仪器分析》习题解答(第四版)

《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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
3
4
13.5 13.0 14.8 14.8
5 14.5
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）
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。
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。
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。
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：
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.
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）。
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。
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。
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。
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。
（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
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。
( 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。
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
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。
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
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。
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
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。