《仪器分析》第二章 光学分析法导论习题答案_高等教育-试题.pdf

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1、第二章 光学分析法导论 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）12.6 m 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=900pm 的 X 射线 Hz，即3.333 1011MHz cm-1 J 用 eV 表示，则eV 589.0nm 的钠 D 线 Hz，即5.093 108MH

2、z cm-1 J 用 eV 表示，则eV 12.6 m 的红外吸收峰 Hz，即2.381 107MHz cm-1 J 用 eV 表示，则eV 波长为 200cm 的微波辐射 Hz，即1.50 102MHz cm-1 J 用 eV 表示，则eV 2.一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（Ni/N）能级的相对能量如下。（1）0eV，0.001eV，0.02eV；（2）0eV，0.01eV，0.2eV;（3）0eV，0.1eV,2eV。解：已知 T=300K,k=1.380 10-23J K-1=8.614 10-5eV

3、K-1,kT=8.614 10-5 300=0.0258eV E0=0eV,E1=0.001eV,E2=0.02eV E0=0eV,E1=0.01eV,E2=0.2eV E0=0eV,E1=01eV,E2=2eV 这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的熔点数值偏高加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高熔 物质会发生部分分解有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考虑应注意什么答加料加热如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突

4、然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口的下缘使他们在同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏 3.简述下列术语的含义 电磁辐射 电磁波谱 发射光谱 吸收光谱 荧光光谱 原子光谱 分子光谱 自发发射 受激发射 受激吸收 电致发光 光致发光 化学发光 热发光 电磁辐射 电磁辐射是一种以巨大速度通过空间传播的光量子流，它即有波动性，又具有粒子性 电磁波谱 将电磁辐射按波长顺序排列，便得到电子波谱电子波谱无确定的上下限，实际上它包括了波长或能量的无限范围 发射光谱 原来处

5、于激发态的粒子回到低能级或基态时，往往会发射电磁辐射，这样产生的光谱为发射光谱 吸收光谱 物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱 荧光光谱 在某些情形下，激发态原子或分子可能先通过无辐射跃迁过渡到较低激发态，然后再以辐射跃迁的形式过渡到基态，或者直接以辐射跃迁的形式过渡到基态。通过这种方式获得的光谱，称为荧光光谱 原子光谱 由原子能级之间跃迁产生的光谱称为原子光谱 分子光谱 由分子能级跃迁产生的光谱称为分子光谱 自发发射 处于两个能级 Ei、Ej(EiEj)上的粒子浓度分别为 Ni、Nj当 i 能级上的一个粒子跃迁到 j 能级时，就自发发射一个能量为 Ei-Ej的光子，这类跃迁

6、称为自发发射 受激发射 对于处于高能级 i 的粒子，如果有频率恰好等于(Ei-Ej)/h 的光子接近它时，它受到这一外来光子的影响，而发射出一个与外来光子性质完全相同的光子，并跃迁到低能级 j这类跃迁过程为受激发射 受激吸收 频率为(Ei-Ej)/h 的辐射照射时，粒子从能级 j 跃迁到能级 i，使得辐射强度降低，这种现象称为受激吸收 电致发光 电场引起的碰撞激发，是指被电场加速的带电粒子碰撞而受到激发，从而发射出电磁辐射 这一过程称为电致发光 光致发光 电磁辐射吸收激发，是指吸收电磁辐射而引起的激发，从而发射出电磁辐射，这一过程称为光致发光 化学发光 在一些特殊的化学反应体系中，有关分子吸收

7、反应所释放的化学能而处于激发态，回到基态时产生光辐射。这样获得的光谱称为化学发光光谱 热发光 物体加热到一定温度也会发射出电磁辐射，称为热发光 4.什么是光谱分析法，它包括哪些主要方法？答：当物质高温产生辐射或当辐射能与物质作用时，物质内部能级之间发生量子化的跃迁，并测量由此而产生的发射，吸收或散射辐射的波长和强度，进行定性或定量分析，这类方法就是光谱分析法 光谱分析法主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光法、紫外可见分光光度法、红外光谱法、分子荧光法、X 射线荧光法等 5.辐射光子能量与波长的关系怎样，按光子能量从高到低有哪些辐射类型？答：辐射光子能量与波长的关系为：E=hc/按光子

8、能量从高到低的顺序为：射线，X 射线，紫外，可见，红外，微波，无线电波 6.电子光谱一般在什么波长区？振动光谱在什么波长区？转动光谱在什么波长区？答：电子光谱紫外、可见区（Ee、E、Er 均改变）62620nm 振动光谱近红外区（Ev及 Er改变）62024.8 m 转动光谱远红外、微波区（仅 Er改变）24.8 m 第三章 紫外及可见吸收光谱法 1.已知某 Fe()络合物，其中铁浓度为 0.5 g mL-1，当吸收池厚度为 lcm 时，百分透光率为 80%。试计算：（1）溶液的吸光度；（2）该络合物的表观摩尔吸光系数；（3）溶液浓度增大一倍时的百分透光率；（4）使（3）的百分透光率保持为 8

9、0%不变时吸收池的厚度。解：已知 b=1cm,T=80%,c=0.5 g mL-1 这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的熔点数值偏高加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高熔 物质会发生部分分解有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考虑应注意什么答加料加热如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么

10、答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口的下缘使他们在同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏 则mol L-1(1)A=lgT=lg0.80=0.0969(2)由 A=bc 得到：L mol-1 cm-1(3)c2=2c,A2=2A=0.1938 即 lgT2=0.1938,T2=0.640(4)A3=lgT3=lg0.80=0.0969,c3=2c,则 A3=A,b3=b/2 cm 2.钢样中的钛和钒，可以同时用它们的过氧化氢络合物形式测定，1.000g 钢样溶解，发色并稀释至 50mL。如果其中含 1.00mg 钛，则在 400nm 波长的吸光度为 0.269；在 460nm 的吸光度为

11、 0.134。在同样条件下，1.00mg 钒在 400nm 波长的吸光度为 0.057；在 460nm 为 0.091。表中各试样均重 1.000g，最后稀释至 50mL。根据它们的吸光度计算钛和钒的百分含量。试样号 A400 A460 试样号 A400 A460 1 0172 0.116 5 0.902 0.570 2 0.366 0.430 6 0.600 0.660 3 0.370 0.298 7 0.393 0.215 4 0.640 0.436 8 0.206 0.130 解：依条件，对钛(Ti)：,对钒(V)：,c=1mg/50mL，相当于 1g 钢样中有 1mg 钛或钒 则根据吸

12、光度的加和性，得到：0.269c1+0.057c2=A400 0.134c1+0.091c2=A460 将实验数据代入该方程组，计算结果列于下表 试样号 A400 A460 c1(%)c2(%)注 1 0172 0.116 0.0537 0.0484 1mg/g=0.1%2 0.366 0.430 0.052 0.395 3 0.370 0.298 0.099 0.181 4 0.640 0.436 0.198 0.187 5 0.902 0.570 0.295 0.192 6 0.600 0.660 0.101 0.576 7 0.393 0.215 0.140 0.0305 8 0.206

13、 0.130 0.067 0.044 这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的熔点数值偏高加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高熔 物质会发生部分分解有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考虑应注意什么答加料加热如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口

14、的下缘使他们在同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏3.取 2.00mL 含 2mol L-1NH3的 Cu2+溶液放入 1.00cm 的吸收池中。测得在某一确定波长的吸光度为 0.600。然后取 0.0100 mol L-1 CuSO4溶液 1.00mL 添加到第一个吸收池中。再测得的吸光度为 0.800。试指出第一个溶液中 Cu2+的浓度为多少？解：已知 A1=0.600,A2=0.800,b=1cm 依条件，有：A1=bcx 即 0.600=1 cx cx=0.00500mol L-1 4.螫合物 吸收峰波长为 575nm，实验表明，当配位体的初始浓度超过 Cu2+浓度 20 倍时，吸光度数

15、值只取决于 Cu2+浓度而与配位体浓度无关。今有两种 Cu2+和 X 浓度均己知的溶液，实验数据如下：3.10 105 5.00 105 2.00 102 6.00 104 A（吸光度）0.675 0.366 试求出 的离解常数。解：(1)A=b CuX2,A=0.675,c=3.10 10-5(CuX2)(2)CuX2=Cu2+2X-，c(Cu2+)=5.00 10-5mol L-1，c(X-)=6.00 10-4 mol L-1 CuX2=mol L-1 Cu2+=(5.00 1.68)10-5=3.32 10-5mol L-1 X-=6.00 10-4 2 1.682 10-5=5.66

16、 10-4 mol L-1 K离解=5.配制一组溶液，其中铁（II）的含量相同，各加入 7.12 10-4mol L-1亚铁溶液 2.00mL，和不同体积的7.12 10-4mol L-1邻菲罗啉溶液，稀释至 25mL 后，用 1.00cm 吸收池在 510nm 测得各溶液的吸光度如下：邻菲罗啉 V/mL 吸光度 邻菲罗啉 V/mL 吸光度 2.00 0.240 6.00 0.700 3.00 0.360 8.00 0.720 4.00 0.480 10.00 0.720 5.00 0.593 12.00 0.720（1）问亚铁-邻菲罗啉络合物的组成是怎样的？（2）络合物的形成常数是多少？解：

17、(1)作 Ac 关系图 这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的熔点数值偏高加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高熔 物质会发生部分分解有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考虑应注意什么答加料加热如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口的下缘使他们在

18、同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏 当 VL=6mL 时对应的 cL/cM值 3:1，即络合物组成为 FeL3(2)在 VL=6mL 时，离解度为 0.0278 mol L-1 K形成=或 b=1cm,FeL3的摩尔吸光系数为：mol L-1 A=0.700 时，mol L-1 此时 Fe2+=mol L-1 L=3Fe2+=0.42 10-5mol L-1(或 L=cL-3FeL3)于是 K形成 6.若透光率读数误差 T=0.0040，计算下列各溶液的普通光度法浓度相对误差：（1）T=0.204；（2）A=0.195；（3）A=0.280；（4）T=94.4%。解：T=0.0040(1)T=

19、0.204(2)A=0.195 T=0.638 这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的熔点数值偏高加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高熔 物质会发生部分分解有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考虑应注意什么答加料加热如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧

20、瓶支管接口的下缘使他们在同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏(3)A=0.280 T=0.525(4)T=94.4%=0.944 7.若采用高吸光度示差法，以 T 80%的参比溶液调节满标度，题 6 中哪些溶液可用此法测定？试分别求出表现透光率 Tf及浓度相对误差，并与题 6 比较。解：Ts=0.80，(4)不能用示差光度法测定(1)T=0.204,Tr=0.204/0.80=0.255(2)T=0.638,Tr=0.7975(3)T=0.525,Tr=0.656 与 6 题比较，利用示差法，提高了测定结果的准确度。8.镉的某种络合物，它的摩尔吸光系数为 2.00 104,用于分析一组水溶液中镉

21、的浓度，浓度范围为0.5 10-4mol L-11.00 10-4mol L-1，光度计配有 1.00cm 吸收池。仪器透光率读数误差为 0.004，这一误差与T 的数值无关。（1）测得的吸光度和透光率将在什么范围?（2）对于 Cd2+浓度为 0.50 10-4mol L-1和 1.5 10-4mol L-1的试液，由于仪器读 Cd2+数误差而引起结果的相对误差是多少？（3）如果（2）中的溶液稀释 5 倍后再测定，则结果的相对误差是多少?（4）如果用 Cd2+浓度为 0.45 10-4mol L-1溶液校正仪器达满刻度（T=100），以进行示差测定，则（2）中溶液由于仪器读数误差而引起结果的相

22、对误差是多少？解：T=0.0040,=2.00 104L mol-1 cm-1,b=1cm(1)A=bc A1=bc1=2.00 104 1 0.5 10-4=1.00 T1=0.100 A2=bc2=2.00 104 1 1 10-4=2.00 T2=0.010 即测得的吸光度范围为 1.002.00，透光度范围为 0.0100.100(2)对于 c=0.50 10-4mol L-1，A1=1.00,T1=0.10 对于 c=1.50 10-4mol L-1，A3=3.00 T3=0.0010 这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的熔点数值偏高

23、加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高熔 物质会发生部分分解有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考虑应注意什么答加料加热如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口的下缘使他们在同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏(3)对于 c1=0.10 10-4mol L-1，A1=0.200,T1=0.631

24、对于 c2=0.30 10-4mol L-1，A2=0.600,T2=0.251(4)cs=0.45 10-4mol L-1,A=bc=0.90,Ts=0.126 Tr1=0.10/0.126=0.794 Tr2=0.0010/0.126=0.00794 9.有两种异构休，-异构体的吸收峰在 228nm(=14 000)，而-异构体吸收峰在 296nm(=11 000)。试指出这两种异构体分别属于下面结构中的哪一种？结构 结构 解：共轭体系，吸收峰向长波长方向移动，因此结构I为-异构体，结构II为-异构体 10.已知丙酮的正己烷溶液的两个吸收峰 138nm 和 279nm，分别属于 n*和*。

25、试计算 n、*轨道的能量差，分别以电子伏特（eV）和焦/摩尔（J mol1）为单位。解：*,1=138nm;n*,2=279nm；1eV=1.602 10-19J(1)*能量差 J 以 J mol-1表示，为 Nhc/1=8.69 105J mol-1 以 eV 表示，为eV(2)n*能量差 J 以 J mol-1表示，为 Nhc/2=4.29 105J mol-1 这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的熔点数值偏高加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高熔 物质会发生部分分解有些物质

26、则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考虑应注意什么答加料加热如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口的下缘使他们在同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏 以 eV 表示，为 4.44eV(3)n 能量差 E3=E1-E2 8.99-4.44=4.55eV(7.12 10-19J)即 4.40 105J mol-1 11.假定滴定反应为 A B C。B 是滴定剂，根据下述

27、条件，给出表示分光光度滴定过程的曲线图，（1）A 和 C 是无色物质，B 是吸光物质；（2）A 和 B 是吸光物质，C 是无色物质；（3）A 是吸光物质，B 和C 是无色物质（分光光度滴定曲线：以吸光度为纵坐标，以滴定剂体积为横标作图）。解：12.试说明和比较下列术语 复合光和单色光 单色器和色散元件 棱镜 d/d d/dn dn/d 荧光激发光谱和荧光发射光谱 辐射跃迁和非辐射跃迁 红移和紫移 复合光和单色光 一束具有多种波长的光称为复合光，具有单一波长的光称为单色光 单色器和色散元件 单色器是一种能将辐射分解成它的各成分波长，并能从中分出任一所需部分的仪器部件。单色器有一个棱镜或光栅色散元

28、件。棱镜 d/d 指棱镜的角色散率，是指两条波长相差 d 的光线被棱镜色散后所分开的角度 d。d/dn 表示作为棱镜材料折射率函数的 的变化。dn/d 表示折射率随波长的变化。荧光激发光谱和荧光发射光谱 改变激发光波长，在荧光最强的波长处测量荧光强度的变化，作激发光波长与荧光强度的关系曲线，可得到激发光谱，激发光谱实质上就是荧光物质的吸收光谱。保持激发光波长和强度不变，测量不同波长处荧光强度的分布，作荧光波长与荧光强度的关系曲线，可得到荧光光谱或称发射光谱。辐射跃迁和非辐射跃迁 一个分子的电子能态的激发包含了电子从基态跃迁到激发态的任一振动能态，处在激发态的分子是不稳定的，在返回低能级的过程中

29、产生辐射，称为辐射跃迁，不产生辐射，则称为非辐射跃迁 红移和紫移 在分子中引入的一些基团或受到其它外界因素影响，吸收峰向长波方向(红移)或短波方向(蓝移)移动的现象。13.试举例说明生色团和助色团。答：分子中含有非键或 键的电子体系，能吸收外来辐射时并引起*和 n*跃迁，可产生此类跃迁或吸收的结构单元，称为生色团。主要的生色团有 C=O、N=N、N=O 等。含有孤对电子(非键电子对)，可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强度的一些官能团，称之为助色团，如 OH、OR、NHR、SH、Cl、Br、I 等。14.试比较双光束和双波长分光光度法在仪器结构上有何不同，双波长分光光度法的原理是什么？答

30、：(1)双光束分光光度计，在单色器的后面放置一切光器，将光分为两路强度相同的两部分，分别通过参比和样品溶液测定。双波长分光光度计，将同一光源发出的辐射通过两个单独调节的单色器，产生两条不同波长的光，分别进行测定。(2)由于双波长分光光度计采用统一光源，调节仪器使两波长处光强度相等，则两波长处吸光度之差为 A=A2 A1=(2 1)bc 即输出信号 A 浓度 c 成正比消除了参比溶液和样品溶液组成不同带来的误差。15.与紫外分光光度计比较，荧光分光光度计有何不同。答：光源：激发光源强度比吸收测量中的光源强度大。这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的

31、熔点数值偏高加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高熔 物质会发生部分分解有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考虑应注意什么答加料加热如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口的下缘使他们在同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏 单色器：两个单色器，激发单色器和发射单色器。检测器：荧光强度很弱，检测器有

32、较高的灵敏度。试样池：荧光分析中要求用石英材料。由于荧光强度与透过光强度相比小得多，在测量荧光时必须严格消除透过光的影响，在测量荧光计的仪器中，是在与入射光和透过光垂直的方向上来测量荧光。（荧光光度计有两个单色器，且入射光路与检测系统的光路垂直。）第四章 红外分光光光度法 1 CO 的红外光谱在 2 170cm-1处有一振动吸收峰问（1）CO 键的力常数是多少？（2）14CO 的对应峰应在多少波数处发生吸收？解：碳原子的质量 g 氧原子的质量 g(1)=2071cm-1=18.6 105 dyn cm-1=18.6N cm-1(厘米克秒制)(2)14CO g cm-1 或=2080cm-1 2

33、已知 CH 键的力常数为 5N/cm，试计算 CH 键伸展振动的吸收峰在何波数？若将氘（D）置换H，CD 键的振动吸收峰为多少波数 解：C-H键：k=5N cm-1=5.0 105dyn cm-1 碳原子的质量：mC=2.0 10-23g,氢原子的质量：g 氘原子的质量：g 依 得 这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的熔点数值偏高加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高熔 物质会发生部分分解有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考

34、虑应注意什么答加料加热如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口的下缘使他们在同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏cm-1 cm-1 3指出以下振动在红外光谱中是活性的还是非活性的 分 子 振 动（1）CH3一 CH3 CC 伸缩振动（2）CH3一 CC13 CC 伸缩振动（3）SO2 对称伸缩振动（4）CH2=CH2 CH 伸缩振动（5）CH2=CH2 CH 伸缩振动（6）CH2=CH2 CH2摆动（7）CH2=C

35、H2 CH2扭曲振动 解：非红外活性：(1),(5),(7)红外活性：(2),(4),(6),(8)4下面三个图形（图 4-20）分别为二甲苯的三种异构体的红外光谱图。请说明各个图形分别属于何种异构体（邻、间、对位）？并指明图中主要吸收峰的来源。解：分别为间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯 主要吸收峰来源：苯环骨架振动，1700cm-12000cm-1 C-H面外弯曲振动，650900cm-1 5有一种苯的氯化物在 900660cm-1区域没有吸收峰，它的可能结构是什么？答：C6Cl6(六六六)6图 4-21是由组成为 C3H6O 的纯液体获得的红外谱图，试推断这种化合物的结构。答：丙酮 7下面两个

36、化合物的红外光谱有何不同？（a）(b)答：红外光谱不同点：(a)3300cm-1，N-H伸缩振动（宽且强），CH2-伸缩振动峰，这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的熔点数值偏高加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高熔 物质会发生部分分解有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考虑应注意什么答加料加热如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水

37、银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口的下缘使他们在同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏苯环骨架振动峰(1600cm-1附近)，一取代指纹峰(770730,710690cm-1)(b)1680cm-1,C=O 强伸缩振动峰，甲基的伸缩振动峰(2928cm-1)8某化合物分子式为 C5H8O，有下面的红外吸收带：3 020，2 900，1 690 和 1 620 cm-1；在紫外区，它的吸收峰在 227nm 处（=104）。试提出一个结构，并说明它是否是唯一可能的结构。答：，否 9.下面两个化合物中哪一个 C=O吸收带出现在较高频率，为什么？(a

38、)(b)答：(a)化合物的羰基吸收带出现在较高频率 N 原子提供孤对电子，与苯环、C=O 形成大 键，中介效应 10.举例说明分子的基本振动形式。答：CO2和 H2O 的振动模式 11.试说明产生红外吸收的条件是什么?答：(1)必要条件：振动或转动时会引起偶极矩净变化的分子(2)辐射的频率与分子的固有振动频率相匹配 12.试说明什么是基团频率和“指纹区”？各有什么特点和作用？答：组成分子的各种原子基团都有自己的特征红外吸收的频率范围和吸收峰，称这些能用于鉴定原子基团存在并有较高强度的吸收峰为特征峰，其相应的频率称为特征频率或基团频率。“指纹区”：在 1300 cm-1 600 cm-1（7.7

39、 m16.7 m）范围的光谱区，分子构型和结构的微小差别，都可引起吸收峰分布的明显改变。这一区域内的光谱对于分子来说就好像“指纹”对人一样，具有各自独特的特征。基团频率：有一定的范围，吸收峰较强，用于鉴定原子基团的存在 指纹区：分子构型和结构的微小差别，会引起吸收峰分布的明显改变，可用于区分化合物的精细结构 13.什么是拉曼散射，Stokes 线和反 Stokes 线。答：一束单色光作用于透明介质时，在透射和反射方向以外出现的光称为散射光。当散射的粒子为分子大小时，发生与入射光频率相同的瑞利（Rayleigh）散射光，另外在其两侧对称分布有强度较弱的频率不同于入射光的散射光，称之为拉曼（Ram

40、an）光。这种现象称为拉曼散射 其中频率较低的称为斯托克斯（Stokes）线，频率较高的称为反斯托克斯线(anti-Stokes)。14.下述分子的振动各具有什么活性（红外、拉曼、或两者均有）（1）O2的对称伸缩振动；（2）CO2的不对称伸缩振动；（3）H2O 的弯曲振动；（4）C2H4的弯曲振动。答：红外活性 拉曼活性 备 注(1)O2的对称伸缩振动 非 是(2)CO2的不对称伸缩振动 是 非 这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的熔点数值偏高加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高

41、熔 物质会发生部分分解有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考虑应注意什么答加料加热如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口的下缘使他们在同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏(3)H2O 的弯曲振动 是 是(4)C2H4的扭曲(或弯曲)振动 非 非 第五章 原子发射光谱分析法 1从棱镜摄谱仪摄取的光谱上获得下面的数据，从参考点至波长为 324.754nm、326

42、.233nm 和327.396nm 的谱线的距离依次为 0.50,6.42 和 11.00mm，参考点至未知谱线的距离为 8.51mm，求未知谱线的波长。解：已知，于是 nm 2一台光谱仪配有 6cm 的光栅，光栅刻线数为每厘米 6 250 条，当用其第一级光谱时，理论分辨率是多少？理论上需要第几级光谱才能将铁的双线 309.990nm 和 309.997nm 分辨开？解：分辨率 R=d=Nm(1)m=1,R=6 6250=37500(2)因此，理论上需二级光谱才能将铁的双线分开 3用光谱法测定合金中铅的含量，用镁线作内标线，得到如下数据。溶 液 测 微 光 度 计 读 数 铅的浓度/mg m

43、L-1 Mg Pb 1 7.3 17.5 0.151 2 8.7 18.5 0.201 3 7.3 11.0 0.301 4 10.3 12.0 0.402 5 11.6 10.4 0.502 A 8.8 15.5 B 9.2 12.5 C 10.7 12.2 这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的熔点数值偏高加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高熔 物质会发生部分分解有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考虑应注意什么答加料加热

44、如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口的下缘使他们在同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏（1）在 1g 1g 坐标图上作一校正曲线；（2）由校正曲线估计溶液 A、B 和 C 的铅浓度。解：(1)下图为 Rc 的关系图(2)依 条件，lgRA=0.246,lgRB=0.133,lgRC=0.0570 于是得到 cA=0.237 mg mL-1,cB=0.324 mg mL-1,cC=0.401mg mL-1 4某一

45、含铅的锡合金试样用电弧光源激发时，摄谱仪的狭缝前放置一旋转阶梯扇板，扇板的每一阶梯所张的角度之比为 1:2:4:8:16:32。光谱底片经显影定影干燥后，用测微光度计测量一适当锡谱线的每一阶梯的黑度，由各阶梯所得 i0/i 值为 1.05，1.66，4.68，13.18，37.15 和 52.5。绘制感光板的乳剂特性曲线，求出反衬度值。解：T 1 2 4 8 16 32 i0/i 1.05 1.66 4.68 13.18 37.15 52.5 lgT 0 0.301 0.602 0.903 1.204 1.505 S=lgi0/i 0.02 0.22 0.67 1.12 1.57 1.72 中

46、间四点线性非常好，其回归方程为：S=1.5lgT 0.23,R2=1 所以反衬度为=1.5 5几个锡合金标准样品中的铅含量已由化学分析法测得，将这些锡合金做成电极，拍摄它们的光谱。用测微光度计测量 276.1nm 锡谱线和 283.3nm 铅谱线。结果如下：试样编号%Pb S锡线 S铅线 1 0.126 1.567 0.259 2 0.316 1.571 1.013 3 0.708 1.443 1.546 4 1.334 0.825 1.427 这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空气导热系数较小结果导致熔距加大测得的熔点数值偏高加热的快慢为什么会影响熔点答加热太快则热浴体温度大于

47、热量转移到待测样品中的转移能力而导致测得的熔点偏高熔 物质会发生部分分解有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体蒸馏和沸点的测定在进行蒸馏操作时从安全和效果两面考虑应注意什么答加料加热如果维持原来的加热程度不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时就应停止蒸馏 反即按次序取下接收器接液管冷凝管和蒸馏烧瓶在蒸馏装置中把温度计水银球插至液面上或蒸馏烧瓶支管上是否正确为什么答不正确应使水银球上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口的下缘使他们在同一水平线上将待蒸馏的液体倾入蒸馏5 2.512 0.447 1.580 利用题 4 的结果，以铅百分浓度的对数为横坐标，以 lg（IPb/ISn）为纵坐标绘制工作曲线。一个

48、未知的锡合金试样用标准试样相同的方法处理。从底片上测得 276.1nm 锡线的黑度为 0.920，而 283.3nm 铅线的黑度为 0.669，问未知试样中铅的百分含量为多少？解：将已知数据转换，得到下表 试样编号%Pb S锡线 S铅线 lgPb%S=SSn-SPb 1 0.126 1.567 0.259-0.900 1.308 2 0.316 1.571 1.013-0.500 0.558 3 0.708 1.443 1.546-0.150-0.103 4 1.334 0.825 1.427 0.125-0.602 5 2.512 0.447 1.58 0.400-1.133 样品 0.46

49、1 0.920 0.669-0.336 0.251 以 S 对 lgPb%作最小二乘法线性回归分析，得到 SSn SPb=1.8737 lgPb%0.3784,R2=1 样品S=SSnSPb=0.251,依回归方程计算得到样品中 Pb 的含量为 Pb%=0.460（注：lg(IPb/ISn)=lg(IPb/Io IoISn)=SSn SPb=S）6已知 Zn I 213.856 nm 及 Zn I 307.590 nm。其激发能分别为 5.77 eV 和 4.03 eV，自发发射跃迁几率分别为 6 108 s-1，激发态与基态统计权重的比值（gi g0）均为 3，试计算并讨论：（1）T 5 0

50、00 K 时，二激发态的原子密度（N1及 N2）与基态原子密度（N0）的比值；（2）T 2 500K，5 000K 及 10 000 K 时，该二谱线强度比（I1/I2）；（3）根据这个计算能得到什么结论？解：玻尔兹曼公式为：，(1)T=5000K T=10000K,N1/N0=0.0037,N1/N2=0.028 通常情况下，等离子体中基态粒子数 N0是该种离子总数的绝大部分(2)Iij=Aij Ni hvij=Aij Ni hc/ij,Ni=Ni/N0 N0,A1=A2=6 108s()T=2500K()T=5000K 或利用(1)的结果：这样试料颗粒之间空隙较大其空隙之间为空气所占据而空