(2025年)儀器分析期末考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.紫外-可見吸收光譜中，以下哪種躍遷類型對(duì)應(yīng)的吸收波長(zhǎng)最長(zhǎng)？A.σ→σB.n→σC.π→πD.n→π2.原子吸收光譜法中，空心陰極燈的主要作用是：A.提供連續(xù)光譜B.發(fā)射待測(cè)元素的特征譜線C.激發(fā)樣品原子化D.消除背景干擾3.高效液相色譜（HPLC）中，若需分離強(qiáng)極性化合物，最適宜的固定相是：A.C18鍵合相B.硅膠（極性）C.氰基鍵合相D.氨基鍵合相4.質(zhì)譜分析中，電噴霧離子化（ESI）通常產(chǎn)生的離子類型是：A.分子離子（M+）B.準(zhǔn)分子離子（[M+H]+或[M-H]-）C.碎片離子D.同位素離子5.電化學(xué)分析中，用于測(cè)定溶液pH的玻璃電極屬于：A.金屬基電極B.離子選擇性電極C.惰性金屬電極D.參比電極6.氣相色譜（GC）中，衡量分離柱對(duì)相鄰兩組分分離能力的參數(shù)是：A.理論塔板數(shù)B.分離度（R）C.容量因子（k）D.相對(duì)保留值（α）7.紅外吸收光譜中，決定吸收峰強(qiáng)度的主要因素是：A.化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率B.分子振動(dòng)時(shí)偶極矩的變化C.官能團(tuán)的位置D.樣品的濃度8.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）中，等離子體的作用是：A.提供高溫使樣品原子化并激發(fā)B.產(chǎn)生特征X射線C.分離不同質(zhì)量的離子D.增強(qiáng)熒光信號(hào)9.核磁共振氫譜（1HNMR）中，化學(xué)位移（δ）的單位是：A.HzB.ppmC.T（特斯拉）D.MHz10.熒光光譜法中，熒光強(qiáng)度與激發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系是：A.無關(guān)B.線性正相關(guān)C.指數(shù)相關(guān)D.二次方相關(guān)11.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(cè)信號(hào)的方向C.原子化方式D.單色器位置12.離子色譜（IC）中，抑制器的主要作用是：A.增加流動(dòng)相的電導(dǎo)B.降低背景電導(dǎo)，提高檢測(cè)靈敏度C.分離陰陽離子D.防止色譜柱污染13.熱重分析（TGA）中，樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線主要用于研究：A.相變溫度B.分解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)C.材料的硬度D.分子振動(dòng)模式14.表面分析技術(shù)中，X射線光電子能譜（XPS）的主要功能是：A.測(cè)定表面元素組成及化學(xué)態(tài)B.觀察表面形貌C.分析晶體結(jié)構(gòu)D.測(cè)量表面粗糙度15.毛細(xì)管電泳（CE）中，電滲流的方向主要取決于：A.緩沖液pHB.毛細(xì)管內(nèi)壁的電荷性質(zhì)C.電壓大小D.樣品的電荷二、填空題（每空1分，共20分）1.朗伯-比爾定律（A=εbc）的適用條件是________、________和非散射體系。2.原子吸收光譜法中，常用的背景校正方法有________和________（任寫兩種）。3.氣相色譜的固定相可分為________（如OV-17）和________（如高分子多孔小球）兩類。4.高效液相色譜的分離模式包括________（如C18柱分離非極性物質(zhì)）、________（如硅膠柱分離極性物質(zhì)）和離子交換色譜等。5.質(zhì)譜儀的核心部件包括________、________、質(zhì)量分析器和檢測(cè)器。6.循環(huán)伏安法中，氧化峰與還原峰的峰電位差（ΔEp）可用于判斷電極反應(yīng)的________，若ΔEp≈59/nmV（n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)），則反應(yīng)為________。7.紅外光譜的特征頻率區(qū)是指________cm?1的區(qū)域，主要用于________的鑒定。8.電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）的主要優(yōu)勢(shì)是________和________（如多元素同時(shí)測(cè)定、低檢出限）。9.核磁共振碳譜（13CNMR）中，由于13C的天然豐度低，通常需要采用________技術(shù)提高信號(hào)強(qiáng)度。10.差示掃描量熱法（DSC）通過測(cè)量樣品與參比物的________差來研究熱效應(yīng)，可用于測(cè)定________（如熔點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述紫外-可見吸收光譜中“紅移”和“藍(lán)移”的定義，并各舉一例說明其產(chǎn)生原因。2.原子吸收光譜法中，為何需要使用銳線光源？若使用連續(xù)光源會(huì)導(dǎo)致什么問題？3.比較高效液相色譜（HPLC）與氣相色譜（GC）在流動(dòng)相、固定相、分析對(duì)象及操作溫度上的主要差異。4.質(zhì)譜分析中，基質(zhì)輔助激光解吸電離（MALDI）與電噴霧電離（ESI）各有何特點(diǎn)？分別適用于哪些類型的樣品？5.電化學(xué)分析中，如何利用線性掃描伏安法（LSV）測(cè)定溶液中某氧化還原物質(zhì)的濃度？需說明關(guān)鍵步驟及定量依據(jù)。四、綜合題（共10分）某實(shí)驗(yàn)室需分析某中藥提取物中的三種成分：黃芪甲苷（極性大，分子量784）、丹參酮IIA（非極性，分子量294）、綠原酸（中等極性，分子量354）。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一套分離檢測(cè)方案，要求：（1）選擇合適的色譜分離方法（HPLC或GC）及色譜柱類型；（2）說明流動(dòng)相的選擇依據(jù)；（3）選擇合適的檢測(cè)器并簡(jiǎn)述理由；（4）列出定性和定量的主要方法。答案一、單項(xiàng)選擇題1.D2.B3.B4.B5.B6.B7.B8.A9.B10.B11.B12.B13.B14.A15.B二、填空題1.稀溶液（濃度<0.01mol/L）；單色光（或入射光為單色光）2.氘燈背景校正；塞曼效應(yīng)背景校正（或自吸背景校正）3.固定液（或液體固定相）；固體吸附劑（或固體固定相）4.反相色譜；正相色譜5.離子源；真空系統(tǒng)（或質(zhì)量分析器前的部件）6.可逆性；可逆反應(yīng)7.4000-1300；官能團(tuán)（或特征基團(tuán)）8.高靈敏度；寬線性范圍（或多元素同時(shí)分析）9.富集（或多次掃描累加；或脈沖傅里葉變換）10.熱量（或功率）；熱力學(xué)參數(shù)（或相變溫度）三、簡(jiǎn)答題1.紅移（長(zhǎng)移）：由于共軛體系增大、引入助色團(tuán)等原因，吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)的現(xiàn)象。例如，苯（λmax≈255nm）與苯乙烯（共軛雙鍵延長(zhǎng)）的吸收峰紅移至282nm。藍(lán)移（短移）：因取代基吸電子、共軛體系破壞或溶劑極性增大（對(duì)n→π躍遷），吸收峰向短波方向移動(dòng)的現(xiàn)象。例如，丙酮在己烷（非極性溶劑）中n→π躍遷λmax≈279nm，在水中（極性溶劑）因氫鍵作用使n軌道能量降低，吸收峰藍(lán)移至264nm。2.原子吸收光譜法中，原子吸收線的半寬度僅約0.001-0.005nm，若使用連續(xù)光源（如氘燈），單色器無法分離出如此窄的譜線，導(dǎo)致吸收值無法準(zhǔn)確測(cè)量。銳線光源（如空心陰極燈）發(fā)射的特征譜線半寬度遠(yuǎn)小于原子吸收線，可保證在吸收線中心頻率附近測(cè)量峰值吸收，提高靈敏度和準(zhǔn)確度。若使用連續(xù)光源，測(cè)得的是平均吸收而非峰值吸收，信號(hào)弱且誤差大，無法實(shí)現(xiàn)定量分析。3.主要差異：-流動(dòng)相：HPLC為液體（如甲醇-水），GC為氣體（如氮?dú)猓?固定相：HPLC常用鍵合相（C18、氨基等）或離子交換樹脂，GC為固定液（如聚硅氧烷）或固體吸附劑；-分析對(duì)象：HPLC適用于高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、大分子（如蛋白質(zhì)），GC適用于低沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定、小分子（如烴類）；-操作溫度：HPLC通常室溫或低溫（<80℃），GC需高溫（100-350℃）以氣化樣品。4.MALDI特點(diǎn)：使用激光照射含基質(zhì)的樣品，通過基質(zhì)吸收能量并傳遞使樣品電離，主要產(chǎn)生單電荷或低電荷離子（如[M+H]+），適合生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸），耐受鹽類干擾，譜圖簡(jiǎn)單（少碎片）。ESI特點(diǎn)：通過電噴霧將溶液中的離子轉(zhuǎn)化為氣相離子，易產(chǎn)生多電荷離子（如蛋白質(zhì)的[M+nH]n+），適合極性大分子（多肽、糖），可與HPLC聯(lián)用，軟電離（碎片少）。適用樣品：MALDI多用于蛋白質(zhì)、寡核苷酸；ESI多用于多肽、小分子藥物及HPLC-MS聯(lián)用。5.步驟：（1）預(yù)處理：配制系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液及待測(cè)液，加入支持電解質(zhì)（如KCl）消除遷移電流；（2）設(shè)置參數(shù)：選擇三電極體系（工作電極、參比電極、輔助電極），設(shè)定掃描范圍（覆蓋目標(biāo)物質(zhì)的氧化還原電位）和掃描速率；（3）測(cè)定：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行線性掃描，記錄伏安曲線，獲取峰電流（ip）；（4）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：以ip對(duì)濃度c作圖，得線性關(guān)系ip=kc；（5）定量：測(cè)定待測(cè)液的峰電流，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算濃度。定量依據(jù)：峰電流與濃度在一定范圍內(nèi)符合Randles-Sevcik方程（ip=2.69×105n^(3/2)AD^(1/2)v^(1/2)c），其中n為電子數(shù)，A為電極面積，D為擴(kuò)散系數(shù)，v為掃描速率，c為濃度。四、綜合題（1）色譜方法與色譜柱：選擇HPLC（因黃芪甲苷分子量較大、熱不穩(wěn)定，GC需高溫可能分解）。色譜柱選C18反相柱（適合分離極性差異大的混合物，丹參酮IIA非極性、綠原酸中等極性、黃芪甲苷極性大，反相柱可通過極性差異分離）。（2）流動(dòng)相選擇：采用梯度洗脫。初始流動(dòng)相為水（高極性）-乙腈（低極性），比例90:10（保留極性大的黃芪甲苷）；逐漸增加乙腈比例至60:40（洗脫中等極性的綠原酸）；最終乙腈比例80:20（洗脫非極性的丹參酮IIA）。梯度洗脫可兼顧不同極性成分的保留與分離。（3）檢測(cè)器：選擇二極管陣列檢測(cè)器（DAD）。因