2025年大學(xué)《化學(xué)測(cè)量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——化學(xué)測(cè)量學(xué)與技術(shù)的光譜學(xué)原理考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填入括號(hào)內(nèi)，每題2分，共20分）1.當(dāng)一束平行單色光通過均勻、透明且非散射的溶液時(shí)，其透射光強(qiáng)度與溶液的下列哪個(gè)因素成正比？A.濃度B.波長(zhǎng)C.溶液體積D.光程長(zhǎng)度2.下列哪種光譜的產(chǎn)生主要與原子外層電子的躍遷有關(guān)？A.紫外-可見吸收光譜B.紅外吸收光譜C.原子吸收光譜D.核磁共振波譜3.在分子光譜中，吸收峰的出現(xiàn)通常對(duì)應(yīng)于分子哪類振動(dòng)形式？A.伸縮振動(dòng)B.彎曲振動(dòng)C.轉(zhuǎn)動(dòng)D.以上都是4.下列哪種儀器部件的主要作用是產(chǎn)生具有特定波長(zhǎng)范圍的光？A.單色器B.檢測(cè)器C.光源D.樣品池5.提高光譜儀的分辨率，主要可以通過以下哪種方式實(shí)現(xiàn)？A.增加光源強(qiáng)度B.使用更長(zhǎng)的光程C.提高色散元件（如光柵或棱鏡）的色散率D.降低檢測(cè)器噪聲6.原子吸收光譜法主要基于哪種物理原理？A.分子對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收B.原子外層電子受激發(fā)后對(duì)同種波長(zhǎng)光的吸收C.原子外層電子受激發(fā)后發(fā)射特征波長(zhǎng)光D.分子發(fā)射特征波長(zhǎng)光7.與紫外-可見光譜相比，紅外光譜主要用于區(qū)分哪種類型的化合物？A.具有不同顏色的化合物B.含有不同種類官能團(tuán)的化合物C.分子量不同的化合物D.含有不同原子序數(shù)原子的化合物8.在進(jìn)行紫外-可見分光光度法定量分析時(shí)，為了保證測(cè)量準(zhǔn)確度，應(yīng)選擇何種波長(zhǎng)的光？A.吸收峰強(qiáng)度最大的波長(zhǎng)B.吸收峰波長(zhǎng)處，但需保證吸光度在0.2-0.8之間C.物質(zhì)不透明的波長(zhǎng)D.光源發(fā)射強(qiáng)度最大的波長(zhǎng)9.熒光分析法的靈敏度通常比紫外-可見吸收光譜法高，其主要原因是什么？A.熒光物質(zhì)濃度通常更高B.發(fā)射光強(qiáng)度通常更強(qiáng)C.受光源強(qiáng)度影響較小D.分子內(nèi)轉(zhuǎn)換和系間竄越減少能量損失10.下列哪種因素不會(huì)影響比爾-朗伯定律的適用范圍？A.溶液濃度過高導(dǎo)致光散射B.儀器單色性差C.入射光波長(zhǎng)選擇不當(dāng)D.樣品池厚度均勻二、填空題（請(qǐng)將答案填入橫線處，每空2分，共20分）1.光譜分析法的理論基礎(chǔ)是物質(zhì)對(duì)輻射的選擇性______和吸收（或發(fā)射）強(qiáng)度與______成正比的關(guān)系。2.分子吸收紅外光后，會(huì)引起分子中原子間的______振動(dòng)和______振動(dòng)。3.原子吸收光譜法中，通常使用______燈作為銳線光源，以克服發(fā)射光譜的連續(xù)背景干擾。4.衡量光譜儀色散能力的物理量是______，衡量其分辨能力（區(qū)分最小波長(zhǎng)差）的物理量是______。5.紫外-可見分光光度計(jì)中，常用的光源有______和______。6.當(dāng)入射光通過溶液時(shí)，透射光強(qiáng)度I與入射光強(qiáng)度I?的關(guān)系式（比爾-朗伯定律）為______。7.能吸收可見光區(qū)域的特征光譜，主要來自于分子中______電子的躍遷。8.與原子吸收光譜相比，原子發(fā)射光譜法檢測(cè)限通常______，適用于______分析。9.在熒光分析中，發(fā)射光的波長(zhǎng)總是______吸收光的波長(zhǎng)。10.光譜儀的檢測(cè)器主要分為______和______兩大類。三、名詞解釋（請(qǐng)解釋下列名詞的含義，每題3分，共15分）1.透射比2.摩爾吸光系數(shù)3.色散4.檢測(cè)限5.熒光量子產(chǎn)率四、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題，每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述原子吸收光譜法與原子發(fā)射光譜法在基本原理、儀器結(jié)構(gòu)和主要應(yīng)用方面的主要區(qū)別。2.影響紫外-可見分光光度法定量分析準(zhǔn)確度的主要因素有哪些？如何減小這些因素的影響？3.簡(jiǎn)述紅外光譜法在有機(jī)物結(jié)構(gòu)鑒定中的作用，它可以提供哪些類型的信息？4.與傳統(tǒng)的光譜分析方法相比，熒光分析法和磷光分析法有哪些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)？五、計(jì)算題（請(qǐng)列出計(jì)算步驟，寫出公式和數(shù)值，每題6分，共12分）1.某溶液在波長(zhǎng)λ=450nm處的吸光度A=0.350，該波長(zhǎng)下該物質(zhì)的摩爾吸光系數(shù)ε=1.85×103L/(mol·cm)。計(jì)算該溶液的濃度（c）是多少mol/L？假設(shè)樣品池光程長(zhǎng)度b=1.00cm。2.某分析方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差s=0.008mg/L，測(cè)得某樣品的濃度為0.45mg/L。計(jì)算該樣品濃度測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）是多少？六、論述題（請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，全面、深入地回答下列問題，共13分）試述影響原子吸收光譜法測(cè)量靈敏度的因素，并分別提出提高靈敏度的主要措施。試卷答案一、選擇題1.A2.C3.D4.C5.C6.B7.B8.B9.D10.A二、填空題1.吸收/選擇吸收，濃度2.伸縮，彎曲3.空心陰極4.色散率，分辨率5.鹵素?zé)?，鎢燈/氘燈6.A=log(I?/I)7.π共軛8.低，常量/痕量9.長(zhǎng)10.光電倍增管，光電二極管三、名詞解釋1.透射比（T）：指透射光強(qiáng)度I與入射光強(qiáng)度I?的比值，T=I/I?。它表示光通過樣品后的透射程度。2.摩爾吸光系數(shù)（ε）：是光吸收系數(shù)m和摩爾濃度c的比值，ε=m/c。它是在單位濃度、單位光程長(zhǎng)度下物質(zhì)的吸光能力，是衡量物質(zhì)對(duì)光吸收能力大小的特征常數(shù)，數(shù)值越大，表示該物質(zhì)越易吸收光。3.色散：指光譜儀將混合光分解為各單一波長(zhǎng)成分（光譜）的能力。色散能力越強(qiáng)，不同波長(zhǎng)的光能被分得越開。4.檢測(cè)限（DL）：指分析方法能夠穩(wěn)定檢測(cè)到的最低濃度或最低量。通常定義為產(chǎn)生信號(hào)為空白值標(biāo)準(zhǔn)偏差三倍（3s）時(shí)對(duì)應(yīng)的濃度或量。5.熒光量子產(chǎn)率（Φf）：指分子吸收一個(gè)光子后，發(fā)射出熒光光子的概率。它衡量的是熒光效率，數(shù)值范圍在0到1之間，數(shù)值越大表示熒光效率越高。四、簡(jiǎn)答題1.原理：原子吸收光譜法基于基態(tài)原子對(duì)特定波長(zhǎng)輻射的吸收；原子發(fā)射光譜法基于激發(fā)態(tài)原子回到基態(tài)或較低激發(fā)態(tài)時(shí)發(fā)射特定波長(zhǎng)的輻射。儀器：原子吸收光譜法通常包含銳線光源（空心陰極燈）、原子化器（火焰或電熱）、單色器、檢測(cè)器；原子發(fā)射光譜法通常包含激發(fā)源（電感耦合等離子體ICP、火焰原子化器等）、單色器、檢測(cè)器。應(yīng)用：原子吸收光譜法主要用于金屬及類金屬元素的分析；原子發(fā)射光譜法主要用于各種元素（包括金屬、非金屬）的分析。2.主要影響因素：光源強(qiáng)度不穩(wěn)定、雜散光干擾、比色皿質(zhì)量與透光率不均勻或損壞、讀數(shù)誤差（儀器精度、視差）、樣品前處理不當(dāng)（引入干擾物質(zhì)或損失待測(cè)物）、溶液濃度過高或過低（超出線性范圍）。減小影響措施：使用穩(wěn)壓電源和背景校正功能穩(wěn)定光源強(qiáng)度和消除雜散光；選用質(zhì)量好的比色皿并配對(duì)使用，定期檢查透光率；選用高精度儀器，規(guī)范讀數(shù)方法（如雙讀數(shù)、零點(diǎn)校正）；嚴(yán)格控制樣品前處理過程；根據(jù)吸光度選擇合適的濃度范圍，必要時(shí)進(jìn)行稀釋或富集。3.紅外光譜法通過測(cè)量分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的吸收光譜來提供分子結(jié)構(gòu)信息。不同官能團(tuán)（如-OH、=C=O、-NH?、C=C等）有其特征的紅外吸收峰；分子對(duì)稱性影響其振動(dòng)是否具有紅外活性；官能團(tuán)的存在、相鄰基團(tuán)的影響以及分子內(nèi)氫鍵等都會(huì)導(dǎo)致吸收峰的位置（波數(shù)）發(fā)生偏移；通過紅外譜圖可以識(shí)別官能團(tuán)、判斷分子對(duì)稱性、推斷分子結(jié)構(gòu)、進(jìn)行化合物的鑒定和純度檢查。4.獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：靈敏度極高，遠(yuǎn)超過許多紫外-可見吸收光譜法；選擇性非常好，很多分子即使含有紫外-可見吸收基團(tuán)，但其熒光量子產(chǎn)率低，不易發(fā)生熒光，使得檢測(cè)干擾??；檢測(cè)對(duì)象廣泛，不僅包括具有強(qiáng)熒光的芳香族化合物、共軛體系化合物、某些金屬離子配合物，也包括通過激發(fā)態(tài)分子反應(yīng)（如氧化、加成）產(chǎn)生熒光的物質(zhì)；可用于動(dòng)態(tài)過程研究（如熒光壽命測(cè)量）、生物大分子分析（如DNA、蛋白質(zhì)構(gòu)象、結(jié)合動(dòng)力學(xué)）、環(huán)境監(jiān)測(cè)（水體中污染物檢測(cè)）等特殊領(lǐng)域。五、計(jì)算題1.解：根據(jù)比爾-朗伯定律A=εbc，可得c=A/(εb)c=0.350/(1.85×103L/(mol·cm)×1.00cm)c=0.350/1850mol/Lc=1.89×10??mol/L2.解：相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）=(標(biāo)準(zhǔn)偏差/測(cè)量值)×100%RSD=(0.008mg/L/0.45mg/L)×100%RSD=0.0178×100%RSD=1.78%六、論述題影響原子吸收光譜法測(cè)量靈敏度的因素主要有以下幾個(gè)方面，并對(duì)應(yīng)提出提高靈敏度的措施：1.光源發(fā)射強(qiáng)度：光源（通常是空心陰極燈）發(fā)射的待測(cè)元素特征輻射強(qiáng)度直接影響檢測(cè)信號(hào)的大小。發(fā)射強(qiáng)度越強(qiáng)，檢測(cè)信號(hào)越強(qiáng)，靈敏度越高。提高措施：選用性能優(yōu)良、匹配度高的空心陰極燈；保證燈工作在最佳電流（負(fù)反饋電流）附近；使用穩(wěn)壓電源和功率穩(wěn)定器；定期更換或激活空心陰極燈。2.原子化效率：原子化器將樣品中的待測(cè)元素轉(zhuǎn)化為基態(tài)氣態(tài)原子的效率是決定靈敏度的關(guān)鍵因素。原子化效率越高，基態(tài)原子濃度越高，吸收信號(hào)越強(qiáng)。提高措施：采用高效原子化器，如高溫火焰原子化器（選擇合適的火焰類型和燃?xì)?助燃?xì)獗壤┗蚋咝У碾姛崾珷t原子化（優(yōu)化石墨爐程序升溫參數(shù)、選擇合適的灰化溫度和時(shí)間、原子化溫度和時(shí)間、凈化溫度和時(shí)間）。電熱石墨爐原子化通常比火焰原子化靈敏度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。3.光程長(zhǎng)度：在其他條件不變的情況下，光通過原子蒸氣的路徑越長(zhǎng)，原子蒸氣對(duì)光的吸收就越大，檢測(cè)信號(hào)越強(qiáng)。提高措施：在允許的范圍內(nèi)，盡可能使用較長(zhǎng)的原子化器光程（如石墨爐原子化器使用長(zhǎng)石墨管）。4.