0.5 m L血 清 加 入 9.5 mL 4%三 氯 乙 酸 沉 淀 蛋 白 质 后,清 液 喷 入 火 焰 测 得 吸 光 度 为 0.68。求 血 清 中 钙 含 量 为 多 少?如 果 血 清 中 含 有 PCh”,所 得 结 果 是 偏 高 还 是 偏 低?为 什 么?解:已 知 A=K c,测 定 钙 的 标 准 曲 线 图 如 下 从 图 上 可 得 吸 光 度 值 为
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