2025年儀器分析試題與解析附答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.紫外-可見分光光度法中，定量分析的理論基礎是（）A.瑞利散射定律B.朗伯-比爾定律C.布拉格衍射定律D.拉曼散射定律解析：朗伯-比爾定律（A=εbc）描述了物質對光的吸收與濃度、光程的線性關系，是紫外-可見光譜定量的核心依據。其他選項中，瑞利散射與光的散射相關，布拉格衍射用于X射線晶體分析，拉曼散射是分子振動光譜的另一種機制。答案：B2.原子吸收光譜法中，常用的銳線光源是（）A.氘燈B.空心陰極燈C.鎢燈D.氙燈解析：空心陰極燈能發(fā)射待測元素的特征譜線，其譜線寬度遠小于原子吸收線的寬度（多普勒變寬），滿足“銳線光源”要求，確保峰值吸收測量的準確性。氘燈和鎢燈是紫外-可見光譜的光源，氙燈用于熒光或部分光譜儀。答案：B3.高效液相色譜（HPLC）中，最常用的檢測器是（）A.熱導檢測器（TCD）B.火焰離子化檢測器（FID）C.紫外-可見檢測器（UV-Vis）D.電子捕獲檢測器（ECD）解析：UV-Vis檢測器因靈敏度高、適用范圍廣（多數有機化合物有紫外吸收），成為HPLC最常用檢測器。TCD和FID主要用于氣相色譜（GC），ECD是GC中檢測電負性物質的專屬檢測器。答案：C4.氣相色譜（GC）分離極性物質時，應選擇（）固定相A.非極性B.弱極性C.中等極性D.強極性解析：根據“相似相溶”原理，強極性固定相對極性物質的保留作用更強，可實現更好的分離。非極性固定相更適合分離非極性或弱極性物質。答案：D5.紅外光譜中，羰基（C=O）的特征吸收峰波數范圍約為（）A.3600-3200cm?1B.3000-2800cm?1C.1700cm?1附近D.1600-1500cm?1解析：羰基的伸縮振動在紅外光譜中表現為強吸收峰，通常位于1650-1800cm?1，最常見的是1700cm?1附近。3600-3200cm?1是羥基（O-H）或氨基（N-H）的吸收，3000-2800cm?1是C-H的吸收，1600-1500cm?1多為苯環(huán)的骨架振動。答案：C6.質譜儀中，用于分離不同質荷比（m/z）離子的核心部件是（）A.離子源B.質量分析器C.檢測器D.真空系統(tǒng)解析：質量分析器（如四極桿、飛行時間、磁偏轉等）通過電場或磁場分離不同m/z的離子，是質譜儀的核心。離子源負責將樣品電離，檢測器檢測離子信號，真空系統(tǒng)維持低氣壓環(huán)境以減少離子碰撞。答案：B7.核磁共振（NMR）中，常用的內標物質是（）A.四甲基硅烷（TMS）B.重水（D?O）C.氯仿（CDCl?）D.乙腈（CD?CN）解析：TMS的1H和13C化學位移均設為0ppm，其信號穩(wěn)定、峰形單一，是NMR最常用內標。重水、氘代氯仿等是溶劑，用于溶解樣品并避免溶劑峰干擾。答案：A8.電化學分析中，作為電位測量參考的電極是（）A.工作電極B.輔助電極C.參比電極D.指示電極解析：參比電極（如飽和甘汞電極、Ag/AgCl電極）提供恒定的電位參考，確保工作電極的電位測量準確。工作電極是發(fā)生電化學反應的場所，輔助電極（對電極）用于導通電流。答案：C9.毛細管電泳（CE）的主要分離機制是（）A.分配系數差異B.電滲流與電泳淌度差異C.吸附能力差異D.分子大小差異解析：CE利用電滲流（液體整體移動）和不同離子的電泳淌度（電荷/質量比差異）實現分離，是其核心機制。分配系數差異是色譜的分離基礎，吸附能力差異常見于吸附色譜，分子大小差異是凝膠色譜的機制。答案：B10.熱重分析（TG）主要用于測定樣品的（）A.玻璃化轉變溫度B.熔點C.分解溫度或質量變化D.結晶度解析：TG通過測量樣品在程序升溫下的質量變化，可分析分解、脫水、氧化等過程的溫度及質量損失率。玻璃化轉變和熔點常用差示掃描量熱法（DSC）測定，結晶度可通過X射線衍射等方法分析。答案：C二、填空題（每空1分，共10分）1.紫外-可見分光光度計中，石英吸收池適用于______（紫外/可見）光區(qū)，玻璃吸收池適用于______（紫外/可見）光區(qū)。解析：石英對紫外光（<350nm）透過率高，玻璃在紫外區(qū)有強烈吸收，僅適用于可見光區(qū)（>350nm）。答案：紫外；可見2.原子吸收光譜法中，常見的干擾類型包括物理干擾、化學干擾、______干擾和______干擾。解析：原子吸收的主要干擾包括物理（溶液粘度、表面張力）、化學（待測元素與共存物反應）、光譜（背景吸收、譜線重疊）和電離（高溫下原子電離）干擾。答案：光譜；電離3.高效液相色譜的流動相通常由______和______組成（列舉兩類）。解析：HPLC流動相多為有機溶劑（如甲醇、乙腈）與水的混合體系，通過調節(jié)比例控制保留時間。答案：有機溶劑（甲醇/乙腈）；水4.氣相色譜中，常用的載氣有______、______（列舉兩種）。解析：GC載氣需惰性且與檢測器匹配，常用氮氣（TCD/FID）、氫氣（高靈敏度）、氦氣（質譜聯(lián)用）。答案：氮氣；氫氣（或氦氣）5.紅外光譜中，透光率（T）與吸光度（A）的關系為______。解析：A=-lgT，吸光度是透光率的負對數。答案：A=-lgT三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述紫外-可見分光光度計的基本組成及各部分作用。解析：紫外-可見分光光度計由光源、單色器、吸收池、檢測器和信號處理系統(tǒng)組成。光源（氘燈/鎢燈）提供連續(xù)光；單色器（光柵/棱鏡）將復合光色散為單色光；吸收池（石英/玻璃）盛放樣品；檢測器（光電倍增管）將光信號轉換為電信號；信號處理系統(tǒng)（計算機）記錄并處理數據。答案：組成：光源（提供光）、單色器（分光）、吸收池（樣品容器）、檢測器（光轉電）、信號處理（數據記錄）。2.原子吸收光譜法中，為何需要使用銳線光源？解析：原子吸收線的寬度極窄（約0.001-0.01nm），若使用連續(xù)光源（如氙燈），單色器無法分離出足夠窄的譜線，導致吸光度測量值極低且誤差大。銳線光源（如空心陰極燈）發(fā)射的譜線與吸收線中心頻率一致，且譜線寬度更窄，可準確測量峰值吸收，提高靈敏度和準確度。答案：銳線光源發(fā)射線與吸收線中心頻率一致且更窄，避免連續(xù)光源的譜線展寬，實現峰值吸收測量，提高靈敏度。3.比較高效液相色譜（HPLC）與氣相色譜（GC）的主要差異（至少三點）。解析：差異包括：①流動相：HPLC為液體（有機溶劑/水），GC為氣體（氮氣/氫氣）；②固定相：HPLC為固體吸附劑或鍵合相，GC為固體吸附劑或液體固定液；③應用范圍：HPLC適用于高沸點、熱不穩(wěn)定樣品（如蛋白質、藥物），GC適用于低沸點、熱穩(wěn)定樣品（如揮發(fā)性有機物）；④溫度：HPLC通常室溫或低溫，GC需程序升溫（50-350℃）。答案：流動相（液/氣）、固定相類型、樣品適用性（熱穩(wěn)定性）、操作溫度。四、計算題（每題8分，共40分）1.某化合物的摩爾吸光系數ε=2.5×10?L·mol?1·cm?1，用1.0cm吸收池測得吸光度A=0.500，求其濃度c（單位：mol/L）。解析：根據朗伯-比爾定律A=εbc，c=A/(εb)=0.500/(2.5×10?×1.0)=2.0×10??mol/L。答案：2.0×10??mol/L2.用原子吸收光譜法測定某樣品中的銅，測得濃度為0.50μg/mL的標準溶液吸光度為0.200，計算該方法的特征濃度（單位：μg/mL/1%吸收）。解析：特征濃度定義為產生1%吸收（A=0.0044）時的樣品濃度，公式為c?=0.0044×c/A=0.0044×0.50/0.200=0.011μg/mL/1%吸收。答案：0.011μg/mL/1%吸收3.某HPLC色譜峰的保留時間tR=5.0min，半高峰寬W1/2=0.20min，計算該色譜柱的理論塔板數n。解析：理論塔板數公式n=5.54×(tR/W1/2)2=5.54×(5.0/0.20)2=5.54×625=3462.5（約3463）。答案：約34634.氣相色譜分離兩組分，保留時間分別為tR1=3.0min，tR2=4.0min，峰底寬W1=0.5min，W2=0.6min，計算分離度R。解析：分離度公式R=2(t