2025年大學(xué)《儀器分析》期末考試試卷附答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.某化合物在紫外區(qū)270nm處有弱吸收帶（ε=120），210nm處有強(qiáng)吸收帶（ε=25000），其分子中最可能含有的發(fā)色團(tuán)是（）A.孤立雙鍵B.共軛雙鍵C.羰基D.苯環(huán)2.火焰原子吸收光譜法中，以下哪種干擾可通過加入釋放劑消除（）A.光譜干擾B.物理干擾C.化學(xué)干擾D.電離干擾3.高效液相色譜中，若流動相極性小于固定相極性，則分離模式為（）A.正相色譜B.反相色譜C.離子交換色譜D.尺寸排阻色譜4.質(zhì)譜儀中，能將離子按質(zhì)荷比分離的部件是（）A.離子源B.質(zhì)量分析器C.檢測器D.真空系統(tǒng)5.電化學(xué)分析中，常用的參比電極是（）A.玻璃電極B.鉑電極C.飽和甘汞電極D.指示電極6.紅外光譜中，羰基（C=O）的特征吸收峰位置通常在（）A.3600-3200cm?1B.3000-2800cm?1C.1700cm?1附近D.1200cm?1附近7.原子發(fā)射光譜的光源中，激發(fā)溫度最高的是（）A.直流電弧B.交流電弧C.電感耦合等離子體（ICP）D.火焰8.紫外-可見分光光度計中，用于可見光區(qū)的光源是（）A.氘燈B.鎢燈C.空心陰極燈D.汞燈9.氣相色譜中，衡量柱效的參數(shù)是（）A.保留時間B.分離度C.理論塔板數(shù)D.死時間10.離子色譜中，分離陰離子常用的固定相是（）A.強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂B.強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂C.硅膠D.石墨化碳11.核磁共振波譜中，化學(xué)位移的產(chǎn)生是由于（）A.核外電子的屏蔽作用B.磁場強(qiáng)度變化C.自旋耦合D.弛豫過程12.熒光分析法中，提高靈敏度的關(guān)鍵是（）A.增加激發(fā)光強(qiáng)度B.降低溶劑極性C.減少散射光干擾D.選擇合適的熒光波長13.熱重分析（TGA）主要用于測定物質(zhì)的（）A.熔點B.熱分解溫度C.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度D.結(jié)晶度14.原子熒光光譜法與原子吸收光譜法的主要區(qū)別在于（）A.光源類型B.檢測器位置C.樣品原子化方式D.定量依據(jù)15.拉曼光譜與紅外光譜的主要差異在于（）A.檢測的振動類型B.光源波長C.樣品狀態(tài)要求D.對分子對稱性的敏感性二、填空題（每空1分，共20分）1.紫外-可見分光光度法中，吸光度與濃度的線性關(guān)系偏離朗伯-比爾定律的主要原因是______和______。2.原子吸收光譜儀的核心部件是______，其作用是發(fā)射待測元素的______。3.氣相色譜檢測器中，氫火焰離子化檢測器（FID）對______響應(yīng)敏感，電子捕獲檢測器（ECD）對______響應(yīng)敏感。4.質(zhì)譜中，電噴霧離子化（ESI）適用于______化合物的離子化，基質(zhì)輔助激光解吸離子化（MALDI）常用于______的分析。5.高效液相色譜的梯度洗脫是指在分離過程中逐漸改變流動相的______或______，以提高分離效率。6.電化學(xué)三電極體系包括______、______和______。7.紅外光譜中，O-H鍵的伸縮振動吸收峰在______cm?1附近，C≡N鍵的伸縮振動在______cm?1附近。8.原子發(fā)射光譜的定量分析通常采用______法，其基本依據(jù)是______。9.核磁共振波譜中，耦合常數(shù)J反映了______，其單位是______。三、簡答題（每題6分，共30分）1.比較原子吸收光譜法（AAS）與原子發(fā)射光譜法（AES）的原理差異，并說明各自的定量依據(jù)。2.簡述高效液相色譜（HPLC）與氣相色譜（GC）在應(yīng)用范圍上的主要區(qū)別，各舉兩例說明。3.質(zhì)譜中，為什么飛行時間質(zhì)量分析器（TOF）適合大分子質(zhì)量測定？其分辨率與哪些因素相關(guān)？4.紫外-可見分光光度法中，影響吸收帶位置（λmax）的主要因素有哪些？請舉例說明。5.電化學(xué)電位分析法中，為什么需要使用參比電極？常用的參比電極應(yīng)滿足哪些條件？四、計算題（每題8分，共24分）1.用紫外-可見分光光度計測定某樣品中維生素C的含量。已知維生素C的摩爾吸光系數(shù)ε=1.2×10?L/(mol·cm)，使用1cm比色皿，測得樣品溶液的吸光度A=0.360。若樣品溶液稀釋10倍后測定，求原樣品溶液中維生素C的濃度（單位：mol/L）。2.某氣相色譜柱長2.0m，測得某組分的保留時間tR=12.0min，死時間t0=2.0min，半峰寬W1/2=0.5min。計算該色譜柱的理論塔板數(shù)n和有效塔板數(shù)n有效。3.用直接電位法測定溶液中的F?濃度，使用氟離子選擇性電極和飽和甘汞電極（SCE，電位為0.242V）組成原電池。在25℃時，測得電池電動勢E=0.185V，電極的能斯特斜率為59.2mV/pF。已知電極的響應(yīng)斜率為-59.2mV（負(fù)號表示F?濃度增大，電位降低），求溶液中F?的濃度（單位：mol/L）。五、綜合分析題（共26分）1.（12分）某實驗室需測定中藥提取物中3種黃酮類化合物（槲皮素、山柰酚、異鼠李素）的含量，要求靈敏度高、分離效果好。請設(shè)計一套基于高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（HPLC-MS）的分析方案，包括：（1）色譜條件（固定相、流動相、檢測器）；（2）質(zhì)譜條件（離子源、掃描模式、質(zhì)量范圍）；（3）選擇依據(jù)（需結(jié)合黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)特性說明）。2.（14分）某未知有機(jī)化合物的分子式為C8H8O，其光譜數(shù)據(jù)如下：-紫外光譜：λmax=245nm（ε=13000）；-紅外光譜：3060cm?1（弱），2920cm?1（弱），1685cm?1（強(qiáng)），1600cm?1（中），1580cm?1（中），1450cm?1（中），760cm?1（強(qiáng)），690cm?1（強(qiáng)）；-1HNMR（δ，ppm）：2.5（單峰，3H），7.5（多重峰，5H）。根據(jù)以上數(shù)據(jù)推斷該化合物的結(jié)構(gòu)，并說明各光譜數(shù)據(jù)的歸屬。答案一、單項選擇題1.B2.C3.A4.B5.C6.C7.C8.B9.C10.B11.A12.C13.B14.B15.D二、填空題1.濃度過高；非單色光；2.空心陰極燈；特征共振線；3.含碳有機(jī)物；電負(fù)性強(qiáng)的物質(zhì)（如鹵素、硝基）；4.極性大分子（如蛋白質(zhì)、多肽）；生物大分子（如核酸、多糖）；5.組成；極性；6.工作電極（指示電極）；參比電極；輔助電極（對電極）；7.3600-3200；2200-2260；8.內(nèi)標(biāo)；發(fā)射強(qiáng)度與待測元素濃度成正比；9.相鄰核自旋的相互作用程度；Hz。三、簡答題1.原理差異：AAS基于基態(tài)原子對特征譜線的吸收，AES基于激發(fā)態(tài)原子躍遷回基態(tài)時發(fā)射特征光譜。定量依據(jù)：AAS為吸光度與濃度的線性關(guān)系（A=kc）；AES為發(fā)射強(qiáng)度與濃度的冪函數(shù)關(guān)系（I=ac^b）。2.應(yīng)用范圍：HPLC適用于高沸點、熱不穩(wěn)定、大分子樣品（如蛋白質(zhì)、多糖、中藥有效成分）；GC適用于低沸點、易揮發(fā)、熱穩(wěn)定樣品（如汽油組分、農(nóng)藥殘留、小分子有機(jī)物）。3.TOF質(zhì)量分析器通過離子飛行時間與質(zhì)荷比的平方根成正比分離離子，無質(zhì)量上限，適合大分子。分辨率與離子初始動能分散、加速電壓、飛行距離相關(guān)，增加飛行距離或減小初始動能分散可提高分辨率。4.影響因素：共軛效應(yīng)（如共軛雙鍵延長，λmax紅移）、助色團(tuán)（如-OH、-NH2，通過p-π共軛使λmax紅移）、溶劑極性（極性溶劑中，n→π躍遷λmax藍(lán)移，π→π躍遷λmax紅移）。5.參比電極提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位，使測量的電動勢僅與待測離子濃度相關(guān)。條件：電位穩(wěn)定、可逆性好、重現(xiàn)性高、易于制備和保存（如飽和甘汞電極、Ag/AgCl電極）。四、計算題1.稀釋后A=0.360，c稀釋=A/(εb)=0.360/(1.2×10?×1)=3.0×10??mol/L，原濃度=3.0×10??×10=3.0×10??mol/L。2.n=5.54×(tR/W1/2)2=5.54×(12.0/0.5)2=5.54×576=3191塊；n有效=5.54×[(tR-t0)/W1/2]2=5.54×(10.0/0.5)2=5.54×400=2216塊。3.電動勢E=φ(參比)-φ(電極)，φ(電極)=K-59.2lg[F?]（25℃）。代入數(shù)據(jù)：0.185=0.242-(K-59.2×10?3lg[F?])。假設(shè)K為常數(shù)，整理得lg[F?]=(0.242-0.185)/59.2×10?3=0.057/0.0592≈0.963，[F?]=10^0.963≈9.29×10?1mol/L（注：實際需校準(zhǔn)K值，此處假設(shè)K已扣除）。五、綜合分析題1.（1）色譜條件：固定相選擇C18鍵合硅膠（反相色譜，適合極性中等的黃酮類）；流動相為乙腈-0.1%甲酸水溶液（梯度洗脫，乙腈比例5%-35%，30min內(nèi)完成，甲酸抑制黃酮羥基解離，改善峰形）；檢測器為DAD（紫外可見檢測器，同時監(jiān)測254nm和360nm，黃酮類特征吸收）。（2）質(zhì)譜條件：離子源選電噴霧離子化（ESI+，黃酮類含羥基，易質(zhì)子化）；掃描模式為多反應(yīng)監(jiān)測（MRM，提高靈敏度和選擇性）；質(zhì)量范圍m/z250-400（槲皮素m/z303，山柰酚m/z287，異鼠李素m/z317）。（3）依據(jù)：黃酮類化合物含多個羥基，極性中等，反相色譜可實現(xiàn)分離；ESI+適合極性分子質(zhì)子化；MRM通過母離子→子離子對（如303→151）提高抗干擾能力。2.分子式C8H8O，不飽和度=(8×2+2-8)/2=5（可能含苯環(huán)+1個雙鍵）。紫外λmax=245nm（ε=13000）提示共軛體系（苯環(huán)與羰基共軛）。紅外：1685cm?1（共軛C=O），160