2025年儀器分析實驗題庫及答案一、紫外-可見分光光度法1.某未知濃度的鄰菲羅啉鐵（Ⅱ）配合物溶液，在510nm處用1cm比色皿測得吸光度為0.682。已知該配合物的摩爾吸光系數(shù)為1.1×10?L/(mol·cm)，計算溶液中Fe2+的濃度（mol/L）。答案：根據(jù)朗伯-比爾定律A=εbc，c=A/(εb)=0.682/(1.1×10?×1)=6.2×10??mol/L。2.測定某樣品中微量鐵時，若顯色劑鄰菲羅啉本身在510nm處有弱吸收，應(yīng)如何選擇參比溶液以消除干擾？答案：采用試劑參比，即除不加樣品外，其余試劑（包括顯色劑）按相同步驟加入，以此作為參比溶液，可扣除顯色劑本身的吸光度。3.某溶液在260nm處的吸光度為1.25，若改用3cm比色皿測定，理論上吸光度應(yīng)為多少？若此時實際測得吸光度為3.82，可能的原因是什么？答案：理論值A(chǔ)=εb'c=1.25×3=3.75；實際值偏高可能因溶液濃度過高，偏離朗伯-比爾定律的線性范圍（吸光度＞1時易發(fā)生），或比色皿透光面有劃痕、污染。二、紅外吸收光譜法4.某化合物分子式為C?H?O，紅外光譜在1720cm?1（強）、2980cm?1（中）、2820cm?1（弱）、1450cm?1（中）處有特征吸收，無3200-3600cm?1吸收峰，推測其可能結(jié)構(gòu)并說明依據(jù)。答案：分子式不飽和度=（3×2+2-6）/2=1，含一個雙鍵或環(huán)。1720cm?1為羰基（C=O）伸縮振動，2980cm?1為飽和C-H伸縮振動（甲基或亞甲基），2820cm?1可能為醛基中C-H伸縮振動（醛基特征峰在2820、2720cm?1附近），但無羥基（3200-3600cm?1），故可能為丙酮（CH?COCH?）或丙醛（CH?CH?CHO）。但丙醛的醛基C-H在2720cm?1應(yīng)有另一吸收峰，而題目未提及，因此更可能為丙酮（羰基在1715-1725cm?1，符合數(shù)據(jù)）。5.比較乙醇（CH?CH?OH）和乙酸（CH?COOH）的紅外光譜，指出兩者在3000cm?1以上區(qū)域的主要差異。答案：乙醇的羥基（O-H）伸縮振動在3200-3600cm?1（寬峰，分子間氫鍵）；乙酸的羧基（-COOH）中O-H伸縮振動因強氫鍵作用移至2500-3300cm?1（更寬且強度更大的峰），同時羧酸二聚體的C=O伸縮振動在1700-1725cm?1（比酮羰基稍低）。三、原子吸收光譜法6.用火焰原子吸收法測定廢水中的Cd2+時，標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率明顯低于預(yù)期，可能的原因有哪些？如何排查？答案：可能原因：①空心陰極燈電流過大，導(dǎo)致譜線變寬，靈敏度下降；②燃?xì)?助燃?xì)獗壤划?dāng)（如乙炔流量過高，火焰溫度降低）；③霧化器堵塞或提升量不足，樣品進(jìn)入火焰量減少；④單色器狹縫過寬，干擾譜線進(jìn)入檢測器；⑤標(biāo)準(zhǔn)溶液配制錯誤（濃度偏低）。排查方法：檢查燈電流設(shè)置（調(diào)至推薦值），觀察火焰顏色（藍(lán)色清晰火焰為佳），測試霧化器提升量（正常約3-5mL/min），縮小狹縫寬度（0.2-0.5nm），重新配制標(biāo)準(zhǔn)溶液并驗證。7.測定土壤中Pb含量時，加入硝酸鎂作為基體改進(jìn)劑，其作用是什么？答案：硝酸鎂在石墨爐高溫下分解為MgO，可與土壤中的難熔基體（如硅酸鹽）結(jié)合，降低其熔點，使Pb在較低溫度下原子化（避免形成穩(wěn)定的碳化物或氧化物）；同時MgO作為“熱緩沖劑”可減少基體蒸發(fā)引起的背景干擾。四、氣相色譜法8.兩組分在某色譜柱上的保留時間分別為12.8min和14.2min，峰底寬分別為1.1min和1.3min，死時間為2.0min，計算：①分配比k1、k2；②分離度R；③判斷是否完全分離。答案：①k1=(tR1-t0)/t0=(12.8-2.0)/2.0=5.4；k2=(14.2-2.0)/2.0=6.1；②R=2(tR2-tR1)/(W1+W2)=2×(14.2-12.8)/(1.1+1.3)=2×1.4/2.4≈1.17；③分離度R＜1.5，未完全分離（完全分離需R≥1.5）。9.分析沸點范圍為50-200℃的混合烴類樣品，應(yīng)選擇何種固定相（極性/非極性）？柱溫應(yīng)如何設(shè)置？答案：烴類為非極性物質(zhì)，選擇非極性固定相（如SE-30、OV-1），利用“相似相溶”原理提高分離效率。柱溫設(shè)置需兼顧分離度和分析時間：初始溫度可設(shè)為50℃（低于最低沸點），以保留低沸點組分；然后以5-10℃/min程序升溫至200℃，使高沸點組分快速流出。五、高效液相色譜法10.用C18反相色譜柱分離苯甲酸（pKa=4.2）和苯甲醇（極性較?。?，流動相為甲醇-水（60:40），pH=3.0，推測兩者的出峰順序并說明原因。若需縮短分析時間，可采取哪些措施？答案：反相色譜中，極性小的物質(zhì)保留強，后出峰。苯甲酸在pH=3.0（低于pKa）時主要以分子形式存在（極性小于離子態(tài)），但苯甲醇極性更小，因此苯甲醇保留更強，后出峰（順序：苯甲酸→苯甲醇）?？s短時間可：①提高甲醇比例（增加流動相極性，減弱固定相對樣品的保留）；②適當(dāng)提高柱溫（降低流動相黏度，加快傳質(zhì)）；③減小色譜柱粒徑（但需考慮儀器壓力限制）。11.梯度洗脫與等度洗脫相比，在分離復(fù)雜樣品時的優(yōu)勢是什么？答案：梯度洗脫通過連續(xù)改變流動相組成（如從低比例有機(jī)相到高比例），可使早期流出的弱保留組分與后期強保留組分均獲得合適的保留時間，避免弱保留組分重疊、強保留組分拖尾，同時縮短總分析時間，提高分離效率。六、電化學(xué)分析法12.使用pH玻璃電極測定溶液pH時，為何需要用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液校準(zhǔn)？若測定強堿性溶液（pH＞12），可能出現(xiàn)什么誤差？如何減??？答案：玻璃電極的實際斜率（理論為59.16mV/pH，25℃）可能因老化或污染偏離理論值，校準(zhǔn)可消除電極不對稱電位和斜率偏差的影響。強堿性溶液中，H+濃度極低，Na+等陽離子會進(jìn)入玻璃膜表面水化層，導(dǎo)致電極對Na+產(chǎn)生響應(yīng)，測得pH低于真實值（“堿誤差”或“鈉差”）。可選用鋰玻璃電極（對Na+響應(yīng)?。┗蚴褂酶遬H范圍的緩沖溶液校準(zhǔn)。13.循環(huán)伏安法中，某可逆電對的氧化峰電位（Ep,a）為0.35V，還原峰電位（Ep,c）為0.25V（vs.SCE），計算其條件電極電位（E°'）和峰電位差（ΔEp），并判斷可逆性。答案：條件電極電位E°'=(Ep,a+Ep,c)/2=(0.35+0.25)/2=0.30V（vs.SCE）。峰電位差ΔEp=Ep,a-Ep,c=0.10V（100mV），對于可逆電對，25℃時ΔEp≈59/nmV（n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)），若n=1則ΔEp≈59mV，實際ΔEp=100mV＞59mV，說明該電對為準(zhǔn)可逆或不可逆。七、綜合設(shè)計題14.設(shè)計實驗測定飲用水中痕量Cr(Ⅵ)的含量（濃度約0.005-0.05mg/L），要求：①選擇合適的儀器；②列出主要試劑；③簡述操作步驟；④說明關(guān)鍵注意事項。答案：①儀器：紫外-可見分光光度計（配合顯色反應(yīng)）或電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS，靈敏度更高）。若選擇分光光度法，需利用二苯碳酰二肼（DPC）顯色。②主要試劑：0.2%二苯碳酰二肼溶液（溶于丙酮）、1+1硫酸溶液、Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)儲備液（1000mg/L）、超純水。③操作步驟：a.樣品預(yù)處理：取100mL水樣，用硫酸調(diào)節(jié)pH至2-3（防止Cr(Ⅵ)還原）；b.顯色：加入2mLDPC溶液，搖勻，靜置10min（Cr(Ⅵ)與DPC反應(yīng)提供紫紅色配合物，最大吸收波長540nm）；c.標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：配制0.00、0.01、0.02、0.05、0.10mg/L的Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)系列，按同樣步驟顯色，測定吸光度；d.樣品測定：以試劑空白為參比，在540nm處測樣品吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得濃度。④注意事項：DPC溶液需避光冷藏（易氧化失效）；水樣中若含F(xiàn)e3+（＞1mg/L）會干擾，可加入磷酸掩蔽；顯色時間需嚴(yán)格控制（反應(yīng)10min后吸光度穩(wěn)定，30min內(nèi)測定）。15.某實驗室使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）分析未知有機(jī)樣品，總離子流圖（TIC）顯示3個主要峰，保留時間分別為5.2min、7.8min、10.5min，對應(yīng)的質(zhì)譜圖中：5.2min峰的分子離子峰m/z=74，碎片峰m/z=59（-CH3）、45（-OC2H5）；7.8min峰m/z=102，碎片峰m/z=87（-CH3）、73（-C2H5）、59（-C3H7）；10.5min峰m/z=116，碎片峰m/z=101（-CH3）、87（-C2H5）、73（-C3H7）。推測各峰可能的化合物并說明依據(jù)。答案：①5.2min峰：分子離子峰m/z=74，碎片m/z=59（74-15）為失去CH3，m/z=45（74-29）為失去C2H5，可能為乙酸乙酯（CH3COOC2H5，分子量88？此處矛盾，可能計算錯誤，正確應(yīng)為：若m/z=74，可能為甲酸丙酯（HCOOC3H7，分子量74），失去CH3得m/z=59（HCOOC2H5+），失去C2H5得m/z=45（HCOO+））；②7.8min峰：m/z=102，碎片依次失去CH3（15）、C2H5（29）、C3H7（43），符合丙酸丁酯（CH3CH2COOC4H9，分子量130？可能為丁酸甲酯（C3H7COOCH3，分子量102），失去CH3得m/z=87（C3H7COO+），失去C2H5得m/z=73（C2H5COO+？需重新核對）；③10.