2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——金屬離子的分析及檢測(cè)方法考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列金屬離子中，其水合離子穩(wěn)定性隨原子序數(shù)增大而明顯增強(qiáng)的是（）。A.Na?,K?,Rb?,Cs?B.Mg2?,Ca2?,Sr2?,Ba2?C.Sc3?,Y3?,La3?,Lu3?D.Fe2?,Co2?,Ni2?,Cu2?2.在pH=9的條件下，下列哪種離子易于生成氫氧化物沉淀？（）A.Ca2?B.Al3?C.Zn2?D.Ba2?3.下列關(guān)于溶劑萃取分離的說法中，錯(cuò)誤的是（）。A.萃取過程是基于萃取劑與金屬離子在兩相間分配系數(shù)的差異。B.萃取選擇性主要取決于金屬離子與萃取劑形成的配合物的穩(wěn)定性。C.增大兩相接觸面積能提高萃取效率。D.溶劑萃取法適用于所有金屬離子的分離。4.下列哪種分析方法屬于原子吸收光譜法的火焰法測(cè)定？（）A.ICP-OESB.AFS（氫化物法）C.FAASD.ICP-MS5.比爾-朗伯定律描述的是（）。A.溶液顏色與濃度的關(guān)系B.光通過溶液的透射比與濃度的關(guān)系C.光通過溶液的吸光度與濃度的關(guān)系D.溶液顏色與波長(zhǎng)的關(guān)系6.在進(jìn)行金屬離子分光光度法測(cè)定時(shí)，選擇合適波長(zhǎng)的依據(jù)主要是（）。A.該波長(zhǎng)下儀器的檢出限最低B.該波長(zhǎng)下溶劑和試劑的吸收干擾最小C.該波長(zhǎng)下待測(cè)金屬離子濃度最高D.該波長(zhǎng)下背景干擾最大7.下列哪種方法常用于測(cè)定易揮發(fā)的金屬元素？（）A.火焰原子吸收光譜法B.石墨爐原子吸收光譜法C.原子熒光光譜法（氫化物法）D.分光光度法8.使用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定金屬離子時(shí)，若加入的金屬離子略過量，則滴定突躍（）。A.變大B.變小C.不變D.消失9.電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）的主要優(yōu)點(diǎn)是（）。A.精密度高B.檢出限低C.可同時(shí)測(cè)定多種元素D.操作簡(jiǎn)單10.在資源化學(xué)領(lǐng)域，測(cè)定礦石中痕量貴金屬（如Au,Pt）時(shí)，常選用哪種方法？（）A.火焰原子吸收光譜法B.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法C.電感耦合等離子體質(zhì)譜法D.紫外-可見分光光度法二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.金屬離子M3?的水合離子[M(H?O)?]3?發(fā)生水解，其第一步水解反應(yīng)為__________。2.溶劑萃取法中，為了提高萃取效率，通常需要選擇__________的萃取劑。3.原子吸收光譜法是基于測(cè)量處于__________狀態(tài)的基態(tài)原子對(duì)特定波長(zhǎng)輻射的__________來定量分析金屬元素。4.在分光光度法測(cè)定中，為了消除溶液顏色對(duì)測(cè)定的影響，常采用__________法。5.EDTA在pH=10時(shí)主要以__________形式存在，它能與多數(shù)______________金屬離子形成穩(wěn)定的1:1水溶性配合物。6.火焰原子吸收光譜法中，影響原子化效率的因素主要有__________、__________和燃燒器狀態(tài)。7.原子熒光光譜法（AFS）測(cè)量的是原子蒸氣在激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)發(fā)射的__________，其強(qiáng)度與待測(cè)原子濃度成正比。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述影響金屬離子水合離子穩(wěn)定性的主要因素。2.簡(jiǎn)述離子交換分離法的基本原理及其主要應(yīng)用。3.簡(jiǎn)述火焰原子吸收光譜法（FAAS）和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-OES）在測(cè)定金屬離子方面的主要區(qū)別。4.簡(jiǎn)述使用分光光度法測(cè)定某金屬離子濃度時(shí)，需要控制哪些主要條件以獲得準(zhǔn)確結(jié)果。四、計(jì)算題（每題7分，共14分）1.某金屬離子M2?能與配位劑A形成1:1配合物MA，其穩(wěn)定常數(shù)為Kf=1.0×1013。計(jì)算當(dāng)游離的金屬離子M2?濃度為1.0×10??mol/L時(shí)，溶液中配合物MA的濃度是多少？（假設(shè)配合物MA和游離離子M2?的總濃度約為0.01mol/L）2.用0.01000mol/L的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定含Ca2?的試液，消耗EDTA溶液25.00mL。另取20.00mL試液，加入過量NH?Cl-KCl緩沖溶液調(diào)節(jié)pH=10，然后用0.01000mol/L的鈣指示劑滴定，消耗EDTA溶液8.50mL。計(jì)算試液中Ca2?的濃度（mol/L）。五、論述題（10分）試述選擇合適的金屬離子分析方法時(shí)，需要考慮哪些主要因素？并以測(cè)定某礦石樣品中的Cu2?和Zn2?為例，簡(jiǎn)述可能的測(cè)定方案及選擇理由。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.D4.C5.C6.B7.C8.A9.B10.C二、填空題1.M3?+H?O?[M(OH)?(H?O)?]2?+2H?2.高選擇性（或?qū)δ繕?biāo)離子萃取率高，對(duì)干擾離子萃取率低）3.基態(tài)；吸收4.空白（或?qū)φ眨?.Y??；多數(shù)（或大多數(shù)）6.火焰類型；燃?xì)夂椭細(xì)饬髁?.熒光；原子三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：分析影響水合離子穩(wěn)定性的主要因素，通常從離子自身性質(zhì)和溶劑性質(zhì)兩方面考慮。離子自身性質(zhì)包括離子電荷、離子半徑、電子層結(jié)構(gòu)（特別是d電子數(shù)）。電荷越高、半徑越小（電荷密度越大）、d軌道電子排布對(duì)穩(wěn)定性有特殊影響（如高自旋/低自旋狀態(tài)），水合離子越穩(wěn)定。溶劑性質(zhì)主要是溶劑的極性和介電常數(shù)，極性強(qiáng)的溶劑有利于水合離子的形成。答案要點(diǎn)：離子電荷越高，水合離子越穩(wěn)定；離子半徑越?。姾擅芏仍酱螅想x子越穩(wěn)定；離子的電子層結(jié)構(gòu)（如d電子排布）影響水合離子穩(wěn)定性；溶劑極性越強(qiáng)，越有利于水合離子形成。2.解析思路：離子交換分離法的核心是利用離子交換劑（樹脂或無(wú)機(jī)交換劑）上的可交換離子與溶液中的目標(biāo)離子發(fā)生交換反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)分離。基本原理是離子交換等溫線，交換過程受平衡常數(shù)、離子濃度、pH等因素影響。主要應(yīng)用包括：分離和提純稀有金屬、分離放射性離子、水質(zhì)軟化、離子測(cè)定（容量法）等。答案要點(diǎn)：利用離子交換劑上的可交換離子與溶液中的目標(biāo)離子發(fā)生交換反應(yīng)實(shí)現(xiàn)分離；基于離子交換平衡原理；主要應(yīng)用有稀有金屬分離提純、水質(zhì)軟化、離子測(cè)定等。3.解析思路：FAAS和ICP-OES都是基于原子發(fā)射光譜法原理測(cè)定金屬元素，但激發(fā)源不同。FAAS使用火焰作為激發(fā)光源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但火焰溫度相對(duì)較低（通常2000-3000K），適用于大部分金屬離子，但易受化學(xué)干擾和背景吸收影響，且只能進(jìn)行單元素同時(shí)測(cè)定。ICP-OES使用高頻電感耦合產(chǎn)生的高溫等離子體（可達(dá)6000-10000K）作為激發(fā)光源，溫度高，原子化效率高，干擾少，精密度和檢出限高，可同時(shí)測(cè)定多種元素，但儀器成本高，耗氣量大。答案要點(diǎn)：激發(fā)光源不同（火焰vs等離子體）；火焰溫度低（~2000-3000K），ICP溫度高（~6000-10000K）；原子化效率、干擾情況、精密度、檢出限、可否多元素同時(shí)測(cè)定等方面的差異。4.解析思路：分光光度法測(cè)定金屬離子濃度時(shí)，為了獲得準(zhǔn)確結(jié)果，需要嚴(yán)格控制條件。主要包括：選擇合適的分析波長(zhǎng)（最大吸收波長(zhǎng)，盡量避開水溶性和試劑吸收及背景干擾）；保證溶液中待測(cè)離子與顯色劑反應(yīng)完全并達(dá)到平衡；控制溶液的pH（影響離子形態(tài)和配合物穩(wěn)定性）；控制溫度（影響反應(yīng)速率和平衡常數(shù)）；使用空白溶液校正儀器的零點(diǎn)；選擇合適的比色皿和光程；確保樣品穩(wěn)定，避免揮發(fā)或沉淀?yè)p失。答案要點(diǎn)：選擇合適測(cè)定波長(zhǎng)；保證反應(yīng)完全；控制溶液pH；控制溫度；使用空白校正；選擇合適的比色皿；保證樣品穩(wěn)定。四、計(jì)算題1.解析思路：根據(jù)配合物穩(wěn)定常數(shù)表達(dá)式Kf=[MA]/[M2?][A]，可以推導(dǎo)出[MA]=Kf×[M2?][A]。因?yàn)樾纬膳浜衔锴昂螅饘匐x子和配體的總濃度基本不變，可以假設(shè)游離的配體濃度[A]近似等于總濃度減去形成的配合物濃度。當(dāng)[MA]遠(yuǎn)小于[M2?]和[A]時(shí)，[A]≈總濃度。代入數(shù)據(jù)計(jì)算即可。計(jì)算：[MA]=Kf×[M2?]×(總濃度-[MA])≈Kf×[M2?]×總濃度[MA]≈(1.0×1013)×(1.0×10??mol/L)×0.01mol/L=1.0×10?mol/L2.解析思路：首先計(jì)算20.00mL試液中Ca2?的摩爾數(shù)。因?yàn)榈味ㄏ腅DTA8.50mL，所以n(Ca2?)=n(EDTA)=C(EDTA)×V(EDTA)=0.01000mol/L×8.50mL/1000mL/L=8.50×10??mol。這8.50×10??molCa2?來自20.00mL試液。因此，原試液中Ca2?的總摩爾數(shù)為8.50×10??mol×(25.00mL/20.00mL)=1.0625×10?3mol?？傇囈后w積為100.00mL，所以Ca2?濃度C(Ca2?)=n(Ca2?)/V(試液)=1.0625×10?3mol/0.1000L=0.010625mol/L。五、論述題解析思路：選擇分析方法需考慮：待測(cè)物性質(zhì)（濃度、形態(tài)、干擾離子）；分析要求（準(zhǔn)確度、精密度、檢出限、速度、成本）；樣品基質(zhì)復(fù)雜度；操作簡(jiǎn)便性；環(huán)境與安全因素。測(cè)定礦石中的Cu2?和Zn2?，需考慮兩者性質(zhì)相似但離子半徑Cu2?<Zn2?，易形