中⼭⼤学仪器分析试卷+答案
将正确答案填⼊上表中，共20分)
1. 下列哪种⽅法是由外层电⼦跃迁引起的？
B. 原⼦发射光谱和核磁共振谱C. 红外光谱和Raman光谱D. 原⼦光谱和分⼦光谱
2. 下列两种⽅法同属于吸收光谱的是：A. 原⼦发射光谱和紫外吸收光谱；B. 原⼦发射光谱和红外光谱
C. 红外光谱和质谱
3. 下列哪两种光源同是线光源：A. W灯和空⼼阴极灯B. 氘灯和Nernst灯
光源和硅碳棒4. 价电⼦数为3
A) 双线单线和三重线 D) 单线、三重线和五重线5. Na原⼦下列光谱线间哪个能发⽣跃迁？
A. 32S1/2—43S1/2B. 32P1/2—42D5/2C. 32S1/2—32D5/2
6. 下列羰基化合物中C＝O伸缩振动频率最⾼的是：
A. RCOR’
7. 将下列四种光源的蒸发温度由低到⾼排序，哪种排序是正确的？A. 直流电弧-低压交流电弧-⽕花-ICPB. ICP-⽕花-低压交流电弧-直流电弧
低压交流电弧-⽕花-直流电弧-ICP 8. 样品的流动性降低使纵向弛豫(⾃旋－晶格弛豫)时间τ1和谱线宽度如何变化：
A. τ1增加，谱线变宽C. τ1减⼩，谱线变宽D. τ1减⼩，谱线变窄
9. 要获得最⼤丰度的分⼦离⼦峰，可采⽤哪种离⼦源？
A. 电⼦轰击源(EI)
B. 化学电离源⽕花源(Spark)
10. 在经典AES分析中，激发温度最⾼的光源是：
A) 直流电弧 B) 交流电弧⽕焰
11. 与⽕焰原⼦吸收法相⽐，⽯墨炉原⼦吸收法有以下特点：
A. 灵敏度低但重现性好C. 所需样品量⼤但检出限低D. 物理⼲扰少且原⼦化效率低
12. 在碱性条件下，苯酚的最⼤吸波长将发⽣何种变化？
蓝移 C. 不变 D. 不能确定
13. 某芳烃(M=134), 质谱图上于m/e = 91处显⼀强峰，试问其可能的结构是：
DACB
14. 81Br同位素相对丰度为98.0%，化合物CH2Br2的分⼦离⼦峰与相应同位素离⼦峰相对强度⽐I M：I M+2：I M+4为：
15. 可分别⽤作红外光谱和质谱检测器的是：A. 相板、光电倍增管；B. 光电管、Faraday杯；
D. 光电管、热电偶
16. ⾼纯Y2O3中稀⼟杂质元素和铁矿⽯定量分析分别使⽤下列何种光源为佳？A. ⽕花及直流电弧B. 低压交流电弧和⽕花
C. 直流电弧和⽕花
18. 属于禁戒跃迁的光谱项是：
A. 32S1/2-32P3/21S1-31P1 D. 32S0-42P1
19. ⼀个(或⼀组磁等价)质⼦A与两组类似磁等价质⼦(X m, Y n)偶合(如丙烷中亚甲基质⼦与两组甲基质⼦之间的偶合)，那么质⼦A的共振信号为：
A. n+1重峰；
B. m+n重峰 D. (m+1)(n+1)重峰.
20. ⼄醇⾼分辨1HNMR谱图中，由低场到⾼场排列的质⼦种类及相应峰数(括号内数字为偶合峰数)为：A. CH2(3)—CH3(4)—OH(1);B. CH2(4)—CH3(3)—OH(1);
—CH2(3)—CH3(4)
正确打√；错误打?。请将答案写在第⼀页的题⾸表格内。共15分)1.电⼦能级间隔越⼩，跃迁时吸收光⼦的频率越⼤。?
2.当外来辐射能量与分⼦振-转能级跃迁所需的能量⼀致时，则将产⽣红外吸收。?
3.AAS分析中，若有⾜够⾼分辨率的光栅，就能得到积分吸收值，并进⾏所谓的绝对分析。√4.经典光源中，直流电弧有最⾼的蒸发温度，因⽽该光源适合于难熔氧化物元素的分析。√5.AAS与Zeeman AAS有相同的灵敏度，但Zeeman AAS可以较好地扣除背景⼲扰。?6.棱镜分光产⽣“⾮匀排光谱”，⽽光栅分光则产⽣“匀排光谱”。√
7.AES中，分析线就是共振线。因为共振线谱线最强，因⽽分析的灵敏度最⾼。?8.当两种物质的UV-Vis分⼦吸收光谱没有等吸收点时就不能使⽤双波长分光光度法。?9.ICP光源中，从外管切向通⼊氩⽓的⽬的是为了保护⽯英管不被⾼温等离⼦体烧坏。√10.阶梯减光板的⽤途之⼀是它在⼀次摄谱时便能在相板上得到多条Fe谱，⽤作“标尺”。?
11.在⽕焰AAS中，需要在原⼦化器和分光器之间加⼀个由马达驱动的切光器对光源进⾏调制，以消除⽕焰中分⼦辐射所带来的交流⼲扰信号。?
12.AAS和AFS都属原⼦吸收光谱分析的范畴，其仪器主要组成相当，但后者必须将光源或检测器置于与主光路垂直的位置。?
13.⾊谱-质谱联⽤(GC-MS)要解决的关键问题是如何将MS的真空度降低，使得其真空度与GC的真空度相匹配。?
14.当空⼼阴极灯的灯电流增加时，发射强度增加，分析灵敏度亦将提⾼，因此增加灯电流是提⾼灵敏度⼗分有效的途径。?
15. 从公式I=ac b可以看出，由于决定谱线强度的两个系数a和b随实验条件(如蒸发、激发条件、试样组成、感光板特性和显、定影条件等) 和被测元素的含量的改变⽽变化，尤其是实验条件的变化或波动很难避免，因此需采⽤内标法来补偿或减少因这些变化对测定的影响。√共15分，请将答案填在横线上或括号内，每空1分)
1. 光电直读光谱仪的主要⾊散元件是有⼀定曲率半径的 凹⾯光栅 ，该种元件既有 分光作⽤，⼜有 聚焦 作⽤。
2. 化合物Cl 2CH a CH b Br 2中H a 和H b 质⼦吸收峰在⾼场出现的是 H b 质⼦。3. 分别列出UV-Vis 及IR 两种光谱分析法中各仪器具体组成(请按先后顺序排列)：
UV-Vis: W 灯、氘灯—光栅或棱镜---吸收池---光电倍增管(检测器) IR: 硅碳棒或Nernst 灯---样品池---光栅或Michelson ⼲涉仪---真空热电偶 4. MS 仪器中，单聚焦质量分析器只实现了 ⽅向（⾓度） 聚焦，⽽双聚焦质量分析器除具有单聚焦质量分析器的聚焦功能外，还实现了 能量(速度、动能) 聚焦，因⽽具有更⾼的分辨率。5. 与C 2H 6相⽐，C 2H 4分⼦的磁各向异性效应使其四个质⼦化学位移值δ 增加 (增加或降低)。6. 据Woodward-Fieser 规则估算下列化合物的最⼤吸收波长λmax 。
共10分，每题2分)：
ICP 环状结构: 在⾼频感应电场或磁场下开成的等离⼦体涡流具有“趋肤效应”，此效应使得等离⼦体涡电流集中于等离⼦体表⾯，形成⼀环形加热通道，即ICP 环状结构。
AES 基本原理：待测原⼦的外层电⼦在外来能量的作⽤下，电⼦由低能态跃迁到⾼能态，在⾼能态不稳
定，迅速返回到低能态，并辐射出具有特征波长或频率的谱线。通过测定特征谱线的波长或频率进⾏定性分析；通过测定谱线的强度进⾏定量分析。
轫致辐射：电⼦通过荷电粒⼦(主要是重粒⼦)形成的电场（或库仑场）时，受到加速或减速引起的连
续辐射。
⾃吸效应：激发态原⼦发出的辐射被其基态原⼦所吸收，从⽽使谱线强度下降的效应。
最后线：当渐渐减⼩待测元素的含量时，该元素产⽣所有特征谱线中最后消失的谱线。它⼀般是元素的最灵敏线或共振线。五、简答题(共20分)
1、 为什么要以峰值吸收代替积分吸收进⾏原⼦吸收分析？峰值吸收的测定，对光源发出的谱线有何要求？为什么空⼼阴极灯能满⾜这些要求。(15分)
因为原⼦谱线半宽很⼩，现在还没有⼀种极⾼分辨率的光栅可以分辨该半宽的谱线，并对此峰⾯积进⾏积分，因此须以峰值吸收代替积分吸收。
对光源要求（Walsh 两假设）：当光源发射线半宽⽐吸收线半宽⼩得多（锐线），且⼆者中⼼频率⼀致时，可以⽤峰值吸收代替积分吸收。
空⼼阴极灯的灯电流⼩---热变宽（Doppler ）⼩；灯内充低压惰性⽓体—压变宽⼩。由于使⽤待测元素制作元素灯，发出的谱线是待测元素的共振吸收线，即⼆者中⼼频率⼀致，故。。。。。。
2、 实际上的红外吸收谱带(吸收峰)数⽬与理论计算的振动数⽬要少。解释原因。(5分)
1）对称振动分⼦的偶极矩不为零；2）能量简并（振动形式不同，但振动能级⼀样）；3）仪器分辨率不⾼或灵敏度不够。列出计算步骤，共20分)
1、有⼀宽度为50mm ，光栅刻线为1200条/mm 的垂直对称式光栅光谱仪，其闪耀⾓β为20o (已知sin20o =0.34; cos20o =0.94), 试计算：
1) 在第⼀级光谱中，该光栅的理论分辨率R ；(5分)n=1; 光栅总刻线数N=50?1200=60000条光栅分辨率R=nN=1?60000
2) 若照相物镜焦距f ＝1000mm ，试求⼀级光谱的倒线⾊散率d λ/dl 。(5分)n=1, 闪耀⾓β为20o , 物镜焦距f ＝1000mm ， 光栅常数d=1/1200据倒线⾊散率公式：nf
d dl d θλcos = 得倒线⾊散率=[(1/1200)?cos20]/(1?1000)=。。。。
2、在⾼温光源中，Na 原⼦发射或吸收平均波长为1139 nm 的双重线。相应的能级跃迁发⽣基态42S 1/2
和激发态(32P 1/2+32P 3/2)之间。
1) 请根据Boltzmann 分布公式，计算处于温度分别为2500K 和2550K 光源中Na 原⼦在激发态和基态的原⼦数⽬的⽐值(Planck 常数h 为6.63?10-34Js ；Boltzmann 常数k 为1.38?10-23J/K ；光速c 为3.0?1010Cm/s)。(5分)
2) 据上述所求⽐值，⽐较AES 分析中光源温度以及AAS 分析中原⼦化温度对测量的影响(5分) 提⽰：基态或者激发态的统计权重计算式为g=2J+1(J 为内量⼦数，光谱⽀项通常以n 2s+1L J 表⽰)；对
于有两个或多个光谱⽀项的激发态，其统计权重为各光谱⽀项统计权重的总和
解：1）基态和激发态的统计权重分别为g 0=(2?1/2+1)=2 和g i =(2?1/2+1)+(2?3/2+1)=6
由Boltzmann 公式： kT E i i e g g N N ?-=0
0 因为 ?E=h ν=hc/λ=(6.63?10-34Js ?3.0?1010cm/s)/(1139nm ?10-7cm)当T=2500K 时，kT=1.38?10-23J/K ?2500K代⼊上式得到。。。。。。。。。。。。。
2）从计算可以看出：当温度相差50C 时，a) 不同温度下的⽐值相差很⼤，即温度对处于激发态的原
⼦数影响很⼤。由于AES 中谱线强度是由激发态原⼦数决定的，因此温度对AES 的测定影响很⼤；⽽在AAS 分析中，测定的是基态原⼦数，尽管激发态原⼦数⽬在不同温度下相差很⼤，但与基态原⼦数⽬相⽐仍很⼩，或者说，温度对AAS 测定的影响不⼗分明显。
