《仪器分析》作业参考答案第2章 光谱分析法导论2-1 光谱仪一般由几部分组成？它们的作用分别是什么？ 参考答案：（1）稳定的光源系统—提供足够的能量使试样蒸发、原子化、激发，产生光谱； （2）试样引入系统（3）波长选择系统（单色器、滤光片）—将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带； （4）检测系统—是将光辐射信号转换为可量化输出的信号； （5）信号处理或读出系统—在显示器上显示转化信号。
2-2 单色器由几部分组成，它们的作用分别是什么？ 参考答案：（1）入射狭缝—限制杂散光进入；（2）准直装置—使光束成平行光线传播，常采用透镜或反射镜； （3）色散装置—将复合光分解为单色光；（4）聚焦透镜或凹面反射镜—使单色光在单色器的出口曲面上成像； （5）出射狭缝—将额定波长范围的光射出单色器。
2-5 对下列单位进行换算：（1）150pm Z 射线的波数（cm －1） （2）Li 的670.7nm 谱线的频率（Hz ）（3）3300 cm －1波数对应的波长（nm ） （4）Na 的588.995nm 谱线相应的能量（eV ） 参考答案：（1）171101067.61015011---⨯=⨯==cm cm λσ （2）)(1047.4)(107.670100.314710Hz Hz c⨯=⨯⨯==-λν （3）)(3030)(1003.3)(3300114nm cm cm =⨯===-νλ （4）)(1.2)(10602.110995.588100.310625.6199834eV eV ch E =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---λ 2-6 下列种类型跃迁所涉及的能量（eV ）范围各是多少？（1）原子内层电子跃迁； （4）分子振动能级跃迁； （2）原子外层电子跃迁； （5）分子转动能级跃迁； （3）分子的电子跃迁 参考答案跃迁类型 波长范围 能量范围/eV 原子内层电子跃迁 10－1 ～ 10nm 1.26×106 ～1.2×102原子外层电子跃迁 200 ～ 750nm 6～1.7 分子的电子跃迁 200 ～ 750nm 6～1.7 分子振动能级跃迁 0.75 ～ 50μm 1.7～0.02 分子转动能级跃迁50 ～ 1000μm2×10－2～4×10－7第10章 吸光光度法（上册）2、某试液用2cm 吸收池测量时，T=60%。
若改用1cm 或3cm 吸收池，T 及A 等于多少？ 参考答案：因所用试液未变，即εc 为常数。
而A 2cm = －lgT = －lg0.60 = 0.222 根据 A = －lgT =εbc 知111.0222.0212211=⨯==cm cm cm cm A b b A lgT 1cm = －0.111 T 1cm = 77% 333.0222.0232233=⨯==cm cm cm cm A b b A lgT 1cm = －0.333 T 1cm = 46%6、配制一系列溶液，其中Fe 2+含量相同（各加入7.12×10－4mol·L －1Fe 2+溶液2.00mL ），分别加入不同体积的7.12×10－4mol·L －1的邻二氮菲(Phen)溶液，稀释至25mL ，后用1cm 吸收池在510nm 处测得吸光度如下：Phen 溶液的体积V /mL 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 8.00 10.00 12.00 A0.2400.3600.4800.5930.7000.7200.7200.720求络合物的组成。
参考答案：以Phen 体积为横坐标，A 为纵坐标作图。
0.20.40.60.824681012V/mLA从图形可知，在Phen 溶液的体积为6.00mL 时，图形有明显的转折，转折点对应的Fe 2+与Phen 的浓度比为1∶3，所以Fe 2+与Phen 络合物的组成比为1∶3，即形成络合物组成为Fe(Phen)32+。
7、1.0×10－3 mol·L －1的K 2Cr 2O 7溶液在波长450 nm 和530 nm 处的吸光度A 分别为0.200和0.050。
1.0×10－4mol·L －1的KMnO 4溶液在450nm 处无吸收，在530nm 处的吸光度为0.420。
今测得某K 2Cr 2O 7和KMnO 4的混合溶液在450nm 和530nm 处的吸光度分别为0.380和0.710。
试计算该混合溶液中K 2Cr 2O 7和KMnO 4的浓度。
假设吸收池厚度为10mm 。
参考答案：对于K 2Cr 2O 7：113450450200100.11200.0722---⋅⋅=⨯⨯==cm mol L bc A O Cr K ε11353053050100.11050.0722---⋅⋅=⨯⨯==cmmol L bc A O Cr K ε 对于KmnO 4：1134'530'530102.4100.11420.04---⋅⋅⨯=⨯⨯==cm mol L bc A KMnO ε对于混合溶液，因各物质的吸光度具有加和性，由题意得： 77227221102.4150710.01200380.03KMnO O Cr K O Cr K c c c ⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯⨯=所以14131046.1109.17722----⋅⨯=⋅⨯=Lmol c L mol c KMnO O Cr K9、以示差吸光光度法测定KMnO 4溶液的浓度，以含锰10.0mg·mL －1的标准溶液作参比溶液，其对水的透射比为T = 20%，并以此调节透射比为100%，此时测得未知浓度KMnO 4溶液的透射比T x = 40.0%，计算KMnO 4的质量浓度。
参考答案：以水作参比时，标准溶液的吸光度A s 为 A s =－lgT =－lg 0.200 = 0.699 示差法测定时，试液的吸光度A x 为A x =－lgT x =－lg 0.400 = 0.398设标准溶液中锰浓度为c x ，试液与标准溶液中锰的浓度差为⊿c ，则sxs A A c c =∆ 所以169.5699.0398.00.10-⋅=⨯==∆mL mg A A c c s x s 则KMnO 4的质量浓度为c x = c s +⊿c = 10.0 + 5.69 = 15.7mg·mL －1第9章 紫外可见吸光光度法9-1 有机化合物分子的电子跃迁有哪几种类型？哪些类型的跃迁能在紫外-可见吸收光谱中反映出来？参考答案：有机化合物可能的跃有：σ→σ*、σ→π*、π→σ*、n →σ*、π→π*、n →π*。
在紫外-可见吸收光谱中反映出来的跃迁类型有：π→σ*、π→π*、n →π*及电荷转移跃迁。
9-9 单光束、双光束、双波长分光光度计在光路设计上有什么不同？这几种类型的仪器分别由哪几大部件组成？参考答案：（1）单光束分光光度计：经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行吸光度的测定；（2）双波长分光光度计：由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，得到两束不同波长（λ1和λ2）的单色光，利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池；（3）双光束分光光度计：在单色器的后面放置切光器，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。
三种分析仪器均由：光源、单色器、试样池（吸收池）、检测器和信号指示系统五部分组成。
9-16 已知亚异丙基丙酮(CH 3)2C=CHCOCH 3在各种溶剂中实现n →π*跃迁的紫外光谱特征如下：溶剂 环已烷 乙醇 甲醇 水 λmax /nm 335 320 312 300εmax /(L·mol －1·cm －1) 25 93 93 112假定这些光谱的移动全部由与溶剂分子生成氢键所产生，试计算在各种极性溶剂中氢键的强度（kJ·mol －1）。
参考答案：由于亚异丙基丙酮在极性溶剂中程度时，其中C=O 的π电子可以与溶剂分子形成氢键，当n 电子实现n →π*跃迁时，氢键也随之断裂。
吸收波长（335nm ）的部分能量是用来破坏氢键，而在非极性溶液中，未形成氢键，也就无需破坏氢键，它所相应的能量全部用来实现跃迁。
因此，在两种溶液中所需能量的差值相当于形成氢键的强度。
所以，1mol 的亚异丙基丙酮在溶剂中的能量和氢键强度分别为：溶剂 环已烷 乙醇 甲醇 水能量/kJ·mol －1 λhcE =356.89 373.62 383.33 398.67 氢键强度/ kJ·mol －1 E i －E 环已烷16.7326.4441.78第4章 原子吸收光谱法4-4 简述原子吸收光谱法进行定量分析的依据及其定量分析的特点。
参考答案：在一定的浓度范围和一定的火焰宽度条件下，当采用锐线光源时，溶液的吸光度与待测元素浓度成正比关系。
这就是原子吸收光谱定量分析的依据。
常用两种方法进行定量分析：（1）标准曲线法：该方法简便、快速，但仅适用于组成简单的试样。
（2）标准加入法：该方法适用于试样组分未知的情况，不适合于曲线斜率过小的情况。
4-5 原子谱线变宽的主要因素有哪些？对原子吸收光谱分析有什么影响？参考答案：其主要因素影响分别如下：① 自然宽度：原子吸收线的自然宽度与激发态的平均寿命有关，激发态的原子寿命越长，则吸收线的自然宽度越窄，其平均寿命约为10－8s 数量级，一般来说，其自然宽度为10－5nm 数量级；② 多普勒变宽：是由于原子无规则的热运动而产生的，故又称为热变宽。
多普勒变宽随着原子与光源相对运动的方向而变化，基态原子向着光源运动时，它将吸收较长波长的光，反之，原子离开光源方向运动时，它将吸收较短波长的光，由于原子无规则的热运动将导致吸收张变宽，多普勒变宽的程度大约为10－4～10－3nm ，原子化温度越高，多普勒变宽越严重；③ 洛仑兹变宽：被测原子与其他原子或分子相互碰撞，使其基态能级稍有变化，从而导致吸收线变宽；④ 霍尔兹马克变宽：被测元素激发态原子自身的相互碰撞而引起的变宽； ⑤ 场致变宽：⑥ 自吸变宽：谱线变宽将使吸光度下降，使测定结果偏小。
4-6 画出原子吸收分光光度计的结构框图，并简要叙述原子吸收分光光度计的工作原理。
参考答案：结构框图如下所示：工作原理：锐线光源发射出待测元素特征谱线被原子化器中待测元素原子核外层电子吸收后，经光学系统中的单色器，将特征谱线与原子化器过程中产生的复合光谱分散分离后，检测系统将特征谱线强度信号转换成电信号，通过模/数转换器转换成数字信号，计算机光谱工作站对数字信号进行采集、处理与显示，并对分光光度计各系统进行自动控制。