仪器分析习题解答.docx

1、分析化学（仪器分析部分）（第三版）部分答案主编：曾泳淮高等教育出版社目录第 2 章光学分析法导论 .3第 3 章原子发射光谱法 .7第 4 章原子吸收光谱法 .10第 5 章紫外-可见吸收光谱法 .18第 6 章红外光谱法 .22第 7 章分子发光分析法 .25第 8 章核磁共振波谱法 .29第 9 章电分析化学法导论 .34第 10 章电位分析法 .36第 11 章电解与库仑分析法 .41第 12 章伏安法与极谱法 .44第 13 章电分析化学的新进展 .47第 14 章色谱分析法导论 .48第 15 章气相色谱法 .55第 16 章高效液相色谱法 .58第 17 章质谱法 .64Conte

2、nt第 18 章其他仪器分析法 .68第 2 章光学分析法导论【2-1】 解释下列名词。（1）原子光谱和分子光谱 （2）发射光谱和吸收光谱（3）闪耀光栅和闪耀波长 （4）光谱通带答：（1）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。（2）发射光谱：原来处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。（3）闪耀光栅：当光栅刻划成锯齿形的线槽断面时，光栅的光能量便集中在预定的方向上，即某一光谱级上。从这个方向探测时，光谱的强度最大，这种现象称为

3、闪耀，这种光栅称为闪耀光栅。闪耀波长：在这样刻成的闪耀光栅中，起衍射作用的槽面是个光滑的平面，它与光栅的表面一夹角，称为闪耀角。最大光强度所对应的波长，称为闪耀波长。（4）光谱通带：仪器出射狭缝所能通过的谱线宽度。【2-2】 简述棱镜和光栅的分光原理。【2-3】 简述光电倍增管工作原理。答：光电倍增管工作原理：1）光子透过入射窗口入射在光电阴极 K 上。2）光电阴极电子受光子激发，离开表面发射到真空中。3）光电子通过电子加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极 D1 上，倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子，入射电子经 N 级倍增极倍增后光电子就放大 N 次方倍。4）经过倍增后的二次电子由

4、阳极 P 收集起来，形成阳极光电流，在负载 RL 上产生信号电压。【2-4】 何谓多道型检测器？试述多道型检测器光电二极管阵列、电荷耦合器件和电荷注入器件三者在基本组成和功能方面的共同点。【2-5】 请按能量递增和波长递增的顺序，分别排列下列电磁辐射区：红外，无线电波，可见光，紫外光，X 射线，微波。答：能量递增顺序：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X 射线。波长递增顺序：X 射线、紫外光、可见光、红外线、微波、无线电波。【2-6】 计算下列电磁辐射的频率和波数。（1）波长为 0.9nm 的单色 X 射线；（2）589.0nm 的钠 D 线；（3）12.6m 的红外吸收峰；（4）波长为

5、 200cm 的微波辐射。答：由公式 ， 得：cv1（1） ，101773.39Hz 7171.00.9cm（2） ，10147.5.958vz 417.58.1c（3） ，10134.2.86vHz 214.902.6cm（4） ，z8105.2. 315.0c【2-7】 以焦耳（J）和电子伏特（ eV）为单位计算题 2-6 中各种光子的能量。答：由公式 ，得：Eh（1） 34171636.10.2.0.90JeV（2） 341419.5.93.2.E（3） 341026.102.8.5.86JeV（4） 34 267.9.4.1E【2-8】 填表跃迁能量频率/HzJ eV cm-1光谱区

6、光学分析法2.510148.010-272.52500答：跃迁能量频率/HzJ eV cm-1光谱区 光学分析法2.51014 1.710-19 1.0 8.3103 近红外光区1.2107 8.010-27 5.010-8 4.010-4 射频 核磁共振波谱法频率 /Hz跃迁能量光谱区 光学分析法6.0 4.0 2.5 2.0 可见光区 可见风光光度法7.5 5.0 0.3 2500 中红外光区 红外光谱法【2-9】 某平面反射式衍射光栅每毫米刻槽数为 1750 条，平行光束的入射角为 48.2。计算在-11.2 方向上的衍射光的波长。解：根据光栅公式： sind610sin48.2+i(1

7、.)=75（一级）3.m【2-10】 某光谱仪能分辨位于 207.3nm 及 215.1nm 的相邻两条谱线，计算仪器的分辨率。如果要求两条谱线在焦面上分离达 2.5mm，计算该仪器的线色散率及倒线色散率。解：分辨率 207.3nm+15./2=7.1-R（ ）线色散率 -1.0.3nm215n-7LdlD倒线色散率 -1-1.0.3mL【2-11】 若光栅的宽度为 60mm，总刻线度为 1500 条/mm，计算：（1）此光栅的理论分辨率；（2）能否将铁的 310.0671nm，310.0369nm 和 309.997nm 的三条谱线分开？解：（1）光栅理论分辨率 60m15/=90RkN条（

8、2）能，过程略。【2-12】 有一垂直对称式光栅摄谱仪，装一块 1200 条/mm 刻线的光栅，其宽度为 5.0cm，闪耀角为 20，试计算：（1）在第一级光谱中，该光栅的理论分辨率；（2）当入射光沿槽面法线 入射时，其闪耀波长 。N 1b（ ）解：（1）分辨率 12056Rk（2） =570nm，过程略。1b（ ）【2-13】 若用刻痕密度为 2000 条/mm 的光栅，分辨 460.20nm 和 460.30nm 处的两条 Li 发射线。试计算（1）分辨率；（2）光栅的大小。解：（1）分辨率 ；3(460.2nm+.302=4.610-R） /（2）光栅的总刻痕数 33.1.6Nn光栅的大

9、小，即宽度为 3 114.00.cm0.23c2Wd【2-14】 若 为衍射光波长， 为光栅总宽度。试证明光栅理论分辨率的最大极限值为 。 W证明：根据光栅方程： 可得， 最大值为 2，故 最小为：dsincoksincod2k 。21WRkNKk【2-15】 写出下列各种跃迁所需的能量范围（ eV）。（1）原子内层电子跃迁 (0.110nm)；（2）原子外层电子跃迁 (10780nm)；（3）分子的价电子跃迁(1.250.06m)；（4）分子振动能级的跃迁(251.25m)；（5）分子转动能级的跃迁(25025m)。解：由 计算得Ehv（1） eV2.051.（2）1.6 eV2.（3）1.

10、020.7 eV （4） 1.0 eV2510（5） eV32第 3 章原子发射光谱法【3-1】 原子光谱是如何产生的？答：原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，能量以电磁辐射的形式发射出去，【3-2】 什么叫激发能和电离能？答：原子从基态跃迁到发射该谱线的激发态所需要的能量，称为该谱线的激发能。电离能是基态的气态原子失去电子变为气态阳离子（即电离），必须克服核电荷对电子的引力而所需要的能量。【3-3】 什么是共振线？答：原子受到外界能量激发时,其外层电子从基态跃迁到激发态所产生的吸收线称为共振吸收线,简称共振线。外层电子由激发态直接跃迁到基态时所辐射的谱线称为共振发射线,也简称为共振线。【3-4】 描述一个电子能态的 4 个量子数是哪些？【3-5】 电子数为 33 的 As，其电子组态是什么？【3-6】 在高能态 40000cm-1 与低能态 15000cm-1 间跃迁的相应波长为多少？高能态 6eV 与低能态 3eV 间跃迁的波长为多少？