仪器分析》习题解答(第四版)

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把光源辐射通过狭缝S的光,经过准光镜O成平行光束照射到分光元件P 上。 将经过准光镜O的平行光分光元件P(光栅或棱镜)上,分解为按波长 顺序排列的单色光。
将经过色散后的单色光束,聚焦而形成按波长顺序排列的狭缝像—光谱。
2.简述ICP的形成原理及其特点。
答:ICP是电感偶合高频等离子体的英文缩写。等离子体是指 电离了的但在宏观上呈电中性的物质。
( mol/L ) n=2;S=0.05916; △E =4
(mV) ∴ Cx=0.03 ( mol/L )
答:铜的浓度为0.03 ( mol/L )。
第五章.伏安分析法(P187)
1.产生浓差极化的条件是什么? 答:产生浓差极化的条件是:
(1)一大一小二电极; (2)溶液是静止的; (3)被测离子浓度低。
答:原子吸收分光光度分析的基本原理是利用处于基态的待测原 子蒸气对从光源辐射的共振线的吸收来进行分析的;不同的 元素具有不同的共振线,这是定性分析依据;吸光度与被测 元素含量成正比是其定量分析依据。
异同点(1)都是原子光谱,但一个是光的发射;一个是光的吸 收。(2)定性、定量分析依据基本相同,但AES一次摄谱可 获得多元素的定性分析,而AAS一次仅能测定一个元素; AES中谱线辐射强度与被测元素含量成正比,而AAS中吸光 度与被测元素含量成正比。
温度低,原子化效率低,温度高,原子化效率也 低。
狭缝宽,干扰大,准确度差;狭缝小,灵敏度高, 但测定不稳定,准确度差。
12.用波长为213.8nm,质量浓度为0.010μg/mL的Zn标准溶液和 空白溶液交替连续测定10次,用记录仪记录的格数如下。计算 该AAS测定Zn元素的检出限。
序号 格数
1
2
9.何谓三标准试样法?
答:利用在一定工作条件下,谱线黑度差与 被测元素含量的对数成正比的关系,将三 个或三个以上的标准试样和被分析试样在 同一实验条件下摄取光谱于同一感光板上, 由各个标准试样分析线对的黑度差与标准 试样中欲测成分的含量的对数绘制工作曲 线,然后由被测试样光谱中测得分析线对 的黑度差,从工作曲线上即可查得试样中 该成分的含量。
(1)原子化效率高,试样在石墨炉中几乎全部原子化; (2)炉温高,利于难熔元素的测定; (3)采用惰性气体保护,使难熔氧化物不易生成; (4)采取程序升温,能够有效地消除共存物质的干扰。 缺点: (1)由于石墨炉法灵敏度大大提高,其背景吸收干扰明显; (2)由于石墨炉法灵敏度大大提高,其进样量和进样位置的微
10.试述光谱半定量分析的基本原理, 如何进行?
答:在光谱定性分析的基础上,利用谱线波 长出现或谱线黑度的变化,直接目测估算 相应元素含量的分析方法称为光谱半定量 分析。
光谱半定量分析程序:
谱线呈现法
试样处理
摄谱
读谱 谱线强度比较法
均称线对法
第8章.原子吸收光谱分析(P267)
1.简述原子吸收分光光度分析的基本原理,并从原理上比较发射光谱 法和原子吸收分光光度法的异同点及优缺点。
3.在极谱分析中,为什么要加入大量的支持电解质? 加入电解质后电解池的电阻将降低,但电流不会增大, 为什么?
答:在极谱分析中,加入大量支持电解质的 目的是消除电解池电极对待测离子的静电 吸引或排斥的影响。 由于极谱测定的是待测离子的扩散电流, 加入大量支持电解质仅改变了溶液的电阻, 而不会改变待测离子的浓度,所以,测定 的扩散电流不会增大。
《仪器分析》习题解答(第四版)
苏庆平
第七章:原子发射光谱分析(P224)
1.摄谱仪由哪几部分组成?各组成部分的主要作用是
什么?
答:摄谱仪由四部分组成,照明系统、准光系统、 色散系统和投影系统。
各组成部分的主要作用如下表:
系统
主要作用
照明系统 准光系统 色散系统 投影系统
使激发光源产生的光均匀地照明于狭缝S,并使感光板上所得的谱线每 一部分都很均匀。
2.何谓指示电极及参比电极?试各举例 说明其作用。
答:指示电极是利用电极电位随溶液中离子活度改 变而改变特性来指示溶液中该离子活度的电极。 例如,pH电极就是利用其电极电位随溶液中氢 离子活度改变而改变特性来指示溶液中氢离子活 度的电极。
参比电极是通过固定电极上某些物理化学参数 (如离子活度、溶液温度、总离子强度和溶液组 分等)以保持其电极电位在测定中恒定不变的电 极。例如饱和甘汞电极就是利用控制饱和氯化钾 的离子活度不变,保持其电极电位恒定不变的参 比电极。
5.光谱定性分析的基本原理是什么?进行光谱定性分 析时可以有哪几种方法?说明各种方法的基本原理及 适用场合。
答:由于各种元素原子结构的不同,所产生的特征 谱线也各不相同,通过检查谱板上有无特征谱线 来确定有无相应元素的存在,称为光谱的定性分 析。 光谱定性分析有比较法、铁谱法和波长测定法。 比较法——在相同的工作条件下,摄制试样和相 应标准的谱线,然后将标准谱线与试样谱线比较, 以确定试样中某元素的存在。该法仅适用于试样 中指定组分的定性分析,多用于批量试样中单一 元素的定性分析。
5.直接电位法的主要误差来源有哪些? 应如何减免之?
答:直接电位法的主要误差来源有温度影响、 测量误差、离子干扰、溶液pH等四种。 减免的方法如下:
(1)温度影响—恒温或进行温度补偿; (2)测量误差—限制测定低含量组分; (3)离子干扰—加入掩蔽剂、预先分离等; (4)溶液pH—使用缓冲液。
9.当下述电池中的溶液是pH等于4.00的缓冲溶液时,在25℃ 时用毫伏 计测得下列电池的电动势为0.209V:
∴pH(a)=5.73; pH(b)=1.95; pH(c)=0.75
11.某钠电极,其选择性系数KNa+,H+值约为30。如用此电极测 定pNa等于3的钠离子溶液,并要求测定误差小于3%,则溶液的 pH必须大于多少?
解:∵ ki,j=ai/(aj)ni/nj kj,i =1/30; pNa=3;相对误
优点:AES适于多元素同时分析;AAS测定的准精度高。 缺点:AAS仅适于单元素分析;AES测定的准精度较差。
2.何谓锐线光源?在原子吸收光谱分析 中为什么要使用锐线光源?
答:锐线光源就是能发射出谱线半宽度很窄的发射
线的光源。 由于锐线光源发射线的半宽度小于吸收线半宽度,
当吸收线的中心频率与发射线的中心频率相重叠, 峰值吸收系数与积分吸收系数存在确定的比例关系, 使测得的吸光度与原子蒸汽中待测元素的基态原子 数呈线性关系.从理论上证明可以用锐线光源作为 原子吸收光谱仪的光源;如果采用连续光源,必须 使用极高分辨率的分光元件,在实际应用中很难达 到,所以在原子吸收光谱分析中要使用锐线光源.
分析线?它们之间有何联系?
答: 共振线——具有最低激发电位的谱线。(由激发
态直接跃迁至基态所辐射的谱线) 灵敏线——在实际分析中,灵敏度较高的谱线。 最后线——在实际测定中,在谱板上最后消失的
谱线。 分析线——用于实际分析的谱线。 它们都是表示元素谱线特征的术语,在实际工作
中,常常分析线就是最后线、灵敏线、共振线。
3
4
13.5 13.0 14.8 14.8
5 14.5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6 14.0
7 14.0
8 14.8
9 14.0
10 14.2
解:∵Dc=3cб/A c= 0.010μg/mL,A=14.16, б=0.72
∴ Dc=3×0.010×0.72/14.16 =0.0015(μg/mL)
答:该AAS测定Zn元素的检出限是0.0015 (μg/mL)
5.(续)
铁谱法——利用铁光谱在210.0~660.0nm处 具有4600条谱线,用其制成“元素标准光 谱图”,并在光谱图上标插出各个元素的分 析线位置。实际分析时,用“元素标准光谱 图”与摄制的试样谱线进行对比,即可快速 检出各元素。该法适用于复杂组分的光谱定 性全分析。
波长测定法——准确测定试样谱线波长,然后 在元素波长表上查出对应的元素。该法分析 速度慢,多用于特殊情况下的定性分析。
玻璃电极 I H+ (a=x)II 饱和甘汞电极 当缓冲溶液由三种未知溶液所代替时,毫伏计读数如下: (a) 0.312V;(b)0.088V;(c)-0.017V。试计算每种未知溶液的pH。
解:∵
E K' pH试 0.059
pH
标=
E标 K 0.059
'
pH 试

pH 标

E E标 2.303RT / F
5.残余电流产生的原因是什么? 它对极谱分析有什么影响?
答:在进行极谱分析时,外加电压未达到被 测物质的分解电压,但仍有微小电流通过 电解池,这种电流称为残余电流。 残余电流由溶液中微量易还原杂质物质 产生的电流和滴汞电极表面积变化产生的 电容电流所组成。 残余电流的存在严重影响了极谱分析的 灵敏度。
8.方波极谱为什么能消除电容电 流?
答:方波极谱是在向电解池均匀而缓慢地加入 直流电压的同时,再叠加一个每秒225周的 振幅很小(≤30mV)的交流方形波电压的 极谱。 由于这个叠加电压的存在,使扩散电流和电 容电流同时产生,但电容电流达到极大值时 即按指数形式迅速放电,在一个方波周期内 衰减至零;在每一个方波后期检测电流信号, 即可检出除去电容电流的扩散电流信号。
ICP的形成原理与高频加热相似。将石英玻璃炬管置于 高频感应线圈中,在感应线圈上施加高频电场,当使用一 感应线圈产生电火花触发空气中少量气体电离,产生的带 电粒子在高频交变电磁场的作用下高速运动,碰撞气体原 子,使之迅速、大量电离,形成“雪崩”式放电。电离的 气体在垂直于磁场方向的截面上形成闭合环形路径的涡流, 在感应线圈内形成相当于变压器的次级线圈并相当于初级 线圈的感应线圈偶合,这股高频感应电流产生的高温又将 气体加热、电离,并在管口形成一个火炬状的稳定的等离 子体焰炬。
2.简述ICP的形成原理及其特点(续
ICP有如下特点: (1)工作温度高,有利于难熔化合物的分解和元素
的激发,对大多数元素都有很高的分析灵敏度; (2) 无自吸效应,测定的线性范围宽; (3) 电离干扰小; (4) 无电极污染; (5) 耗样量少,适合微量样品的分析; (6) 光谱干扰少。
3.何谓元素的共振线、灵敏线、最后线、
10.在0.1mol/L氢氧化钠溶液中,用阴极溶出法测定S(-2), 以悬汞电极为工作电极,在-0.4V时电解富集,然后溶出。 (1)分别写出富集和溶出时的电极反应式。 (2)画出它的溶出伏安图。
小变化都引起测定精密度下降。
10.要保证或提供原子吸收分析的灵敏度和准 确度,应注意哪些问题?怎样选择原子吸收 分析的最佳条件?
答:要保证或提供原子吸收分析的灵敏度和准确度, 应注意下述三个问题:
影响因素
最佳条件选择
灯电流 原子化温度 狭缝宽度
灯电流小,灵敏度高,但不稳定;灯电流大,测 定稳定,但灵敏度低。
差=3%
∴ 3%×10E-3=1/30×aH aH=10E-6 pH=6
答:溶液pH必须大于6
12.用标准加入法测定离子浓度时,于100mL铜盐溶 液中加入1mL0.1mol/L的Cu(NO3)2后,电动势增加 4mV,求铜的原来总浓度。
解.∵ Cx=C△(10n△E/S-1)-1 C△ =1×0.1/(100+1)=0.011
14.以AAS法分析尿试样中铜的含量,分析线324.8nm。
测得数据如下表所示,计算试样中铜的质量浓度 ( μg/mL )。
解:采用标准加
A
入法绘图,从
曲线上求得铜
的质量浓度等
于3.4 μg/mL 。
Cx
C
第四章.电位分析法(P147)
1.电位测定法的根据是什么?
答:电位测定法的根据是通过在零电流条件 下测定两电极间的电位差,由于电极电位 与溶液中的对应离子活度满足能斯特方程, 即在一定的条件下,溶液中离子的活度的 对数与其电极电位成正比。所以,只要严 格控制实验条件,准确测定溶液中某离子 的电极电位即可求出溶液中该离子的活度 (浓度)。
5.原子吸收分析中,若采用火焰原子化方法,是否火 焰温度越高,测定灵敏度越高?为什么?
答:在AAS分析中,必须控制原子化温度在 一定的范围之内。温度太高,基态原子转 化为离子,无原子吸收,原子吸收原理失 效。
6. 石墨炉原子化法的工作原理是什么?与火焰
原子化法相比较,有什么优缺点?为什么?
答:石墨炉原子化法的工作原理是在一根石墨管两端加上电压, 当电流通过时,石墨管产生高温使管内的试样被干燥、灰化 和原子化;为保证石墨管不被空气所氧化,使用时必须通入 惰性气体进行保护。 石墨炉原子化法的优点是:
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