仪器分析练习习题集--完成

绪论及发射光谱法

一、选择题：

1．下面四个电磁波谱区，能量最小的是(C) A X-射线 B 红外线 C 无线电波 D 微波 2．原子发射光谱的产生是由于(B)

A 原子的次外层电子在不同能态之间的跃迁 B 原子的外层电子在不同能态之间的跃迁

C 原子的次外层电子的振动和转动能级之间的跃迁 D 原子的次外层电子在不同振动能级之间的跃迁 3．某光栅的适用波长范围为600~200nm，因此中心波长为460nm的一级光谱线。将与其发生重叠的光谱线是(A ) A 230nm的二级线 B 460nm 的二级线 C 115nm的四级线 D 除460nm的一级线外该范围内的所有谱线。 4．用发射光谱测定某材料中的Cu元素时，得铜的某谱线的黑度值(以毫米标尺表示)为SCu = 612，而铁的某条谱线的黑度值SFe = 609，其时谱线的反衬度为2.0，由此可知该分析线对的强度比是 (A) A 31.6 B 1.01 C 500 D 25.4

5．原子发射光谱分析中，所用的激发光源为：(A)

A 交流或直流电弧 B 空心阴极灯 C 硅碳棒 D 镍铬丝灯

6．从谱线和原子结构的关系可知，下列元素中发射光谱谱线数目最少的是(A) A 钠 B 镁 C 铝 D 铁 7．用摄谱法进行光谱定性分析时应选用的条件是 ( D )

A 大电流，试样烧完 B 大电流，试样不烧完 C 小电流，试样烧完 D 先小电流，后大电流至试样烧完 8．谱线强度与激发温度之间的关系为(B)

A 温度愈高，谱线愈强 B 在某一温度下，谱线最强 C 温度愈低，谱线愈强 D 温度对谱线强度影响不大。 9．原子发射光谱进行定量分析的方法是 (C) A 比较法 B 谱线呈现法 C 内标法 D 标准加入法 10．原子发射光谱对矿石样品进行定性分析，一般选用下列那种光源作为激发光源(B) A 交流电弧 B 直流电弧 C 高压电火花 D 等离子体光源

11．在原子发射光谱分析法中，选择激发电位相近的分析线对是为了(C) A 减少基体效应 B 提高激发几率 C 消除弧温影响 D 降低光谱背景

12．光量子的能量正比与辐射的 (A) A 波数 B 波长C 传播速度D 周期

13．下列四个电磁波谱区，波数最大的为(A) A X-射线 B 红外区 C 无线电波 D紫外-可见区 14．频率可用下列哪种方法表示(B) A ?/c B c? C 1/? D c/? 15．下列光学分析法中，哪种方法不属于光谱法(C)

A 核磁共振波谱法 B 拉曼分析 C X-射线衍射法 D 化学发光

16．摄谱法中，波长每隔100?的间隔距离，感光板上光谱在用光栅单色器时其间隔距离(D)

A 随波长的减少而减少 B 随波长的增大而增加 C 随波长减少而增大 D 几乎不随波长的变化而变化 17．下列有关原子发射光谱分析法的叙述不正确的是 ( C )

A 要判断某元素存在，至少应该有2~3条灵敏线 B 光谱线的自吸现象对发射光谱定量分析影响很大 C 分析线中必须包含着最后线 D 谱线的灵敏度标记数字越大，说明谱线越灵敏。 18．下列这些光谱定量分析的公式中，使内标法能在实际中得到应用的是 (D) A I = a cb B lgR = blgc + lg a C S = ?(lgH – lgHi) D ?S = ?( blgc + lg a)

19．在发射光谱分析中，当光束?射出谱线时，如果透过未受光作用部分的光强为I0，透过变黑部分谱线的光强I，谱线变黑处，透光度T=I/I0，则其黑度值相当于光电比色计上的(D) A I0/I B lg(I0/I) C lg(I/I0) D A

20．摄谱法中，波长每隔100?的间隔距离，感光板上光谱在用棱镜单色器时其间隔距离(C)

A 随波长的减少而减少 B 随波长的增大而增加 C 随波长减少而增大 D 几乎不随波长的变化而变化 21．对于易熔金属合金试样中的高含量元素进行定量分析时，最好选用哪种类型的光源进行激发样品(C) A 直流电弧 B 交流电弧 C 高压电火花 D 电感耦合等离子体 22 在原子发射光谱法中，光源的作用是(A)

A 提供试样蒸发和激发所需要的能量 B 产生紫外光 C 发射待测元素的特征谱线 D 产生足够强的散射光。 23．摄谱法中定量分析的依据是(D)

A 谱线强度与基态原子数目成正比 B 谱线黑度与基态原子数目成正比

1

C 分析线对的黑度差与元素的含量成正比 D 分析线对的黑度差与元素的含量的对数成正比

25．感光板的乳剂性曲线表示了下列哪两种参数之间的关系(A)A S~lgH B S~lgC C S~H D S~C 26．在原子发射光谱的定性分析时，为要确定某元素的存在，要求检测到该元素的(B) A 一条谱线 B 2~5灵敏线 C 一条灵敏线 D 8~11条灵敏线 27．谱线的自吸现象是由于下述哪种因素引起的(C)

A 不同粒子之间的相互碰撞 B 外部电场的作用 C 同类低能态原子的吸收 D 外部磁场的作用 28．下述哪种光谱法是发射光谱法(B)

A 红外 分光光度法 B 荧光分光光度法 C 紫外-可见分光光度法 D 核磁共振波谱法 二、填空题：

1．将试样进行发射光谱分析的过程有A激发；B复合光分解；C跃迁；D检测；E蒸发；

按先后顺序排列应为 E?A?C?B?D

2．发射光谱定量分析的最基本的方法是 三标准试样法 ，当标准样品与被测试样组成相差很大时，为得到更好的分析结果，可采用 标准加入法 。

3．棱镜摄谱仪，结构主要由 照明系统 、 准光系统 、 色散系统 、 投影系统 、四个部分组成。

4．原子发射定性分析时，摄谱仪狭缝宜 小 ，原因是 保证有一定的分辨率，减少谱线间重叠干扰 ；而定量分析时，狭缝宜 大 ；原因是 保证有较大的光照度，提高谱线强度 。

5．以铁的光谱线作为波长的标尺是适宜的，一般将元素的灵敏线按波长位置标插在铁光谱图的相应位置上。这样制备的谱图称为 元素标准光谱图；此谱图上，标有 M II 或M I等符号，其中罗马字母I表示 原子线 ，II表示 一级离子线 。

6．等离子体光源(ICP)具有 检测限低 、 基体效应小、 线性范围宽 等优点，它的装置主要包括 高频发生器 、 等离子炬管 、 进样系统(雾化器)、等部分。

7．原子发射光谱定性分析的依据是：元素原子的特征射线，定量分析的依据是发射谱线的强度。

8．原子发射光谱分析中，激发光源的作用是蒸发、离解、原子化激发发射特征射线，常用的光源有直流电弧、交流电弧、高压电火花和电感耦合等离子体(ICP)等

9．乳剂特性曲线中，正常曝光部分直线的斜率，称为感光板的反衬度，光谱定性分析时，选用灵敏度高的感光板。

10．光学分析仪器中，常用的色散元件为棱镜或者光栅，它们的分光原理分别为：不同波长光在同一介质中的折射率不同、光的衍射和干涉。

11．原子发射光谱分析所使用的仪器装置通常包括光源、分光仪和检测器三个部分。

12．在原子发射光谱中，定性分析时，摄谱仪狭缝宜小(填大或者小)，原因是保证一定的分辨率，减少谱线之间的重叠干扰，而定量分析，狭缝宽度宜大(填大或小)，原因是保证较大的光照强度，提高谱线的谱线强度。 13．在原子发射光谱分析中，原子发射的特征谱线有原子线和离子线，电离度增大会产生原子线减弱，离子线增强。

三、简答题：

1．简述原子发射光谱产生的过程

解： 在一般情况下，原子处于最低能量状态(基态)，当原子在光源获得能量后，就会使外层的电子从基态或者低能量激发至高能态(激发态)，原子外层电子处于激发态时是不稳定的，寿命小于10–8s，当它从激发态跃迁回到基态或者低能态时将释放出多余能量，若此能量以光的形式出现，即得到原子发射光谱。 2．说明影响原子发射光谱分析中谱线强度的主要因素： 解：根据谱线强度公式Iij?gjg0Aijh?ijN0e?Ei/kT表明影响谱线强度的因素很多，有：

(1)．激发电位或者电离电位(Ei)，成负指数关系，Ei越大，强度越小； (2)．跃迁几率Aij，I与Aij成正比；

(3)．统计权重gi/g0，I与统计权重成正比；

(4)．激发温度T，T升高，I增大，但I与T关系是曲线关系。谱线各有最适合的激发温度，在此温度下，I最大； (5)．基态原子数目N0，I与N0成正比，由于基态原子数目由元素浓度c决定，所以在一定条件下，I与c成正比。

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3．简述原子发射光谱定性分析的原理，怎样选择摄谱法定性分析的主要工作条件？

解：因为元素原子结构不同。它们激发所产生的光谱也各不相同。因此，根据原子光谱中的元素特征谱线就可以确定试样中是否存在被检元素。光谱定性分析工作条件的选择如下：

(1)．光谱仪；一般选用中型摄谱仪，因为其分辨率较为适中，可以将欲测元素一次摄谱，便于检出。对于十分复杂的样品(谱线干扰严重)，可采用大型摄谱仪。

(2)．激发光源；采用直流电弧；因为直流电弧的阳极头温度很高，有利于试样蒸发，绝对灵敏度高。

(3)．电流控制；先用小电流(5~6A)，使易挥发的元素先蒸发；后用大电流(6~20A)，直至试样蒸发完毕，这样可以保证易挥发和难挥发元素都能很好地检出。

(4)．狭缝；采用较小的狭缝(5~7μm)，减小谱线的重叠干扰和提高分辨率。

(5)．运用哈特曼光栏；哈特曼光栏是一块多孔板，摄谱时移动它的位置，可以使铁光谱和不同试样的光谱分段摄在谱板上，而不至于改变相对位置。

4．什么叫元素的灵敏线、共振线、最后线？它们之间的有何联系？

解：灵敏线指一些激发电位低、跃迁几率大的谱线；共振线指具有最低激发电位的谱线；最后线指样品中被检定元素浓度逐渐减少时最后消失的谱线。一般灵敏线多是一些共振线，最后线就是最灵敏的谱线。 5．写出光谱定量分析的基本关系式，什么叫内标法？怎样选择内标元素及内标线？ 解：光谱定量分析的基本依据为：

I = a cb lgI = lga + blgc 式中的a、b在一定实验条件下为常数。内标法就是在被分析元素中选一根分析线，在内标元素中选择一条内标线，组成分析线对，测定分析线对的相对强度与被分析元素含量的关系来进行定量分析。 内标元素和内标线的选择原则为：

(1)内标元素含量必须固定，即在标样和试样中的含量必须相同； (2)内标元素和分析元素要有尽可能类似的蒸发特征；

(3)用原子线组成分析线对设计，要求两线的激发电位相近；

(4)若用照相板法测量谱线强度，要求组成分析线对的两条谱线的波长尽可能靠近； (5)分析线与内标线没有自吸或者自吸很小，且不受其它谱线的干扰。 6．分析下列试样应选用什么激发光源？为什么？ (1)、矿石矿物的定性、半定量分析； (2)、合金中的铜(~x%)；

(3)、钢中的锰(0.0x%~0.x%)；

(4)、污水中的铬、锰、钙、铁、钒、钛等(10 –6~x%)。

解：(1)、选用直流电弧。因为直流电弧的电极头温度高，有利于蒸发，而且它的激发能力已能满足一般元素激发的要求，样品又是矿石粉末；

(2)、选用电火花光源。因为其电弧瞬间温度很高，激发能量大，可以激发电离电位高的元素，且自吸小，适于高含量元素分析。一般可用于低熔点金属、合金、高含量元素、难激发元素分析；

(3)、选用交流电弧、因为交流电弧的电极头温度低，电弧温度高，稳定性好，易产生自吸。常用于金属、合金中低含量元素的定量分析。

(4)、选用ICP光源。因为ICP光源电极头温度低，电弧温度高，稳定性最好，自吸小，是分析液体试样的最佳光源，适于高、低、微含量金属和难于激发元素的分析测定。 7．何谓光谱缓冲剂？它在光谱定量分析中有何作用？

解：光谱缓冲剂是指在试样中加入能够稳定弧温，减少试样组成对谱线强度影响的一类物质。常用的缓冲剂有碱金属、碱土金属盐类、二氧化硅、氧化铜、碳粉等。其作用有：

(1)减小试样组成对电弧温度的影响，使弧焰温度稳定，可达到消除或者抑制试样组分对待测元素谱线强度的影响，提高测定准确度。

(2)当稀释剂稀释试样，减小试样与标样在组成及性质上的差别。

38．什么是乳剂特性曲线？它可分为几个部分？光谱定量分析需要利用哪一部分？为什么？

解：摄谱法是利用感光板来记录光谱的。乳剂特性曲线是感光板上感光层的黑度(S)与作用其上的曝光量(H)之间的关系曲线，S与H之间的关系是极其复杂的，一般不能用数学公式来完整表达。以S为纵坐标，H的对数为(lgH)为横坐标，可以绘制乳剂特性曲线。它可分为三个部分组成，即：曝光不足部分、曝光正常部分和曝光过量部分。

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在光谱定量分析中需要利用正常曝光部分，因为此部分S与lgH成线性关系，可以用简单的数学公式表示。S = ?(lgH – lgHi),其中：?为直线斜率，称为反衬度；Hi为感光板的惰延量，可从直线延长至横轴上的截距求得。 8．光栅和棱镜的分光原理有何不同？

解：棱镜分光原理是光的折射。由于不同波长的光有其不同的折射率而将不同波长的光分开。

光栅的分光是由于光的衍射和干涉的总效果。不同波长的光通过光栅各自有其对应的衍射角而分开。 9．光栅和棱镜都具有分光作用，它们产生的光谱特征有何区别？ 解：(1)光栅光谱为匀排光谱，而棱镜是非匀光谱；

(2)光栅光谱中各谱线的排列为由紫到红，而棱镜是由红到紫； (3)光栅光谱有谱级，级与级之间有重叠现象； (4)光栅适用的波长范围宽。 四、、计算题：

1．今有光栅刻线为每毫米1200条的光栅，当其闪耀角为10.370时，其一级闪耀波长和二级闪耀波长为多少？ 解：根据闪耀光栅公式：K? = 2dsin?，闪耀角?=10.370 d = 1/n = 1/1200 = 8.333?10–4mm = 833.3nm 所以一级闪耀波长? = 2?833.3?sin10.370 = 300nm 二级闪耀波长为?=2dsin?/2=300nm/2=150nm.

2. 若某摄谱仪刚刚可以分辨310.0305nm和309.9970nm的两条谱线，则用该摄谱仪可以分辨下列哪些谱线组？ (1) Si 251.61nm––––Zn251.58nm (2) Ni 337.56nm –––– Fe337.57nm (3) Mn 325.40nm–––––Fe325.395nm (4) Cr301.82nm––––– Ce301.88nm 解：该摄谱仪的分辨率为：R = ?/?? = 310.0138/0.0335 = 9254 (1)R1 = 251.61/0.03 = 8387 (2) R2 = 337.56/0.01=33757 (3) R3 = 325.40/0.005 = 65080 (4)R4 = 310.82/0.06 =5030

因此：(1)、(4)谱线组所要求的分辨率都比该摄谱仪的分辨率低，所以(1)、(4)组能够分辨出来。 3．某光栅光谱仪，光栅刻数为600条/mm，光栅面积为50?50mm2，试问： (1)：光栅的理论分辨率(一级光谱)是多少？

(2)：一级光谱中波长为310.030nm和310.066nm的双线能否分开？ 解：(1)R=K N=1?600?50=30000

(2)欲分开310.030nm和310.066nm的双线，要求分辨率为：R?=?/??=310.030/0.036=8612.4， 由于R?<30000，故可以分开。

4．某光栅摄谱仪，闪耀光栅刻数1200条/mm，一级波长闪耀波长为300nm，问光栅适用的一级波长范围？ 解：?(m)???(m?0.5)?300故为200~600nm

1?0.55．激发原子和分子中的价电子产生紫外和可见光谱需要激发能量为1.5~1.8eV，问其相应的波长范围是多少？(h = 6.63 ? 10 –34 J.S，1eV = 1.6 ? 10 –19 J)

解：当E = 1.5eV时，因为E = hc/?，故? = hc/E = 825.7nm 。同理当E = 1.8eV时，? = hc/E = 155.2nm。 故155.2 ~ 825.7nm

6．WDF-Y2型原子吸收分光光度计的光学参数如下：光栅刻数：1200条/mm，光栅面积：50?50mm2 倒线色散率：2nm/mm，狭缝宽度：0.05, 0.1, 0.2, 2mm 四档可调。试问： (1)：此仪器的一级光谱理论分辨率是多少？

(2)：欲将K404.4nm和K404.7nm两条谱线分开，所用狭缝宽度是多少？ 解：(1)R = ?/?? = m N = 1?1200?50 = 60000。

(2) W = D S 已知 D = 2nm/mm， K两线的波长分别为404.4nm和404.7nm，因此：S = W/D = 0.15mm。 因此狭缝宽度应为0.15mm。

原子吸收光谱法

一、选择题：

1．在原子吸收光谱分析中，是利用待测元素的哪种原子蒸气对特征谱线的吸收进行定量分析的(B)

A 处于激发态的原子蒸气 B 处于基态的原子蒸气 C 处于离子态的原子蒸气 D 处于化合态的原子蒸气

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2．描述原子谱线轮廓的特征参数是(D) A 中心频率 B 峰值吸收系数 C 半宽度 D 中心频率和半宽度 3．谱线的多普勒(Doppler)变宽，是由于下述何种原因产生的(A)

A 原子的无规则的热运动 B 原子之间的相互碰撞 C 激发态原子寿命有限 D 电磁场的影响 4．谱线的洛仑兹(Lorentz)变宽，是由于下述何种原因产生的(B)

A 原子的无规则的热运动 B 原子之间的相互碰撞 C 激发态原子寿命有限 D 电磁场的影响 5．在原子吸收光谱中，光源发射线的半宽度应(D)

A 略大于吸收线半宽度 B 等于吸收线半宽度 C 略小于吸收线半宽度 D 远小于吸收线半宽度 6．在原子吸收光谱中的背景吸收，对分析结果的影响是(A)

A 产生正误差 B 产生正、负误差不确定 C 产生负误差 D 没有影响 7．在原子吸收光谱中，测定铷(Rb)时，加入1%的钠盐的作用是(C)

A 减少背景 B 提高火焰温度C 减少铷的电离 D 提高铷离子(Rb+)的浓度 8．在原子吸收光谱法中，光源的作用是(C)

A 提供试样蒸发和激发所需要的能量 B 产生紫外光 C 发射待测元素的特征谱线 D 产生足够强的散射光 9．空心阴极灯中，对发射线的宽度影响的最大的因素是(C) A 阴极材料 B 填充的气体性质 C 灯电流 D 阳极材料 10．在原子吸收光谱法中，吸光度的最佳测量范围是(A) A 0.1~0.5 B 0.01~0.05 C 0.6~0.8 D 大于0.9

11．在原子吸收光谱法中，测定碳灰中微量的硅的含量，为了选择适宜的分析条件进行测试。当硅的浓度为5.0?g/ml时，测得在251.61 nm、251.43nm和251.92nm的吸光度分别为0.44, 0.044和0.022，应选择哪一条谱线分析可获得高的灵敏度(A)

A 251.61 nm B 251.43nm C 251.92nm D 灵敏度都一样 12．已知某仪器的倒线色散率为2.0nm/mm，若以镍Ni 232.0nm为分析线，测定试液中镍的含量，为了防止231.6nm线的干扰，则狭缝宽度应选择(B)

A 0.05mm B 0.1mm C 0.2mm D 0.5mm

13．单色器的倒线色散率为2nm/mm，狭缝的宽度为0.1mm，则光谱通带为(C) A 20nm B 2nm C 0.2nm D 0.05nm

14．在火焰原子化时，雾化效率一般可以达到(B)A 30% B 10% C 60% D 80%

15．在原子吸收光谱法中，检测器是(C) A 硒光电池 B 光电管 C 光电倍增管 D 感光板 16．在原子吸收光谱中，测定在原子化过程中容易形成氧化物的元素时，应选用(C) A 贫燃性火焰 B 化学计量焰 C 富燃性火焰 D 低温火焰 17．在原子吸收光谱法分析中，常用的光源有(B)

A 氘灯 B 空心阴极灯 C 电感耦合等离子体(ICP) D 直流或交流电弧。 18．下列有关原子吸收说法错误的是 (A C )

A 在原子吸收测定中，做到较高准确度的前提是保证100%的原子化效率；

B 背景吸收是一种宽带吸收，其中包括分子吸收、火焰气体吸收和光散射引起的损失 C 分析难于挥发的元素采用贫燃火焰较好；

D 背景吸收在原子吸收光谱分析中会使吸光度增加，导致分析结果偏高。

19．采用测量峰值吸收吸收系数的方法来代替测量积分吸收的方法必须满足的条件是(A C ) A 发射线的轮廓小于吸收线的轮廓；B 发射线的轮廓大于吸收线的轮廓

C 发射线的中心频率与吸收线的中心频率重合D发射线的中心频率小于吸收线的中心频率

20．在原子吸收光谱分析中，加入消电离剂可以抑制电离干扰。一般来说，消电离剂的电离电位 (B ) A 比待测元素高 B 比待测元素低 C 与待测元素相近 D 与待测元素相同 21．测定钾、钠和铁时，光谱通带应选择 ( A ) A 钾、钠选0.4nm，铁选0.1nm B 钾钠选0.1nm，铁选0.4nm C 钾钠铁均选择0.1nm D 钾钠铁君选择1.0nm 22．对于下列燃气和助燃气形成的火焰，其中温度最低和最高的分别为 (A)(D) A 氢气-空气 B 氢气-氧气 C 乙炔-空气 D 乙炔-一氧化二氮 23．非火焰原子吸收法的主要优点是 (D )

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