第一篇：176《儀器分析》答案

《儀器分析》練習題參考答案

一

一、填空題

1.原子發射，原子吸收，原子熒光 2.伸縮振動,變性振動

3.氣態基態原子的外層電子

4.輻射原子與其它粒子間相互碰撞 5.多普勒變寬

6.共振線，定性分析 7.被測元素濃度

8.各元素具有其最佳溫度 9.離子

10.原子發射光譜，差值 11.光致，猝滅效應 12.共振，非共振 13.共振原子

14.原子發射光譜

15.激發電位，電子伏特

16.粉末法，糊狀法，薄膜法，壓片法 17.長波，強度

18.基頻吸收，3N-6，3N-5

19.遠紅外光區，中紅外光區，近紅外光區 20.偶極矩，紅外活性

21.磁性核，整數和半整數，核磁共振

1322.H，C 123.所采用的內標試劑，核外電子云的密度，磁的各向異性 24.磁矩，適宜頻率，能量，核磁共振 25.???*，n??*，200

26.化學位移，四甲基硅烷TMS 27.自然寬度，平均壽命，能級寬度

1/328.T

29.紅外，紫外，可見 30.鎢或鹵鎢，氘燈

二、選擇題

1.B；2.B；3.B；4.D；5.D；6.B；7.D；8.A；9.C；10.B 11.D；12.A；13.C；14.D；15.C；16.A；17.C；18.B；19.C；20.D

三、問答題

1.示差法選用一已知濃度的溶液作參比。測定時先用比試樣濃度稍小的標準溶液，加入各種試劑后作為參比，調節其透過率為100％，即吸光度為零，然后測量試樣溶液的吸光度。這時的吸光度實際上是兩者之差?A，它與兩者的濃度差?c成正比,且處在正常的讀數范圍內。以?A與?c作校準曲線，根據測得的?A查得相應的?c，則cx?cs??c。

由于用已知濃度的標準溶液作參比，如果該參比溶液的透過率為10％，現調至100％，就意味著將儀器透過率標尺擴展了10倍。另外, 示差分光光度法中最后測定結果的相對誤差是dc，cs是相當大而且非常準確的，所以測定結果的準確度很高。

?c?cs2.⑴銳線光源輻射的發射線與原子吸收線的中心頻率ν0（或波長λ0）完全一致；

⑵銳線光源發射線的半寬度比吸收線的半寬度更窄，一般為吸收線半寬度的1/5～1/10，這樣，峰值吸收與積分吸收非常接近。在此條件下，用峰值吸收測量法就可代替積分吸收測量法，只要測量吸收前后發射線強度的變化，便可求出被測定元素的含量。

3.主要因素有：⑴激發電位；⑵躍遷幾率；⑶統計權重；⑷激發溫度；⑸基態原子數。

4.紅外光譜是由分子的振動能級（同時伴隨轉動能級）躍遷產生的，物質吸收紅外輻射應滿足兩個條件：⑴輻射光具有的能量與發生振動躍遷所需的能量相等；⑵輻射與物質之間有耦合作用。

5.分子在振動過程中，有偶極矩的改變才有紅外吸收，有紅外吸收的稱為紅外活性；相反，則稱為非紅外活性。⑴無，對稱分子的對稱伸縮振動；⑵有，分子的變形伸縮振動。

6.主要有：多普勒變寬（又稱熱變寬），碰撞變寬（包括赫爾茲馬克變寬和洛侖茲變寬），電場致寬、磁場致寬及自吸變寬等。在分析測試工作中，譜線的變寬往往會導致原子吸收分析的靈敏度下降。

四、計算（答案略）

二

一、填空題

1.中性分子，最高質量

2.間接進樣，直接進樣，色譜進樣

3.質荷比m/z，離子相對強度，峰，基峰 4.碎片離子峰，左側

5.一個電子，相對分子質量

6.使不對稱電對處于穩定值，干擾值，測量誤差 7.分解電壓，微小的電流，電解電流，充電電流 8.酸差

9.定性分析

10.可逆波，不可逆波，過電位，電化學極化 11.消除液接電位，硝酸鉀

12.平衡電位，電化學極化，濃差極化 13.小，高

14.濃差極化，電化學極化

15.法拉第電解定律，電流效率為100%，除去溶液中的氧氣 16.極化，去極化 17.0.059/n，8.88×10-3 18.氣體，低沸點

19.選擇性，分配系數，熱力學，動力學 20.保留值，理論塔板數 21.電負性

22.氣相色譜，液相色譜，氣體，液體 23.氣化溫度，熱穩定性

二、選擇題

1.D；2.A；3.A；4.B；5.C；6.B；7.B；8.D；9.C；10.A；

11.D；12.A；13.D；14.B；15.A；16.B；17.A；18.D；19.C；20.A； 21.B；22.C；23.D；24.A

三、問答題

1.在兩種不同離子或兩種離子相同而濃度不同的溶液界面上，存在著微小的電位差，這種電位差稱為液體接界電位，簡稱液接電位。它是由于離子運動速度不同而引起的。液體接界電位與離子的濃度，電荷數，遷移速度以及溶劑性質有關，其大小一般不超過30毫伏。

2.在電化學測試過程中，溶液主體濃度不發生變化的電極，稱為指示電極；在測量過程中，具有恒定電位的電極，稱為參比電極。3.在電解過程中，控制工作電極的電位保持恒定值，使被測物質以100％的電流效率進行電解，當電極電流趨近于零時，指示該物質已被電解完全。4.濃差極化現象的出現，一般需具有以下幾個條件：（1）極化電極的表面積要小，這樣電流密度就很大，單位面積上起電極反應的離子數量就很多，cs就易于趨于零；（2）溶液中被測定物質的濃度要低，cs也就容易趨近于零；（3）溶液不攪拌，有利于在電極表面附近建立擴散層。

5.電極的電位完全隨外加電壓的變化而變化，是極化電極。參比電極的表面積很大，沒有明顯的濃差極化現象，它的電位很穩定，不隨外加電壓變化而變化，稱為去極化電極。極譜波的產生是由于在極化電極上出現濃差極化現象而引起的，所以其電流－電位曲線稱為極化曲線，極譜的名稱也由此而來。

6.控制電流電解法是在電解過程中不斷調節外加電壓，使通過電解池的電流恒定。恒電流電解不控制陰極電位，靠不斷增大外加電壓保持一個較大的、基本恒定的電解電流，因而電解效率高，分析速度快。但是，由于在電解過程中不控制陰極電位，隨著電解的進行，陰極電位逐漸變負，若溶液中有幾種離子共存時，在還原電位較正的離子還未完全析出時，陰極電位可能已負到另一種離子的析出電位而使其伴隨析出。所以，這種方法的選擇性較差。

控制電位電解法包括控制陰極電位電解分析法和控制陽極電位電解分析法兩種。其中最重要的是控制陰極電位電解分析法。控制陰極電位電解過程需要隨時測量陰極電位并隨時調節外加電壓以控制電極電位為一恒定值。由于控制陰極電位能有效地防止共存離子的干擾，因此選擇性好。該法既可作定量測定，又可廣泛地用作分離技術，常用于多種金屬離子共存情況下某一種離子含量的測定。7.電位分析法是利用電極電位和濃度的關系來測定被測物質濃度的一種電化學分析法。電位分析法通常分為兩類：直接電位法和電位滴定法。

8.平行催化波的產生是由于電活性物質O在電極上還原為R，R與溶液中存在的另一種物質Z（氧化劑）作用，被氧化生成O，再生的O又在電極上還原。如此反復進行，使電流大大增加。

9.氣相色譜法是以氣體為流動相的柱色譜法。由于氣體粘度小，組分擴散速率高，傳質快，可供選擇的固定液種類比較多，加之采用高靈敏度的通用性檢測器，使得氣相色譜法具有以下特點：選擇性好，柱效高，靈敏度高。10.固定液為高沸點有機液體。理想的固定液應滿足下列要求：

（1）有適當的溶解性，被分離的物質必須在其中有一定的溶解度，不然就會很快地被載氣帶走而不能在兩相之間進行分配。

（2）選擇性好，對沸點相近而類型不同的物質有分離能力，即保留一種類型化合物的能力大于另一種類型。

（3）熱穩定性好，在操作溫度下呈液態，而且粘度愈低愈好。物質在高粘度的固定液中傳質速度慢，柱效率因而降低。這決定固定液的最低使用溫度。（4）揮發性小，在操作溫度下蒸氣壓低，以避免固定液流失。

（5）化學穩定性好，與被分析物或載氣不產生不可逆反應。

11.熱導池由金屬池體和裝入池體內兩個完全對稱孔道內的熱敏元件所組成。熱敏元件常用電阻溫度系數和電阻率較高的鎢絲或錸鎢絲。

熱導池檢測器是基于被分析組分與載氣的導熱系數不同進行檢測的，當通過熱導池池體的氣體組成及濃度發生變化使，引起熱敏元件溫度的變化，由此產生的電阻值變化通過惠斯登電橋檢測，其檢測信號大小和組分濃度成正比，因而可用于定量分析。

12.氣相色譜定性分析就是要確定每個色譜峰究竟代表什么組分。⑴用純物質對照定性；⑵相對保留值；⑶加入已知物增加峰高法；⑷保留指數定性。

四、計算（答案略）

第二篇：《儀器分析》考前復習題&答案

1、指示電極和工作電極有何區別？如何定義？（5分）

用來指示電極表面待測離子的活度，用于測定過程中溶液本體濃度不發生變化的體系的電極，稱為指示電極。用來發生所需要的電化學反應或響應激發信號，用于測定過程中本體濃度會發生變化的體系的電極，稱為工作電極。主要區別是：測定過程中溶液本體濃度是否發生變化。因此，在電位分析法中的離子選擇電極、極譜分析法中的滴汞電極都稱為指示電極。在電解分析法和庫侖分析法的鉑電極上，因電極反應改變了本體溶液的濃度，故稱為工作電極。

2、比較化學滴定、電位滴定、庫侖滴定之間的異同。（5分）

普通的化學滴定法是依靠指示劑顏色變化來指示滴定終點。如果待測溶液有顏色或渾濁時，終點的指示就比較困難，或者根本找不到合適的指示劑。

而電位滴定法是在滴定過程中，通過測量電位變化以確定滴定終點的方法，和直接電位法相比，電位滴定法不需要準確的測量電極電位值，因此，溫度、液體接界電位的影響并不重要，其準確度優于直接電拉法。但是在滴定到達終點前后，滴液中的待測離子濃度往往連續變化n個數量級，引起電位的突躍，被測成分的含量仍然通過消耗滴定劑的量來計算。庫侖滴定是指在特定的電解液中，以電極反應的產物作為滴定劑（電生滴定劑，相當于化學滴定中的標準溶液）與待測物質定量作用，借助于電位法或指示劑來指示滴定終點。與其他的滴定相比，庫侖滴定并不需要化學滴定和其它儀器滴定分析中的標準溶液和體積計量，簡化了操作過程；庫侖滴定中的電量較為容易控制和準確測量；沉定劑來自于電解時的電極產物，可實現容量分析中不易實現的沉定過程；方法的靈敏度、準確度較高；易于實現自動滴定等特點。

3、極譜定性、定量的依據是什么。（5分）

極譜定性分析的依據是：在一定條件下，每種物質的半波電位是個固定值，不因該物質在電解液中所含的濃度不同而不變化。

定量分析根據極譜擴散電流方程和極譜波方程式

極譜擴散電流方程(id)平均?1?121?362(i)dt?607nDmtc?dt0

當溫度、底液及毛細管特性不變時，極限擴散電流與濃度成正比，這既是極譜定量分析的依據。極譜波方程式?de??1?2RTnFln(id)c?ii?(id)a

4、鹽橋的作用是什么?對鹽橋中的電解質有什么要求?（5分）

主要作用是：1.在兩種溶液之間插入鹽橋以代替原來的兩種溶液的直接接觸，減免和穩定液接電位（當組成或活度不同的兩種電解質接觸時，在溶液接界處由于正負離子擴散通過界面的離子遷移速度不同造成正負電荷分離而形成雙電層，這樣產生的電位差稱為液體接界擴散電位，簡稱液接電位）,使液接電位減至最小以致接近消除.2.防止試液中的有害離子擴散到參比電極的內鹽橋溶液中影響其電極電位。鹽橋里的物質一般是強電解質而且不與溶液反應，常用氯化鉀，但對于溶液中有Ag+的則不能采用氯化鉀，一般用硝酸鉀代替。

5、為什么要引入條件電極電位？對參比電極有何要求？（5分）

條件電極電位是由于在實際工作中考慮了溶液的離子強度、配位效應、沉淀、水解、pH等因素的影響后的實際電極電位。參比電極必須是電極反應為單一的可逆反應，電極電勢穩定和重現性好，通常多用微溶鹽電極作為參比電極。

6、簡述色譜基礎理論中的塔板理論和速率理論（10分）

塔板理論是由以下四個假設構成的：

1、在柱內一小段長度H內，組分可以在兩相間迅速達到平衡。這一小段柱長稱為理論塔板高度H。

2、流動相（如載氣）進入色譜柱不是連續進行的，而是脈動式，每次進氣為一個塔板體積（ΔVm）。

3、所有組分開始時存在于第0號塔板上，而且試樣沿軸（縱）向擴散可忽略。

4、分配系數在所有塔板上是常數，與組分在某一塔板上的量無關。（3分）速率理論：是由荷蘭學者范弟姆特等提出的。結合塔板理論的概念，把影響塔板高度的動力學因素結合進去，導出的塔板高度H與載氣線速度u的關系：

H?A?Bu?Cu

其中：A 稱為渦流擴散項，B 為分子擴散項，C 為傳質阻力項

渦流擴散項 A 氣體碰到填充物顆粒時，不斷地改變流動方向，使試樣組分在氣相中形成類似“渦流”的流動，因而引起色譜的擴張。由于 A=2λdp，表明 A 與填充物的平均顆粒直徑 dp 的大小和填充的不均勻性 λ 有關，而與載氣性質、線速度和組分無關，因此使用適當細粒度和顆粒均勻的擔體，并盡量填充均勻，是減少渦流擴散，提高柱效的有效途徑。

分子擴散項 B/u 由于試樣組分被載氣帶入色譜柱后，是以“塞子”的形式存在于柱的很小一段空間中，在“塞子”的前后(縱向)存在著濃差而形成濃度梯度，因此使運動著的分子產生縱向擴散。而 B=2rDg

r 是因載體填充在柱內而引起氣體擴散路徑彎曲的因數(彎曲因子)，D g 為組分在氣相中的擴散系數。分子擴散項與 D g 的大小成正比，而 D g 與組分及載氣的性質有關：相對分子質量大的組分，其 D g 小 , 反比于載氣密度的平方根或載氣相對分子質量的平方根，所以采用相對分子質量較大的載氣(如氮氣)，可使 B 項降低，D g 隨柱溫增高而增加，但反比于柱壓。彎曲因子 r 為與填充物有關的因素。

傳質項系數 Cu C 包括氣相傳質阻力系數 C g 和液相傳質阻力系數 C 1 兩項。所謂氣相傳質過程是指試樣組分從移動到相表面的過程，在這一過程中試樣組分將在兩相間進行質量交換，即進行濃度分配。這種過程若進行緩慢，表示氣相傳質阻力大，就引起色譜峰擴張。（7分）

7、簡述HPLC儀器的基本構成及常用的一些分離類型。（10分）

HPLC儀器一般可分為梯度淋洗系統，高壓輸液泵與流量控制系統，進樣系統，分離柱及檢測系統等5個主要部分（5分）；液相色譜有多種分離類型，根據使用的固定相不同，主要有如下分離類型：液-固吸附色譜，液-液分配色譜、離子交換色譜，排阻色譜、親和色譜等。（5分）

8、色譜分析法區別于其他分析方法的主要特點是什么？（5分）

1、分離效率高，可以分離分析復雜混合物、有機同系物、異構體、手性異構體等；

2、靈敏度高，可以檢測出μg/g級甚至是ng/g級的物質量；

3、分析速度快，一般在幾分鐘或幾十分鐘內可以完成一個試樣的分析；

4、應用范圍廣，氣相色譜適用物沸點低于400℃的各種有機化合物或無機氣體的分離分析。液相色譜適用于高沸點、熱不穩定及生物試樣的分離分析。離子色譜適用于無機離子及有機酸堿的分離分析。

9、色譜分離過程中的熱力學和動力學因素分別由哪兩個參數表現出來？兩個色譜峰的保留時間較大就一定能夠分離完全嗎？（5分）

色譜分離過程中的熱力學因數是是保留值之差，而區域寬度是色譜分離過程中的動力學因數，他們分別是通過分離度和分配系數這兩個參數表現出來的。

不一定能分離完全，判斷兩個峰能否分離完全是用分離度來表現的，當分離度R=1.5時，分離程度達到99.7%，為相鄰兩峰完全分離的標準。

10、選擇氣相色譜固定液的基本原則是什么？如何判斷化合物的出峰順序？（5分）

固定液通常中高沸點、難揮發的有機化合物或聚合物。選擇固定液的基本原則是“相似相溶”原理。即根據試樣的性質來選擇與其相近或相似的固定液。

根據組分與固定液的極性來判斷出峰順序。如果組分與固定液的極性相似，固定液和被測組分兩種分子間的作用力就強，被測組分在固定液中的溶解度就大，分配系數就磊，就不能先出峰，即組分與固定液的極性相差較大的、分配系數小的先出峰，而分配系數大的后出峰。

11、HPLC分析法中為什么采用梯度洗脫？如果組分保留時間太長，可以采取什么措施調節？（5分）

在氣相色譜中，可以通過控制柱溫來改善分離、調節出峰時間。而在液相色譜中，分離溫度必須保持在相對較低和恒定狀態。改善分離、調節出峰時間的目的，需通過改變流動相組成和極性的方法即梯度洗脫的方法改變，從而可以使一個復雜樣品中的性質差異較大的組分能按各自適宜的容量因子k達到良好的分離目的。

如果組分保留時間太長，可以通過改變柱長，增加流速，改變流動相的極性來調節。

12、簡述光分析儀器的基本流程，并舉例說明各基本單元所用的器件。（10分）

光分析儀器種類很多，原理各異，但均涉及以下過程：提供能量的能源及輻射控制、輻射能與待測物質之間的相互作用，信號發生、信號檢測、信息處理與顯示等。（首先是被測物質與輻射能作用后，通過信號發生部分產生包含物質某些物理或化學性質信息的分析信號，再由信號檢測部分將分析信號轉變為易于測量處理的電信號，最后由信息處理與顯示部分將信號和結果以展現出來，變成人們可以觀看的形式。）

光分析儀器通常包括五個基本單元：光源、單色器、試樣室、檢測器、信息處理與顯示裝置。（5分）

光源：在光譜分析中通常根據方法特征采用不同的光源，如：可見光譜分析法中通常使用鎢燈，而紫外光譜分析法中通常使用氫燈和氘燈，紅外光譜分析法中經常使用能斯特燈。單色器：作用是將多色光色散成光譜帶，提供光譜帶或單色光。是光分析儀器的核心部件之一，其性能決定了光分析儀器的分辨率。包括色散元件(光柵與棱鏡)，狹縫、準直鏡等元件。

檢測器有光檢測器和熱檢測器兩種，光檢測器可分為單道型檢測器和陣列型（多道型）檢測器，單道型檢測順有光電池檢測器、光電管檢測器和光電倍增管檢測器等，陣列型檢測器有光電二極管陣列檢測器和電荷轉移元件陣列檢測器等。熱檢測器有真空熱電偶檢測器和熱電檢測器。信息處理與顯示裝置主要是計算機，配合專用的工作站進行數據處理并顯示在計算機屏幕上。（5分）

13、光分析法與其他分析方法相比有什么突出優點？（5分）

光分析法在分析過程不涉及混合物分離，某些方法可進行混合物選擇性測量，儀器涉及大量光學器件，與其他分析方法相比，具有靈敏度高、選擇性好、用途廣泛等特點。它涉及輻射能與待測物質間的相互作用及原子或分子內的能級躍遷，能提供化合物的大量結構信息，在研究待測物質組成、結構表征、表面分析等方面具有其他分析方法難以取代的地位。

14、為什么原子光譜通常為線狀光譜而分子光譜通常為帶狀光譜？（5分）

原子光譜是由原子所產生的吸收，包括原子發射，原子吸收和原子熒光三種，都經過原子化的過程以后，利用原子能級之間躍遷實現檢測的，根據量子力學基本原理，能級躍遷均是量子化的，且滿足一定條件時才能有效發生，所以原子光譜是線狀光譜，譜線寬度很窄，其半寬度約為10nm。（同時由于原子內部不存在振動和轉動能級，所發生的僅僅是單一的電子能級躍進遷的緣故。）分子光譜包括紫外-可見、紅外和熒光三種，是通過分子價層電子能級躍遷而產生的，由于分子中廣泛存在分子的振動、分子的轉動，會疊加到電子能級之上，又由于其產生的振-轉能級低于價電子能級，結果是價電子能級的展寬，最終表現為為帶狀光譜而不是線狀光譜。-

315、為什么分子的熒光波長比激發光波長長？而磷光波長又比熒光波長長？兩者有那些共性和不同？（10分）

1、分子吸收外界光輻射以后，價層電子吸收能量發生能級躍遷，從基態躍遷到激發態，高能態的電子不穩定需要釋放多余的能量，可以通過多種途徑實現，其中之一是以光輻射的形式釋放能量，回到基態，2、電子由第一激發單重態最低能級回到基態時發射的光稱為熒光，而電子由第一激發三重態最低能級回到基態時發射的光稱為磷光。（5分）

3、由于分子受到光激發以后，可能躍遷到高電子能級的各個振動能級上，而不是只有第一激發單重態的最低能級，由 ΔE=hν和c=λν 可知，熒光波長比激發光波長長，類似的，由于三重態對應的是自旋平行而單重態對應的是自旋相反，根據量子力學原理可知第一激發三重態比第一激發單重態的能級還要小一些，因此，磷光波長又比熒光波長長。

4、兩者均屬于分子從激發態回到基態的光子發射過程，都具有兩個特征光譜——激發光譜和發射光譜，其不同之處除了波長不同以外，其發射時間也有不同——熒光大約在10-8s左右，而磷光則在10-4-100s之間。（5分）

16、分析線、靈敏線、最后線、共振線各表示什么意義？相互之間有什么關系？（5分）

分析線在測定某元素的含量或濃度時，所指定的某一特征波長的譜線，一般是從第一激發態狀態下躍遷到基態時，所發射的譜線。

每一種元素都有一條或幾條最強的譜線，即這幾個能級間的躍遷最易發生，這樣的譜線稱為靈敏線，最后線也就是最靈敏線。

電子從基態躍遷到能量最低的激發態時要吸收一定頻率的光，它再躍遷回基態時，則發射出同樣頻率的光，叫共振發射線，簡稱共振線。

17、已知某種化合物C10H12O2，其HNMR數據如下：δ7.3（5H，s），δ5.21（2H，s），δ2.3（2H，tetra），δ1.2（3H，tri）推斷結構。（5分）δ7.3

δ2.3

δ 5.21 5H

2H

δ1.2 2H

3H

計算自由度：U=10-6+1=5，由δ=7.3ppm(5H，s)，推斷可能含有一個苯環還可能含有一個

OH2COCCH2CH3雙鍵。結合其他數據，最后得出該化合物的結構為：。

18、（10分）分子式為C4H10O的化合物有兩種同分異構體，請根據HNMR數據分別確定其結構，并標示出各組峰所對應的化學位移：結構（I）δ1.9（3H，三重峰），δ3.7（2H，四重峰）；結構（II）δ0.7（3H，三重峰），δ1.0（3H，二重峰），δ1.2（2H，五重峰），δ1.3（1H，單重峰），δ3.6（1H，六重峰）。

結構（I）應該為：CH3CH2OCH2CH3 結構（II）應該是：CH3CH2CH(CH3)OH

19、（10分）分子式為C4H8O2（M=88）的化合物有兩種同分異構體，請根據下列數據分別確定其結構，并簡要說明依據：結構（I）HNMR——δ2.2（3H，單峰），δ3.5（3H，單峰），δ4.1（2H，單峰）；MS——主要質譜峰有88，58，45，43 結構（II）FTIR——主要吸收峰有2985，1741，1464，1438，1357，1203cm-1；MS——主要質譜峰有88，59，57，29

自由度為4-4+1=1

結構（I）應該為：CH3COCH2OCH

3質譜中88到58是脫去兩個甲基所得的離子，而88-45是脫去CH3CO（43）所得。

結構（II）應該是：CH3CH2COOCH3，由紅外圖可以推知，其中含有：甲基，羰基等，同時結合質譜圖可以得出其結構應為CH3CH2COOCH3。

20、質譜儀由哪幾部分組成，各部分的作用是什么。（5分）

質譜儀包括進樣系統、離子源、質量分析器、檢測器和真空系統。其中以離子源、質量分析器和離子檢測器為核心，且必須處于高真空狀態。進樣系統，將樣品氣化為蒸氣送入質譜儀離子源中。樣品在進樣系統中被適當加熱后轉化為即轉化為氣體。離子源是使試樣分子在高真空條件下離子化的裝置。電離后的分子因接受了過多的能量會進一步碎裂成較小質量的多種碎片離子和中性粒子。質量分析器是將離子源產生的離子按m/z大小順序分離，順序到達檢測器產生檢測信號而得到質譜圖。相當于光譜儀中的單色器。檢測器，通常以電子倍增管檢測離子流；真空系統使離子源、質量分析器、檢測器處于高真空狀態。

21、綜合運用所學化學知識，試設計鴨蛋中蘇丹紅III的分析檢測方案。（15分）

如下基本信息供參考：

“蘇丹紅”是一種化學染色劑。它的化學成份中含有一種叫萘的化合物，該物質具有偶氮結構，由于這種化學結構的性質決定了它具有致癌性，對人體的肝腎器官具有明顯的毒性作用。1995年歐盟(EU)等國家已禁止其作為色素在食品中進行添加，對此我國也明文禁止。但由于其染色鮮艷，印度等一些國家在食品生產和加工過程中違法使用蘇丹紅，導致嚴重的安全隱患。

化學式：蘇丹紅1號：1-苯基偶氮-2-萘酚：C16H12N2O

蘇丹紅2號：1-[(2,4-二甲基苯)偶氮]-2-萘酚

蘇丹紅3號：1-[4-(苯基偶氮)苯基]偶氮-2-萘酚

蘇丹紅4號：1-2-甲基-4-[(2-甲基苯)偶氮]苯基偶氮-2-萘酚

黃色粉末，熔點134°C。不溶于水，微溶于乙醇，易溶于油脂、礦物油、丙酮和苯。乙醇溶液呈紫紅色，在濃硫酸中呈品紅色，稀釋后成橙色沉淀。

非唯一方法，只要基本原理正確，有比較詳細的步驟，即可給12-15分；如果步驟過于簡略或者有明顯錯誤出現，則給8-11分；如果基本原理不明白，實驗步驟不清晰，則給4-7分；其他情況給0-3分。

如果給出多個方法，則按照最高原則給分。

用液相色譜進行分析檢測：

原理：將鴨蛋用打漿機或粉碎機磨細，將著色劑經乙腈提取后，過濾，然后將濾液用反相高效液相色譜進行色譜分析。

試劑與儀器：乙腈(色譜純)、水、冰醋酸、氯仿及蘇丹紅1號、蘇丹紅2號、蘇丹紅3號、蘇丹紅4號等標準品；分析天平、溶劑過濾器、0.45μm濾膜、185mm濾紙、移液槍、一次性注射器、打漿機、均質機、高效液相色譜儀及進樣瓶。

實驗：

1、樣品處理：

將已知質量M的鴨蛋放入一個容量較大的密閉容器中用打漿機或粉碎機磨細混合均勻，稱取一定量（準確至 0.01g）樣品于三角瓶中，用量筒加入 一定量的乙腈。之后在均質機中充分混合數分鐘，振蕩后過濾于三角瓶中。

2、標準及標準曲線

流動相：溶劑 A：酸性水溶液溶劑 B：乙腈

流速:0.7ml/min

基線穩定后開始進樣 將一定量的蘇丹紅1號、蘇丹紅2號、蘇丹紅3號、蘇丹紅4號等標準品溶于乙腈中配成已知濃度的乙腈溶液，測出各物質的出峰時間，并配制具有濃度梯度的5個標準工作溶液的測定值繪制標準曲線。

3、樣品檢測

將制好的樣品過 0.45μm的膜裝入自動進樣器的小瓶后進行液相色譜測定。記錄其中的濃度C。

結果：

著色劑含量按公式：R=C×V×D/M 計算。單位：mg/kg 其中：C-樣品中待測組分的濃度,單位：μg/mL，V-樣品溶液體積（mL），D-樣品溶液的稀釋倍數，M-檢測樣品取樣量（g）

22、（10分）在現有奶粉檢測的國家標準中，主要進行蛋白質、脂肪、細菌等檢測。三聚氰胺屬于化工原料，是不允許添加到食品中的，所以現有國家標準不包含三聚氰胺檢測的相應內容。由于中國采用估測食品和飼料工業蛋白質含量方法的缺陷（“凱氏定氮法”測出含氮量乘以6.25來估算蛋白質含量），三聚氰胺常被不法商人摻雜進食品或飼料中，以提升食品或飼料檢測中的蛋白質含量指標（蛋白質平均含氮量為16％左右，三聚氰胺的含氮量為66％左右），因此三聚氰胺也被作假的人稱為“蛋白精”。為保障食品安全，打擊非法活動，請你設計牛奶中三聚氰胺的分析檢測方案。

如下基本信息供參考：

三聚氰胺（英文名：Melamine），是一種三嗪類含氮雜環有機化合物，重要的氮雜環有機化工原料。三聚氰胺性狀為純白色單斜棱晶體，無味，密度1.573g/cm3(16℃)。常壓熔點354℃（分解）；快速加熱升華，升華溫度300℃。在水中溶解度隨溫度升高而增大,在20℃時，約為3.3 g/L，微溶于冷水，溶于熱水，極微溶于熱乙醇，不溶于醚、苯和四氯化碳，可溶于甲醇、甲醛、乙酸、熱乙二醇、甘油、吡啶等。

高效液相色譜儀-質譜聯用方法：

試劑與樣品

牛奶，甲醇、乙腈；氨水、乙酸鉛、三氯乙酸；三聚氰胺標準品、檸檬酸、辛烷磺酸鈉、實驗方法

(1)

標準樣品配制：

取50mg三聚氰胺標準品，以20%甲醇溶解定容至50mL得到1000ppm的標準溶液，使用時，以提取液(0.1%三氯乙酸)稀釋至所要的濃度。(2)

提取：

稱取牛奶樣品5g，加入50ml0.1%三氯乙酸提取液，充分混勻，加入2mL2%乙酸鉛溶液，超聲20min。

然后取部分溶液轉移至10mL離心管中，8000rpm/min離心10min，取上清液3mL過混合型陽離子交換小柱(PCX)。

(3)測量

23、某工廠生產了一種叫做己二胺鹽酸鹽的產品準備出口，采購方需要生產廠家提供產品質量標準和相應的檢測方案，由于沒有現成的國家標準或行業標準可以采用，作為品質主管的你將如何完成此項工作？（15分）

已知如下一些基本情況：

中文名稱:1,6-己二胺鹽酸鹽

英文名稱:1,6-hexanediamine dihydrochloride 分子式:C6H18Cl2N2 分子量: 189.13 mp : 256-257 °C 結構式：

通過定性和定量來進行檢測：

性狀：白色結晶，有吸濕性，水溶性好

定性用質譜進行檢測，而定量則采用自動電位滴定法進行測量

定量：原理：采用自動電位滴定法，用銀離子作標準溶液進行測量，通過硝酸銀的用量算出原液中氯離子的含量m1，進而折算出其中的1,6-己二胺鹽酸鹽的量m2，m1/m2算出其純度。儀器：

自動電位滴定儀

銀電極

甘汞電極（外鹽橋為濃度為0.1mol/L的硝酸鉀溶液）試劑：

氯化鈉

硝酸銀 1,6-己二胺鹽酸鹽，去離子水，分析步驟：

1、采用氯化鈉溶液標定硝酸銀溶液

將氯化鈉置于坩堝內，在500~600℃加熱50min，冷卻后稱取1.4625g溶于蒸餾水中定容于250mL容量瓶中，制得濃度為0.1000mol/L的氯化鈉標準溶液。

配制一定濃度的硝酸銀溶液，對電位滴定儀進行滴定參數設置，建立滴定模式后，開始硝酸銀溶液。測得濃度c0.2、樣品處理及測定：

稱取一定量m1（已知，精確至0.0001g）的1,6-己二胺鹽酸鹽，用去離子水將其稀釋至50mL，備用。平行移取三份稀釋5倍未知樣溶液10mL置于燒杯中，同標定硝酸銀的操作步驟進行測定。記錄硝酸銀溶液用量V

3、回收率測定

為了檢測該測定的準備性及方法的可行性，進行回收率實驗。平行移取2份10mL待測樣置于燒杯中，依次加入氯化鈉標準溶液3mL，10mL，用自動電位滴定儀重復操作步驟進行測定。

結果計算：

通過硝酸銀的用量算出原液中氯離子的含量m1，進而折算出其中的1,6-己二胺鹽酸鹽的量m2，m1/m2算出其純度。

其質量分數w?c0*V*189.132m1*100%

第三篇：《儀器分析》試卷及答案

二、填空題

1、分配比k表示

MS/Mm，待分離組分的k值越小，其保留值越小。各組分的k值相差越大，越易分離。

2、在毛細管電泳中，帶電粒子所受的驅動力有 電泳力 和 電滲力。對于陽離子，兩者的方向 相同 ；對于陰離子，兩者的方向 相反。

3、分配系數K表示

CS/CL，待分離組分的K值越大，其保留值越長。各組分的K值相差越大，越易分離。

4、高效液相色譜儀一般由 高壓輸液系統、進樣系統、分離系統 和

檢測與記錄系統等部分組成。

5、氫焰檢測器是 質量 型檢測器，對有機化合物有很高的靈敏度。

6、在毛細管電泳中，帶電粒子所受的驅動力有 電泳力 和 電滲力。對于陽離子，兩者的方向 相同 ；對于陰離子，兩者的方向 相反。

7、火焰光度檢測器屬于 質量 型檢測器；它的選擇性是指它只對含硫含磷化合物有響應。

8、氣相色譜儀由載氣系統、進樣系統、分離系統、檢測記錄系統和溫控系統等部分組成。

9、高效液相色譜中的 梯度洗脫 技術類似于氣相色譜中的程序升溫，不過前者改變的是流動相的 組成與極性，后者改變的是溫度。

10、利用保留值定性是色譜定性分析的最基本方法。它反映了各組分在兩相間的分配情況，它由色譜過程中的熱力學因素所控制。

11、分離任意兩組分的先決條件是分配系數(K)或分配比(k)不相等。

12、熱導池檢測器是 濃度 型檢測器，對所有化合物都有響應，是

通用型

檢測器。

13、高效液相色譜中的 梯度洗脫 技術類似于氣相色譜中的程序升溫，不過前者連續改變的是流動相的 組成與極性，而不是溫度。

14、火焰光度檢測器屬于 質量 型檢測器；它的選擇性是指它只對含硫含磷化合物有響應。

15、電子捕獲檢測器屬于 濃度 型檢測器；它的選擇性是指它只對具有電負性的物質有響應。

16、熱導檢測器是 濃度 型檢測器，對無機有機化合物都有響應。

17、使用玻璃電極前需要 浸泡24h，主要目的是使 不對稱電位 值固定。實際測定pH時，需要用標準緩沖溶液校正，其目的是消除 不對稱電位和液接電位。

18、離子選擇性電極是通過電極上的薄膜對各種離子有選擇性的電位響應作為指示電極的。它與金屬基電極的區別在于電極的薄膜不給出也不得到電子，而是選擇性地讓一些離子滲透，同時也包含離子交換過程。

19、離子選擇性電極在使用時，每次測量前都要將其電位清洗至一定的值，即固定電極的預處理條件，其目的是為了避免記憶效應或遲滯效應

20、玻璃電極由于薄膜內、外兩個表面的狀況不同，如含鈉量、張力以及外表面的機械和化學損傷程度等不同而產生的電位差叫做不對稱電位，在使用前需在去離子水中浸泡24h以上，是為了使不對稱電位處于穩定值。

21、玻璃電極在高酸度(pH＜1)下使用產生的誤差稱為酸差，使測定的PH值偏高；較璃電極在堿度過高(pH＞9)下使用產生的誤差稱為堿差或鈉差，使測定的pH值偏低。

22、一玻璃電極對Na+的選擇性系數KH+,Na+＝10-11，則表示Na＋的活度等于H＋的活度的1011倍時，Na+、H+產生的電位相等。

23、用離子選擇電極以一次標準加入法進行定量分析時，要求加入的標準溶液濃度要高，體積要小，這樣可以保持待測溶液的總離子強度基本不變化。

24、若標準緩沖溶液和待測溶液的pH值、電池電動勢分別為PHS、ES和pHX、EX，則根據pH值的實用定義pHX＝pHS＋（EX－ES）F/2.303RT。為了減小測定誤差，在選取標準緩沖溶液時應該選用pH使與待測溶液pH值相近的標準緩沖溶液，另外在測定過程中要盡可能保持溫度恒定。

25、庫侖滴定法分為 動態庫侖滴定法

和 恒電流庫侖滴定法 二類。

26、極譜定性分析的依據是

E1/2，定性分析的依據是極限電流。

27、ISE由離子交換膜（敏感膜）、內參比電極和內參比溶液等組成。

28、在電位分析中，Ki稱之為 選擇性系數，Ki越大，表明電極的選擇性越 差，通常Ki ＜1。

29、電解分析和庫侖分析都不需要 基準物質或標準溶液。庫侖分析是測定電解過程中消耗的 電量，可用于 痕量 分析。

30、極限電流與殘余電流的差值稱為擴散電流，它與溶液中 被測離子濃度 成正比，是極譜定量分析的基礎。

31、溶出伏安法包含電解富集和反向溶出兩個過程

32、使用玻璃電極前需要 浸泡24h，主要目的是使 不對稱電位 值固定。實際測定pH時，需要用標準緩沖溶液校正，其目的是消除 不對稱電位和液接電位。

33、庫侖分析法分為 控制電位庫侖分析法

和 恒電流庫侖分析法 二類。

34、極譜定性分析的依據是

E1/2，定性分析的依據是極限電流。

35、玻璃電極的內參比電極為 Ag-AgCl 電極，電極管內為濃度一定的 HCl。

36、在電位分析中，Ki稱之為 選擇性系數，Ki越小，表明電極的選擇性越 高，通常Ki ＜1。

37、隨著電解的進行，陰極電位不斷 變負，陽極電位不斷 變正，要使電流保持恒定，必須不斷 增大 外加電壓。

38、極限電流與殘余電流的差值稱為擴散電流，它與溶液中 被測離子濃度 成正比，是極譜定量分析的基礎。

39、溶出伏安法包含電解富集和反向溶出兩個過程 40、電位分析中，電位保持恒定的電極稱為 參比電極，常用的有 甘汞電極、Ag-AgCl電極。

41、無論是原電池還是電解池，發生氧化反應的電極都稱為 陽極，發生還原反應的電極都稱為

陰極。

42、在電位分析中，若被分析離子為i，干擾離子為j，兩種離子帶的電荷相等，當ai=100aj時j離子產生的電位與i離子產生的電位值相等，則Kij＝ 0.01。

43、滴汞電極的面積很小，電解時電流密度很大，很容易發生濃差極化，是極譜分析的工作電極。

44、溶出伏安法實質上是電解法和極譜法結合。

45、溶出伏安法，包括兩個過程；(1)電解富集，(2)反向溶出。

46、極譜定性分析的依據是半波電位，定量分析的依據是極限擴散電流。

47、Ki,j為電極的離子選擇性系數，Ki,j的值 ＜

1，Ki,j值越 小，表明電極的選擇性越高。

48、在一定實驗條件下，擴散電流與汞柱高度的平方根成正比，因此在實際測定中，應保持汞柱高度不變。

49、電位分析中，電位保持恒定的電極稱為參比電極，常用的有飽和甘汞電極、Ag-AgCl電極。

50、單掃描極譜法是在dA／dt變化較小的滴汞生長后期，快速施加極化電壓的，因此有利于減小因滴汞電極面積變化而引起的充電(電容)電流，也有利于加速分析速度。

51、膜電極除晶體膜和非晶體膜電極外，還有流動載體膜電極（液膜電極）、敏化電極。

52、離子選擇電極的選擇系數Ki主要用來估算干擾離子的誤差；干擾離子產生的相對誤差＝Kij/ ajzi/zj。

53、庫侖分析法分為 控制電位庫侖分析法

和 恒電流庫侖分析法 二類。

54、滴汞電極的滴汞面積很小，電解時電流密度很大，很容易發生濃差極化，是極譜分析的工作電極。

55、循環伏安法中，若還原波和氧化波是呈對稱的，則可證明此反應是可逆的。

56、紅外光譜法主要研究振動中有偶極矩變化的化合物，因此，除了單原子和同核分子等外，幾乎所有的化合物在紅外光區均有吸收。

57、原子線的自然寬度是由激發態原子的壽命引起的。

58、分子磷光是指激發態分子在第一電子激發態的最低振動能級，經系間竄越轉移到激發三重態的最低振動能級，最后躍遷至基態發出的光輻射。

60、原子發射光譜儀一般由 激發光源、分光系統、檢測系統 和

記錄系統等部分組成。61、分子振動顯示紅外活性是指分子振動引起分子的偶極矩變化，分子振動顯示拉曼活性分子振動引起分子的極化率變化。

62、正常情況下，原子線的寬度主要是由原子熱運動決定的。

63、二極管陣列檢測器屬于 溶質 型檢測器；它只對能吸收可見紫外光的化合物有響應。64、原子吸收光譜儀由光源、原子化系統、分光系統、檢測系統和記錄系統等部分組成。65、燃助比為1的火焰稱為化學計量火焰，適用于多種元素測定。

66、在分子振動過程中，化學鍵或基團的偶極矩不發生變化，就不吸收紅外光。

67、在紅外光譜中，將基團在振動過程中有偶極矩變化的稱為紅外活性，相反則稱為非紅外活性。一般來說，前者在紅外光譜圖上有吸收峰。

68、原子吸收線的寬度主要是由原子熱運動(或多普勒變寬)引起的。

69、原子吸收分光光度法與分子吸收分光光度法都是利用吸收原理進行測定的，但兩者本質的區別是前者產生吸收的是原子，后者產生吸收的是分子，前者使用的是銳線光源，后者使用的是連續光源。前者的單色器在產生吸收之后，后者的單色器放在吸收之前。

70、在紫外-可見吸收光譜中，σ→σ*躍遷，對應真空紫外光譜區；π→π*躍遷，對應近紫外光譜區；n-π*躍遷，對應近紫外、可見光譜區。

71、分子熒光是由于分子的外層電子在輻射能的照射下，吸收能量躍遷至激發態，再以無輻射弛豫轉入第一電子激發態的最低振動能級，然后躍回基態的各個振動能級，并產生光輻射。72、分子磷光是指激發態分子在第一電子激發態的最低振動能級，經系間竄越轉移到激發三重態的最低振動能級，最后躍遷至基態發出的光輻射。

73、紫外光譜儀一般由 光源、單色器、樣品池 和

檢測系統等部分組成。74、分子中各種電子能級高低順序為Eσ*＞Eπ*＞En＞Eπ＞Eσ，在大多數有機化合物分子中，價電子是處在n軌道以下的各個軌道中的，一般紫外一可見吸收光譜分析中最有用的兩種電子能級的躍遷是n→π*、π→π*躍遷。75、分子的彎曲振動是指使化學鍵的鍵角發生周期性變化而鍵長不變的振動，包括剪式振動、平面搖擺振動、非平面搖擺振動及扭曲振動。

76、在1H NMR譜圖中，由共振吸收峰的數目可確定化合物中不同種類質子的數目，由積分線高度可算出各種類氫核的數目，由共振峰裂分蜂數目可確定相鄰質子數。

77、除同位素離子峰外，分子離子峰位于質譜圖的最高質量區，它是由分子失去一個電子生成的，故其質荷比值是該化合物的相對分子質量。78、化合物CH3CH2I的核磁共振譜中，-CH3是三重峰，-CH2-是四重峰，峰面積比為 3：2。79、除同位素離子峰外，分子離子峰位于質譜圖的最高質量區區，它是由分子失去一個電子生成的，故其質荷比值是該化合物的相對分子質量。

80、在CH3CHO分子的核磁共振譜中，有

組峰，-CH3是二重峰，CHO是四重峰。81、同位素離子峰位于質譜圖的最高質量區，計算同位素離子峰與分子離子峰的強度比，根據拜諾表可確定化合物的可能分子式。

82、除同位素離子峰外，分子離子峰位于質譜圖的最高質量區區，它是由分子失去一個電子生成的，故其質荷比值是該化合物的相對分子質量。

83、質子受核外電子云密度的影響而產生 屏蔽 作用，核外電子云密度越大，質子的共振吸收峰向 高 場移動。

84、在核磁共振譜中，把具有相同的化學位移和相同偶合常數的核稱為磁等價核。

85、除同位素離子峰外，分子離子峰位于質譜圖的最高質量區，它是分子失去一個電子生成的，故其質荷比值是該化合物的相對分子質量。它的相對強度與分子的結構及離子源的轟擊能量有關。

86、磁等價是指分子中的一組氫核，其化學位移相同，且對組外任何一個原子核的偶合常數也相同。

87、質譜儀中，將樣品分子電離的部件稱為離子源，將不同質荷比的離子分離的部件稱為質量分析器。

88、在CH3CHO分子的核磁共振譜中，有

組峰，-CH3是二重峰，CHO是四重峰。89、同位素離子峰位于質譜圖的最高質量區，計算同位素離子峰與分子離子峰的強度比，根據拜諾表可確定化合物的可能分子式。

90、核磁共振波譜中化學位移的標準物質是 TMS，它的化學性能穩定，分子中的12個H核化學環境相同相同，譜圖上只產生處于高場的一個單峰。

91、同位素離子峰位于質譜圖的最高質量區，計算同位素離子峰與分子離子峰的強度比，根據拜諾表可確定化合物的可能分子式。

三、問答題

1、色譜圖上的色譜峰流出曲線可說明什么問題? 答：可說明(1)根據色譜峰的數目，可判斷樣品中所含組分的最少個數。(2)根據峰的保留值進行定性分析。(3)根據峰的面積或高度進行定量分析。(4)根據峰的保留值和區域寬度，判斷色譜柱的分離效能。(5)根據兩峰間的距離，可評價固定相及流動相選擇是否合適。

2、色譜定性分析的依據是什么？在色譜定量分析中為什么要用定量校正因子？常用的色譜定量分析方法有哪些？

答：在一定色譜條件下保留值是特征的，這就是色譜定性的依據。

當兩個質量相同的不同組分在相同條件下使用同一個檢測器進行測定時，所得的峰面積卻常不相同。也就是說，在同一類型的檢測器上，重量或濃度相同的不同物質，在同一條件下，產生的信號是不一樣的（得到的色譜峰面積卻常常不同）；在不同類型的檢測器上，同一種物質產生的信號也是不一樣的。因此，不能直接利用峰面積計算物質的含量。為了使峰面積能真實地反映出物質的質量，就要對峰面積進行校正，即要用定量校正因子。常用的色譜定量方法有：歸一化法、內標法、外標法。

3、(7分)何謂梯度淋洗，適用于哪些樣品的分析？與程序升溫有什么不同？

答：梯度淋洗就是在分離過程中，讓流動相的組成、極性和pH等按一定程序連續變化(1.5分)。樣品中各組分能在最佳的k下出峰。使保留時間短、擁擠甚至重疊的組分，保留時間過長而峰形扁平的組分獲得很好的分離(2分)，特別適合樣品中組分的k范圍很寬的復雜樣品的分析(1分)。梯度淋洗十分類似氣相色譜的程序升溫，兩者的目的相同。不同的是程序升溫是通過程序改變溫度，而液相色譜是通過改變流動相的組成、極性和pH達到改變k的目的(1.5分)。

5、柱溫對氣相色譜分析有何影響？如何選擇柱溫？

答：柱溫升高，分離度下降，色譜峰變窄變高，低沸點組分峰易產生重疊。柱溫下降，分離度增加，分析時間延長。

柱溫選擇首先應使柱溫控制在固定液最高和最低使用溫度范圍之間。一般選擇接近或略低于平均沸點時的溫度。在滿足分離度要求下，提高柱溫有利于縮短分析時間、提高分析效率。對于組分復雜、沸程寬的樣品，可采用程序升溫。

6、什么是指示電極及參比電極？

答：指示電極：用來指示溶液中離子活度變化的電極，其電極電位值隨溶液中離子活度的變化而變化，在一定的測量條件下，當溶液中離子活度一定時，指示電極的電極電位為常數。參比電極：在進行電位測定時，是通過測定原電池電動勢來進行的，電動勢的變化要體現指示電極電位的變化，因此需要采用一個電極電位恒定，不隨溶液中待測離子活度或濃度變化而變化的電極作為基準，這樣的電極就稱為參比電極。

7、殘余電流產生的原因是什么？它對極譜分析有什么影響? 答：殘余電流的產生有兩個原因，一是由于溶液中存在微量易在滴汞電極上還原的雜質所致。另一個原因是由于存在電容電流（充電電流）所致。

殘余電流通常<1μA，相當于10-5mol/L一價金屬離子產生的極限擴散電流，因此限制了直流極譜法的靈敏度。

8、產生濃差極化的條件是什么？ 答：（1）電極表面電流密度較大，使電極表面的離子濃度由于電解反應而迅速降低；（2）攪拌不充分，使電極表面的金屬離子濃度比溶液本體的濃度小。

9、應用原子吸收光譜法進行定量分析的依據是什么？進行定量分析有哪些方法？ 答：原子吸收光譜法進行定量分析的依據是：試樣中待測元素的濃度與待測元素吸收輻射的原子總數成正比，即A＝k'C。定量分析方法有標準曲線法和標準加入法兩種。

10、什么是發色團和助色團？作用原理如何？各舉二例。

答：凡是能導致化合物在紫外及可見光區產生吸收的基團，稱為發色團。主要是分子中具有不飽和鍵和未成對電子的基團，能吸收外來輻射并引起(–(*和n–(*躍遷。主要的生色團有乙烯基＞C＝C＜、乙炔基–C≡C –、羰基＞C＝O、亞硝基– N＝O、偶氮基– N＝N–等。助色團是指本身不會產生紫外吸收，但與生色團相連時，能使后者吸收波長變長、強度增大的含雜原子（帶有孤對電子）的飽和基團(1分)。助色團與發色團相連時，助色團的n電子與生色團的π電子形成n-π共軛，生成多電子大π鍵(1分)，π→π* 躍遷所需能量減小，生色團的λMax 移向長波區并增加吸收強度。如–OH、–OR、–NHR、–SH、–Cl、–Br、–I等。

14、簡述溶劑效應對有機化合物紫外—可見光譜的影響及原因。答：溶劑效應對有機化合物紫外—可見光譜的影響主要有兩個方面：

(1)影響λmax。受極性溶劑的影響，一般n電子的能量降低最大，其次是反鍵軌道、成鍵軌道，從而使n—π＊躍遷產生藍移、π—π＊躍遷產生紅移。

(2)影響吸收強度和精細結構。溶劑的極性使分子的振動、轉動受到限制，從而使其精細結構消失，對應吸收強度減小。

16、分子熒光是怎樣產生的？產生的條件是什么?

答：分子熒光是由于分子的外層電子在輻射能的照射下，吸收能量躍遷至激發態，再以無輻射弛豫轉入第一電子激發態的最低振動能級，然后躍回基態的各個振動能級，并產生光輻射。分子產生熒光應具備兩個條件：①分子必須具有與所照射的輻射頻率相適應的結構，才能吸收激發光；②吸收了與其本身特征頻率相同的能量之后，必須具有一定的熒光效率，即該物質具有發射熒光的能力，是熒光物質，這種能力主要決定于物質的化學結構和化學環境。

17、為什么熒光分析法的靈敏度比紫外分光光度法高? 答：熒光分析法定量的依據是熒光強度與濃度成線性關系，測定的是熒光強度。可采用增強入射光強度或增大檢測信號的放大倍數來提高靈敏度。在紫外—可見分光光度法中測定的是吸光度，而吸光度A＝lg(I0/I)，如果增大入射光強度，相應也增大了透射光強度，比值仍然不變，不能達到提高靈敏度的目的。所以，熒光分析法的靈敏度比紫外分光光度法高，一般高2一3個數量級。

18、采用什么方法，可以區別n→π* 和π→π*躍遷類型？

答：可以利用紫外吸收光譜方法加以區別。它們的摩爾吸收系數差異很大，可用摩爾吸收系數不同加以區別；也可在不同極性溶劑中測定最大吸收波長，觀察紅移和紫移，以區別這兩種躍遷類型。

21、試指出下列化合物有多少不同種類的質子，及相應峰面積的比例。

解

(1)乙醇有三類不同的氫質子，、CH2和OH它們的峰面積比相應為3：2：1。

(2)丙烷有兩類不同的氫質子，兩個CH3基團是等性的，即CH3和CH2，它們的峰面積比相應為3：1。

(3)1，1，3，3—四甲基丙烷有三類不同的氫原子，即CH3、CH2和CH，它們的峰面積相應為6：1：1。

(4)環戊烷因所有的質子均是等性的，在譜圖中僅存在一個吸收峰。所以無比例可測。

2、什么叫銳線光源？在AAS分析中為什么要采用銳線光源？（6分）

答：能發射出譜線強度大、寬度窄而又穩定的輻射源叫銳線光源。在原子吸收光譜（AAS）分析中，為了進行定量分析，需要對吸收輪廓線下所包圍的面積（即積分吸收）進行測定，這就需要分辨率高達50萬的單色器，該苛刻的條件一般是難以達到的。當采用銳線光源后，由于光源共振發射線強度大且其半寬度要比共振吸收線的半寬度窄很多，只需使發射線的中心波長與吸收線的中心波長一致，這樣就不需要用高分辨率的單色器而只要將其與其它譜線分開，通過測量峰值吸收處的共振輻射線的減弱程度，即把共振發射線（銳線）當作單色光而測量其峰值吸光度即可用朗伯-比爾定律進行定量分析了。

4、何謂色譜分析的分離度？

答：分離度也稱分辨率或分辨度，它是指相鄰兩色譜峰保留值（或調整保留值）之差與兩峰底寬平均值之比，即。它是衡量相鄰兩色譜峰能否分離開和分離程度的總分離效能指標。當Rs < 1時，兩峰總有部分重疊；當Rs = 1時，兩峰能明顯分離（分離程度達98%）；當Rs = 1.5時，兩峰能完全分離（分離程度達99.7%）。因而用Rs = 1.5作為相鄰峰已完全分開的標志。5.何謂程序升溫？

程序升溫是指在一個分析周期內，爐溫連續地隨時間由低溫到高溫線性或非線性地變化，以使沸點不同的組分各在其最佳柱溫下流出，從而改善分離效果和縮短分析時間。它是對于沸點范圍很寬的混合物，用可控硅溫度控制器來連續控制柱爐的溫度進行分離分析的一種技術方法。

1、直接電位法測定溶液中氟離子濃度時，所加入TISAB的組成是什么？其作用又是什么？ 答:（1）離子強度調節劑：NaCl溶液，保持溶液的離子強度一致；（2分）（2）pH緩沖鹽：HAC和NaAC混合物，消除OH-的干擾；（2分）（3）掩蔽劑：檸檬酸鈉，消除Fe3+和Al3+的干擾。（1分）

2、說明用鄰二氮菲作顯色劑測定鐵的反應原理和加入各種試劑的作用？

答：鄰二氮菲與Fe2+反應生成穩定的橙色配合物，配合物的ε=1.1×104L.mol-1.cm-1該法測定的靈敏度高，選擇性好。（2分）

加入鹽酸羫胺，使Fe3+還原成Fe2+；鄰二氮菲作為顯色劑；醋酸鈉調節溶液酸度，使生成的配合物具有較好的穩定性，并消除干擾。（3分）

3、用火焰原子吸收法測定水樣中鈣含量時，PO43－的存在會干擾鈣含量的準確測定。請說明這是什么形式的干擾？為何產生？如何消除？

答：火焰原子吸收法測鈣時PO43-的干擾屬于化學干擾，是由于形成的磷酸鈣在火焰中很難解離，影響了鈣的原子化效率，使靈敏度降低。（1分）消除的方法有四種，即：使用高溫火焰如氧化亞氮-乙炔火焰（1分）；加釋放劑（鑭鹽）（1分）；加保護劑（EDTA）；化學分離。

4、簡述內標物的選擇原則。答：（1）內標物應是試樣中不存在的純物質；

（2）內標物的性質應與待測組分性質相近，以使內標物的色譜峰與待測組分色譜峰靠近并與之完全分離；（2分）

（3）內標物與樣品應完全互溶，但不能發生化學反應；（1分）（4）內標物加入量應接近待測組分含量。（1分）

5、什么是梯度洗脫？液相色譜中，梯度洗脫適用于分離什么樣的混合物？梯度洗脫的作用有哪些？

答：在液相色譜分離過程中通過改變流動相組成，或流動相濃度使組分充分分離的方法。（2分）

梯度洗脫適用于復雜樣品，特別是保留值相差很大的混合物的分離。（1分）

梯度洗脫技術可以改善峰形，減少拖尾，縮短分離時間，降低最少檢測量，提高分析精度。（2 原子發射光譜分析所用儀器裝置由哪幾部分構成？其主要作用是什么？

答：原子發射光譜分析所用儀器裝置通常包括光源，分光儀和檢測器三部分（2分）。光源作用是提供能量，使物質蒸發和激發。分光儀作用是把復合光分解為單色光，即起分光作用。檢測器是進行光譜信號檢測。（3分）

控制電位庫侖分析法和庫侖滴定法在分析原理上有何不同？ 答：控制電位庫侖分析法是直接根據電解過程中所消耗的電量來求得被測物質含量的方法（2分）。而控制電流庫侖分析法即庫侖滴定法是以100％的電流效率進行電解，使在電解中產生一種物質（庫侖滴定劑），庫侖滴定劑與被測物質進行定量化學反應，反應的化學計量點可借助于指示劑或其它電化學方法來指示（3分）。

請預測在正相色譜與反相色譜體系中，組分的出峰次序。

答：在正相色譜體系中，組分的出峰次序為：極性弱的組分，在流動相中溶解度較大，因此k值小，先出峰。極性強的組分，在固定相中的溶解度較大，因此k值大，后出峰（2.5分）。在反相色譜中組分的出峰次序為：極性弱的組分在固定相上的溶解度大，k值大，后出峰。而極性強的組分在流動相中的溶解度大，k值小，所以先出峰(2.5分)。4.在極譜分析法中，為什么要使用汞微電極？

滴汞電極由于汞滴不斷滴落，使電極表面保持新鮮，重現性好。（1分）

汞與許多金屬生成汞齊，降低了這些金屬的析出電位，使許多金屬都能用極譜法測定。（1分）

氫在汞電極上有較大的過電位，其析出電位一般負于1.2V，即使在酸性溶液中，氫波也不產生干擾。（1分）

滴汞電極表面積很小，因此電解時的電流密度很大，易于產生濃差極化現象。（2分）

第四篇：儀器分析題目

儀器分析題目 高效液相色譜儀的種類有哪些？基本組成是什么？

答：高效液相色譜儀的種類很多，根據其功能不同，主要分為分析型，制備型和專用型。但其基本組成是類似的，主要由輸液系統，進樣系統，分離系統，檢測系統，記錄及數據處理系統組成。包括溶劑貯存器，高壓泵，進樣器，色譜柱，檢測器和記錄儀等主要部件。在液相色譜中，色譜柱能在室溫下工作，不需要恒溫的原因是什么？

答：由于組分在液-液兩相的分配系數隨溫度的變化較小，因此液相色譜柱不需恒溫。高效液相色譜法的基本概念是什么？

答：在經典液相色譜的基礎上，引入了氣相色譜（GC）的理論，在技術上采用了高壓泵，高效固定相和高靈敏度檢測器，使之發展成為分離速率，高分離效率，高檢測靈敏度的高效液相色譜法，易稱為現代液相色譜法。柱外效應的解釋。

答：由色譜柱以外的因素引起的色譜峰形擴展的效應，柱外因素常指從進樣口到檢測器之間，除色譜柱以外的所有死時間，如進樣器，連接管，檢測器等的死體積，都會導致色譜峰形加寬，柱效下降。高效液相色譜法的特點是什么？

答：高效液相色譜法的分離效能高，選擇性高，檢測靈敏，分析速度快，應用范圍廣，6為什么作為高效液相色譜儀的流動相在使用前必須過濾、脫氣？常用的脫氣方法？ 答案：高效液相色譜儀所用溶劑在放入貯液罐之前必須經過0.45μm濾膜過濾，除去溶劑中的機械雜質，以防輸液管道或進樣閥產生阻塞現象。所有溶劑在上機使用前必須脫氣；因為色譜住是帶壓力操作的，檢測器是在常壓下工作。若流動相中所含有的空氣不除去，則流動相通過柱子時其中的氣泡受到壓力而壓縮，流出柱子進入檢測器時因常壓而將氣泡釋放出來，造成檢測器噪聲增大，使基線不穩，儀器不能正常工作，這在梯度洗脫時尤其突出。常用的脫氣法有以下幾種：（1）加熱脫氣法;（2）抽吸脫氣法;（3）吹氦脫氣法;（4）超聲波振蕩脫氣法。

7對液相色譜流動相有何要求? 解：用作液相色譜流動相的溶劑，其純度和化學特性必須滿足色譜過程中穩定性和重復性的要求。對樣品要有一定的溶解能力，粘度小，化學穩定性好，避免發生不可逆的化學吸附。溶劑應與檢測器相匹配，不干涉所使用檢測器的工作，制備色譜的溶劑應不干擾對分離各組分的回收。除此以外，選擇的溶劑對所給定的樣品組分具有合適的極性和良好的選擇性。8何謂梯度洗脫，適用于哪些樣品的分析?與程序升溫有什么不同?

解：梯度洗脫就是在分離過程中.讓流動相的組成、極性、ph值等按‘定程序連續變化。使樣品中各組分能在最佳的k下出峰。使保留時間短、擁擠不堪、甚至重疊的組分，保留時間過長而峰形扁平的組分獲得很好的分離，特別適合樣品中組分的k值范圍很寬的復雜樣品的分析。梯度洗脫十分類似氣相色譜的程序升溫，兩者的目的相同。不同的是程序升溫是通過程序改變柱溫。而液相色譜是通過改變流動相組成、極性、ph值來達到改變k的目的。

9什么叫正相色譜？什么叫反相色譜？各適用于分離哪些化合物？在正相色譜與反相色譜體系中，組分的出峰次序

正相色譜法：流動相極性小于固定相極性的色譜法。用于分離溶于有機溶劑的極性及中等極性的分子型物質，用于含有不同官能團物質的分離。反相色譜法：流動相極性大于固定相極性的色譜法。用于分離非極性至中等極性的分子型化合物。

在正相色譜體系中組分的出峰次序為：極性弱的組分，在流動相中溶解度較大，因此k值小，先出峰。極性強的組分，在固定相中的溶解度較大，因此k值大，后出峰。

在反相色譜中組分的出峰次序為：極性弱的組分在固定相上的溶解度大，k值大，后出峰，相反極性強的組分在流動相中溶解度大，k值小，所以先出峰。10儀器考察 1）補充完整高效液相色譜分析流程圖。2）高效液相是由哪幾部分系統構成的？ 3）什么是梯度洗脫？梯度洗脫有什么好處？

1）1

4 5 6 2）輸液系統，進樣系統，分離系統，檢測系統，記錄與數據處理。

3）梯度洗提，就是載液中含有兩種（或更多）不同極性的溶劑，在分離過程中按一定的程序連續改變載液中溶劑的配比和極性，通過載液中極性的變化來改變被分離組分的分離因素，以提高分離效果。好處：改善分離，提高分離度，加快分析速度，改善峰形，減少拖尾，利于微量分析。

1試述紫外吸收光譜，紅外吸收光譜和核磁共振波譜產生的原因。

答：價電子躍遷；分子振動或轉動；電子自旋或核自旋。或轉動；電子自旋或核自旋。

2簡述紅外吸收光譜產生的條件；是否所有的分子振動都會產生紅外吸收光譜?為什么?

答（1）輻射應具有使物質產生振動躍遷所需的能量，即必須服從νL= △V·ν

（2）輻射與物質間有相互偶合作用，偶極矩必須發生變化，即振動過程△μ≠ 0；（3）并非所有的分子振動都會產生紅外吸收光譜,具有紅外吸收活性,只有發生偶極矩的變化時才會產生紅外光譜.3.紅外光譜定性分析的基本依據是什么？簡要敘述紅外定性分析的過程。

答：基本依據：紅外對有機化合物得定性具有鮮明的特征，因為每一化合物都有特征的紅外光譜，光譜帶的數目 位置 形狀 強度均隨化合物及聚集態的不同而不同。

分析過程：（1）試樣的分離和精制；（2）了解試樣有關的資料;（3）譜圖解析；（4）與標準譜圖對照；（5）聯機檢索

4何為基團頻率？何為特征吸收峰？ 答：基團頻率和特征吸收峰物質的紅外光譜是其分子結構的反映，譜圖中的吸收峰與分子中各基團的振動形式相對應。多原子分子的紅外光譜與其結構的關系，一般是通過實驗手段得到。這就是通過比較大量已知化合物的紅外光譜，從中總結出各種基團的吸收規律。實驗表明，組成分子的各種基團，如O-H、N-H、C-H、C=C、C=OH和C= C等，都有自己的特定的紅外吸收區域，分子的其它部分對其吸收位置影響較小。通常把這種能代表及存在、并有較高強度的吸收譜帶稱為基團頻率，其所在的位置一般又稱為特征吸收峰

5伸縮振動和彎曲振動有什么區別？

答：伸縮振動 指成鍵原子沿著價鍵的方向來回地相對運動。在振動過程中，鍵角并 伸縮振動 不發生改變，如碳氫單鍵，碳氧雙鍵，碳氮三鍵之間的伸縮振動。彎曲振動又分為面內彎曲振動和面外彎曲振動，用δ、γ表示。如果彎曲振動的方向垂直于分子平面，則稱面外彎曲振動，如果彎曲振動完全位于平面上，則稱面 內彎曲振動。剪式振動和平面搖擺振動為面內彎曲振動，面外搖擺振動和扭曲變形振動為面外彎曲振動。6.影響基團頻率的因素？

答：內部因素：（1）.電子效應 包括誘導效應、共軛效應和中介效應，它們都是由于化學鍵的電子分布不均勻引起的。

（2）氫鍵的影響氫鍵的形成使電子云密度平均化，從而使伸縮振動頻率降低。

（3）振動耦合 當兩個振動頻率相同或相近的基團相鄰具有一公共原子時，由于一個鍵的振動通過公共原子使另一個鍵的長度發生改變，產生一個“微擾”，從而形成了強烈的振動!相互作用。

外部因素：（1）同一物質在不同狀態時，由于分子間相互作用力不同，所得光譜也往往不同。

（2）在溶液中測定光譜時，由于溶劑的種類、溶液的濃度和測定時的溫度不同，同一物質所測得的光譜也不相同。7簡介紅外光譜儀

答：紅外光譜儀是利用物質對不同波長的紅外輻射的吸收特性，進行分子結構和化學組成分析的儀器。紅外光譜儀通常由光源，單色器[，探測器和計算機處理信息系統組成。根據分光裝置的不同，分為色散型和干涉型。對色散型雙光路光學零位平衡紅外分光光度計而言，當樣品吸收了一定頻率的紅外輻射后，分子的振動能級發生躍遷，透過的光束中相應頻率的光被減弱，造成參比光路與樣品光路相應輻射的強度差，從而得到所測樣品的紅外光譜。

8什么是紅外光譜法？

答：紅外光譜法又稱“紅外分光光度分析法”。簡稱“IR”,分子吸收光譜的一種。利用物質對紅外光區的電磁輻射的選擇性吸收來進行結構分析及對各種吸收紅外光的化合物的定性和定量分析的一法。被測物質的分子在紅外線照射下，只吸收與其分子振動、轉動頻率相一致的紅外光譜。對紅外光譜進行剖析，可對物質進行定性分析。化合物分子中存在著許多原子團，各原子團被激發后，都會產生特征振動，其振動頻率也必然反映在紅外吸收光譜上。據此可鑒定化合物中各種原子團，也可進行定量分析。

9紅外光譜法的特點 ？

答：紅外光譜法的哇特征性強、測定快速、不破壞試樣、試樣用量少、操作簡便、能分析各種狀態的試樣、分析靈敏度較低、定量分析誤差較大.10、色譜圖上可以讀到的信息 ？

答：

1、色譜峰個數，判斷樣品中所含組份最少個數

2、定性 Tr

3、定量 A∞H

4、分離效能

5、流動相和固定相

11、紅外實際峰比理論峰少的原因？

答：

1、偶極矩的變化，△U=0,振動不產生紅外吸收 如C02 非紅外性

2、譜線振動

3、儀器分辨率，靈敏度不夠

4、泛頻峰的產生

第五篇：06儀器分析

精油的儀器分析

精油成分分析除上面提到的物理和化學法外，目前常用的是儀器分析法。在確定精油成分時，儀器分析是必要的物段。在確定某一成分化學結構前，首先要提純該樣品，然后采用多種儀器分析物段來確定該化合物的結構。通常采用兩種方法來對分離出來的組分進行鑒定，一是保留數據法，另一個是研究波譜特征法。

“保留數據法”的優點是除了色譜法所使用的儀器和知識外，不需要有另個的儀器和專門知識。此方法要求色譜條件嚴格標準化，以便有確定的保留值。而且，現在的經驗做法是選擇幾個已知化合物加入混合物中，以這此已知化合物作為保留值參考點，由插值法求未知化合物的保留值。因此在氣相色譜中，以正烷烴系列化合物作為參考化合物得到了廣泛的應用。保留值有可能與參考值偶然巧合，因而一個保留值是不足以鑒定某一物質的，兩個或兩個以上的保留值偶然巧合的情況就大減少了，因此在保留數值上作鑒定時，習慣上至少要有兩個很好選擇的不同系統：在氣液色譜中用兩個極性不同的柱子，在薄層色譜中可用雙向展開。

波譜法是大多數研究者使用的方法，用于鑒別色譜餾分的波譜中，質譜法和紅外光譜法使用得最普遍。因為對于微量樣品來說，它們解決問題迅速，而且每個有機化合物都具有其特征的質譜（MS）和紅外光譜（IR）。IR能確定分子功能基團的特征，MS一般揭示分子量和結構特征。

氣相色譜和質譜聯用（GC—MS）是芳香化合物領域中經常采用的，根據每個GC峰的質譜圖，通過對照參考圖譜，或用Varian質譜系統SS100檢索進行鑒定。在缺少參考時，根據經驗，研究者可試圖從質譜碎片圖去闡明化合物的結構。

IR與氣相色譜儀直接連接成GC—IR，它和GC-MS一樣，從氣相色譜儀流出的成分可依次測定IR光譜。

還可以用核磁共振（NMR）提供有機化合物結構的重要數據，如化學位移常數，偶合常數等。

小結

用上述儀器組全進行分析雖能按照各種成分含量多少依次測定出來，但從香氣再現這一目的來看，用這種方法也不一定能到理想的結果。因為，形成香氣的成分對于香氣的貢獻不完全由含量多少來決定，有些閾值低的成分即使含量低，對于香氣也是十分重要的。因此采用鼻子聞的方式進行官能評價是十分必要的。