2025年大學《化學測量學與技術(shù)》專業(yè)題庫——光譜法測定有機物的新方法考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填入括號內(nèi)）1.下列哪種光譜技術(shù)主要基于分子外層電子躍遷，且對共軛體系和發(fā)色團結(jié)構(gòu)變化非常敏感？A.核磁共振波譜法B.紅外吸收光譜法C.紫外-可見吸收光譜法D.質(zhì)譜法2.在熒光光譜法中，為了提高某些分析物的檢測靈敏度，常利用其與其他分子相互作用后產(chǎn)生的熒光增強效應，這種方法通常被稱為？A.光化學氧化B.共軛效應C.熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）D.光致電離3.表面增強拉曼光譜（SERS）技術(shù)之所以具有超高靈敏度，其核心原因在于利用了貴金屬納米結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生的？A.傅里葉變換效應B.壓電效應C.表面等離子體共振（SPR）效應D.拉曼散射增強因子4.將色譜分離技術(shù)與高分辨率光譜檢測器相結(jié)合，可以實現(xiàn)復雜混合物中各組分的高效分離與鑒定，其中將高效液相色譜（HPLC）與質(zhì)譜（MS）聯(lián)用最為常見，其英文縮寫為？A.GC-MSB.LC-MSC.AAS-MSD.ICP-OES5.激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術(shù)利用高能激光在樣品表面產(chǎn)生等離子體，通過分析等離子體發(fā)射的光譜進行元素或化合物分析，其突出優(yōu)點之一是？A.只適用于液體樣品分析B.需要復雜的樣品前處理C.可實現(xiàn)快速、原位、無損分析D.對樣品的制備要求很高6.在環(huán)境樣品中痕量有機污染物測定中，為了克服基質(zhì)干擾，提高分析準確性，常采用的標準加入法，其基本原理是？A.利用樣品自身熒光增強B.通過增加樣品濃度來提高信噪比C.使待測物在樣品基質(zhì)中的濃度與標準溶液中的濃度相同D.利用化學計量學方法進行數(shù)據(jù)校正7.下列哪一項不是化學計量學方法在光譜分析中常見的應用？A.建立多元校正模型進行復雜樣品定量分析B.通過主成分分析（PCA）識別異常光譜數(shù)據(jù)C.直接用光譜圖的峰值高度進行定量D.利用偏最小二乘法（PLS）處理重疊光譜8.紫外-可見分光光度法在測定大分子有機物（如蛋白質(zhì)、核酸）時，通常利用其特定的吸收特征，該特征主要來源于？A.O-H伸縮振動吸收B.C-H伸縮振動吸收C.共軛體系π→π*和n→π*電子躍遷D.C≡C三鍵振動吸收9.與傳統(tǒng)的熒光光譜相比，化學發(fā)光（CL）分析法的突出優(yōu)點之一是？A.光源強度高，背景干擾小B.發(fā)光信號持續(xù)時間長C.通常需要昂貴的酶促反應體系D.生物相容性好，適用于生物樣品分析10.在開發(fā)一種新的光譜法用于有機物測定時，選擇合適波長的依據(jù)通常不包括？A.待測物在此波長有強烈的吸收或熒光B.分析過程中干擾物在此波長無吸收或干擾小C.儀器在該波長范圍內(nèi)有最佳的響應D.該波長對應的激發(fā)光源能量最高二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填入橫線上）1.傅里葉變換紅外光譜（FTIR）技術(shù)利用__________原理，通過測量干涉圖譜來獲得紅外光譜信息，相比色散型紅外光譜儀具有更高的__________和__________。2.拉曼光譜與紅外光譜的主要區(qū)別在于拉曼光譜提供的是分子振動和__________模式的信息，且拉曼散射光頻率等于激發(fā)光頻率加上或減去一個__________。3.在核磁共振（NMR）波譜法中，化學位移是指同一類核的共振頻率與參考核頻率之差，通常用__________表示，其大小主要取決于原子核周圍的__________環(huán)境。4.電化學發(fā)光（ECL）分析法通常需要同時加入__________和__________兩種試劑，在電極表面發(fā)生氧化還原反應產(chǎn)生發(fā)光信號。5.太赫茲（THz）光譜技術(shù)位于電磁波譜的微波與紅外之間，其主要優(yōu)勢在于對大多數(shù)__________和__________材料具有透明性，且對分子的__________和__________信息敏感。三、簡答題（每小題5分，共15分）1.簡述熒光分析法與化學發(fā)光分析法的根本區(qū)別。2.簡要說明表面增強拉曼光譜（SERS）技術(shù)實現(xiàn)高靈敏度的主要因素有哪些。3.簡述在選擇光譜法測定有機物時，需要考慮的主要因素有哪些。四、論述題（10分）論述將激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術(shù)應用于固體有機樣品分析時，可能面臨的主要挑戰(zhàn)以及相應的解決策略。五、計算題（15分）某分析方法在符合朗伯-比爾定律的范圍內(nèi)，測定某有機物A。使用濃度為c?mg/mL的標準溶液，測得吸光度為A?；使用未知濃度c_x的樣品溶液，測得吸光度為A_x。已知儀器恒定項（背景吸光度）為A_b。請推導該有機物A的濃度c_x計算公式，并說明推導過程中隱含的假設條件。若A?=0.250，A_x=0.180，A_b=0.010，c?=50.0μg/mL，求樣品中有機物A的濃度c_x（單位：μg/mL）。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.B5.C6.C7.C8.C9.A10.D二、填空題1.頻率調(diào)制，信噪比，分辨率2.轉(zhuǎn)動，能量（或頻移）3.ppm（百萬分率），電子云密度（或化學環(huán)境）4.試劑1，試劑2（或氧化劑，還原劑）5.生物大分子，水，振動，轉(zhuǎn)動三、簡答題1.熒光分析法是基于物質(zhì)吸收光能后發(fā)射出頻率（能量）低于激發(fā)光頻率的熒光，而化學發(fā)光分析法是在激發(fā)態(tài)分子通過化學氧化還原反應直接釋放光能，前者是物理過程，后者是化學過程。2.SERS技術(shù)實現(xiàn)高靈敏度的主要因素包括：利用貴金屬（如Au,Ag）納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的表面等離子體共振（SPR）效應導致拉曼散射信號增強（增強因子可達10^6-10^8）；納米結(jié)構(gòu)表面具有大的比表面積，可以吸附更多分析物分子；納米結(jié)構(gòu)表面的不均勻性（如粗糙度、間隙）可以“捕獲”激發(fā)態(tài)分子，進一步放大信號。3.選擇光譜法測定有機物時，需要考慮的主要因素包括：待測物的光譜特征（是否有吸收/熒光、強度如何）；分析的靈敏度要求（痕量、常量）；樣品的性質(zhì)和形態(tài)（固體、液體、氣體，是否易溶于溶劑）；樣品基質(zhì)的復雜性及干擾情況；所需的分析速度和現(xiàn)場分析的可能性；儀器的可獲得性和成本；定量分析的線性范圍和準確度要求。四、論述題LIBS技術(shù)應用于固體有機樣品分析時可能面臨的主要挑戰(zhàn)及解決策略：挑戰(zhàn)1：信號強度和均勻性差異大。固體樣品表面形貌、平整度、均勻性影響等離子體形成和信號強度。解決策略：優(yōu)化激光參數(shù)（能量、脈沖寬度、頻率）；采用合適的樣品制備方法（如壓片、研磨）；利用光纖或透鏡收集散射光，優(yōu)化幾何構(gòu)型。挑戰(zhàn)2：自吸收效應。樣品本身對激光或發(fā)射光譜的吸收會衰減信號。解決策略：選擇合適的激光波長避開強吸收帶；對于透明或半透明樣品，可考慮薄樣品測量；利用高能量激光燒蝕掉部分樣品層進行測量。挑戰(zhàn)3：基質(zhì)效應和背景干擾。樣品中不同組分對激光響應不同，以及樣品與激光相互作用產(chǎn)生副產(chǎn)物（如碳化物）干擾光譜。解決策略：優(yōu)化激光參數(shù)減少副產(chǎn)物形成；采用基體匹配或標準加入法進行校正；利用光譜處理技術(shù)（如化學計量學）扣除背景和干擾信號。挑戰(zhàn)4：空間分辨率有限。單點激光測量得到的是整個微區(qū)甚至更大范圍的平均信號。解決策略：使用微聚焦激光束提高空間分辨率；采用掃描測量方式獲取空間分布信息；結(jié)合顯微鏡等成像技術(shù)實現(xiàn)顯微級LIBS分析。挑戰(zhàn)5：樣品制備要求高。某些樣品（如粉末、高濕樣品）直接測量效果差。解決策略：發(fā)展原位或微區(qū)測量技術(shù)；對樣品進行適當預處理（如干燥、壓片）；使用專門的樣品接口裝置。五、計算題推導公式：根據(jù)朗伯-比爾定律，吸光度A=εbc+A_b，其中ε為摩爾吸光系數(shù)，b為光程長度，c為濃度。對于標準溶液：A?=εbc?+A_b對于樣品溶液：A_x=εbc_x+A_b兩式相減，消去εb和A_b，得：(A?-A_b)-(A_x-A_b)=εb(c?-c_x)即：A?-A_x=εbc?-εbc_x整理得：εbc_x=εbc?-(A?-A_x)因此：c_x=[εbc?-(A?-A_x)]/εb由于A_b已扣除，εb視為常數(shù)，可簡化表示為：c_x=(c?A?-c?A_x+A_x)/A?代入c?,A?,A_x：c_x=(50.0*0.250-50.0*0.180+0.180)/0.250c_x=