仪器分析实验的课后习题答案及讨论

3、测定果汁中维生素C为什么要采用标准加入法?为什么需要缓冲溶液?

因为果汁组分复杂,待测物含量较低,难以保证试样组成与标准溶液的条件完全相同,易制成标准溶液。因而要采用标准加入法,并且测量出的信号峰高与待测物的浓度成正比,因而可以采用标准加入法。不缓冲溶液用于调节PH值。如果溶液的PH值不适宜的话,抗坏血酸的氧化会使电极表明的PH移动,从而导致峰形变宽,使用已酸缓冲溶液可避免此类情况。 六、思考题

1.采用标准加入法有何优缺点?

答:标准加入法的优缺点:标准加入法适用于样品组分复杂的情况,其缺点是,由于进样多次,进样误差加倍。优点是准确度较高,因为加入的标准溶液体积很小,避免了底液不同所引起的误差。但是如果加入的标准溶液太少,波高增加的值很小,则测量误差大;若加入的量太大,则引起底液组成的变化。所以使用这一方法,加入标准溶液的量要适当。另外要注意的是,只有波高与浓度成正比关系时才能使用标准加入法。

2.测定果汁中维生素C为什么要采用标准加入法?

答:因为果汁组分复杂,待测物含量较低,难以保证试样组成与标准溶液的条件完全相同,易制成标

准溶液。因而要采用标准加入法,并且测量出的信号峰高与待测物的浓度成正比,因而可以采用标准加入法

3.测定果汁中维生素C为什么需要缓冲液?

答:缓冲溶液用于调节PH值。如果溶液的PH值不适宜的话,抗坏血酸的氧化会使电极表明的PH移动,

从而导致峰形变宽,使用已酸缓冲溶液可避免此类情况。

用重铬酸钾电位滴定硫酸亚铁铵溶液

(1).电位滴定: 每滴加一次滴定剂,平衡后测量电动势。

关键: 确定滴定反应的化学计量点时,所消耗的滴定剂的体积;快速滴定寻找化学计量点所在的大致范围;突跃范围内每次滴加体积控制在0.1mL;记录每次滴定时的滴定剂用量(V)和相应的电动势数值(E),作图得到滴定曲线。

(3).在计量点时,二苯胺磺酸钠颜色如何变化

二苯胺磺酸钠的氧化态为紫色,还原态为无色,变色的条件电极电位为0.85V。变色范围为0.85±0.059/2V,用K2Cr2O7滴定Fe的突跃范围的电位正好将指示剂的变色范围包含在内,故计量点时,指示剂由无色而氧化为紫色。

(4).在本实验中为何要加H2SO4及H3PO4?

2+

K2Cr2O7在酸性溶液中显示很强的氧化能力,因此要加1 mol/L H2SO4,此时Cr2O7/Cr的条件电极电位为1.08,能使Fe氧化为Fe。

在1 mol/L H2SO4中E’Fe/Fe=+0.68V,加入1:3(V/V)的H3PO4后由于PO4与Fe形成稳定的无色络离子[Fe(PO4)2],而使Fe/Fe电对的条件电极电位降低,所以在有H3PO4存在的H2SO4介质中滴定Fe时,起始条件电极电位最低,滴定突跃最长。

(5). 从E-V曲线上确定的计量点位置,是否位于突跃的中点?为什么?

从E-V曲线上确定的计量点位置,并不位于突跃的中点,因为在该氧化还原反应中所涉及的二个半反应为:

Fe — e → Fe n1=1 Cr2O7 +14H +6e → 2Cr+7H2O n2=6

n1≠n2,所以等当点并不在滴定突跃的中点,而是偏向电子转移数较多的Cr2O7一方。在这里是用K2Cr2O7滴定Fe,因此等当点偏向于滴定突跃的末端。 (六)思考题

1.为什么氧化还原滴定可以用铂电极作为指示电极

答:铂是一种性质稳定的惰性金属,当铂电极插入可溶性氧化态或还原态物质的滴定溶液中,电极本身并不参加反应,而是作为一个导体,在这里仅起传导电子的作用,没有离子穿越相界面.。为物质的氧化态(Fe)和还原态(Fe)转移电子提供了场所,它能显示溶液中对应的氧化态和还原态离子浓度间的关系,因而可在氧化还原滴定中用作指示电极。

2.从实验的E-V曲线上确定的终点,是否与计量点一致?如果用Ce2SO4溶液滴定Fe,它的计量点位置应在哪里?

答:不一定一致。电位滴定法是靠电极电位的突跃来指示滴定终点。在滴定到达终点前后,滴液中的待测离子浓度往往连续变化n个数量级,引起电位的突跃,此突变会形成一段距离的突变曲线,一般无法非常绝对准确地从曲线中找出计量点,从E-V曲线上确定的计量点位置,并不位于突跃的中点,计量点偏向于滴定突跃的末端。 而 如果用Ce2SO4溶液滴定Fe

Fe — e → Fe n1=1

Ce e →Ce n2=1 n1=n2,所以计量点应是滴定突跃的中点。 3.指示剂的变色与滴定突跃的电位变化是否一致?

答:一致。指示剂的变色实际上是通过滴定电位突跃来实现的,当滴定接近计量点时,溶液离子活度会发生跃迁,指示剂会发生颜色突变。本实验用二苯胺磺酸钠作指示剂,其氧化态为紫色,还原态为无色,变色的条件电极电位为0.85V。变色范围为0.85±0.059/2V 。用K2Cr2O7滴定Fe的突跃范围的电位正

2+

+2+

3+

2+

2+

3+

2+

2+

2-2-+

3+

2+

3+

2+

3-3+

2+

3+

2+

3-3+

2+

3+

2-3+

好将指示剂的变色范围包含在内,故计量点时,指示剂由无色而氧化为紫色。

荧光分光光度法定量测定维生素B2的含量

1.实验开始时,应先开光谱仪主机电源,预热五分钟后再开电脑主机,二者顺序不能颠倒,以防光谱仪主机开机后产生的高压损坏电脑主机。

2.样品测量结束时,就先关闭Xe灯,再进行数据处理。为了延长Xe灯的使用寿命,不要在开着Xe灯的状态下处理数据。

3.测量完毕时,关机顺序为:先关电脑主机,然后关光谱仪主机。(务必等到Xe灯冷却后) 4.干扰荧光分光分光度法的因素:

(1)溶剂:同一荧光物质在不同的溶剂中可能表现出不同的荧光性质。溶剂的极性增强,对激发态会产生更大的稳定作用,结果使物质的荧光波长红移,荧光强度增大。 (2)温度:升高温度会使非辐射跃迁概率增大,荧光效率降低。

(3)PH:大多数含有酸性或碱性取代基团的芳香族化合物的荧光性质受PH的影响很大。 (4)溶液表面活性剂的存在,减少非辐射跃迁的概率,提高了荧光效率。

(5)溶液中溶解氧的存在,由于氧分子的顺磁性质,使激发单重态分子向三重态的体系间窜跃速率加大,因而会使荧光效率降低。

5.维生素B2在pH=6~7时荧光最强,本实验为何在酸性溶液中测定?

原因:维生素B2在碱性溶液中经光线照射,会发生分解而转化为光黄素,后者的荧光比核黄素的荧光强的多。因此,测量时溶液要控制在酸性范围内,且必须在避光条件下进行。 6.应如何确定被测物的激发和发射波长

一般可将仪器的激发波长(Ex)先设定为200nm,然后进行发射波长(Em)模式扫描,(Em)波长范围暂设定为210-800nm,然后记录所有出现的峰值波长;改变激发波长(Ex)后再扫描,如第二次发射图谱中的某个(或某些)峰的位置没有位移(或位移很少),一般来说这个(或这些)峰就是荧光峰;因为荧光峰的位置是不随激发波长的改变而改变的,仅是峰高(或峰面积)发生改变。

将确定的荧光峰的波长作为发射波长(Em)固定下来,再做激发波长(Ex)的扫描,激发波长的范围要小于发射波长(根据斯拖克斯定律);如果仅出一个峰则很简单确立下来,再将这个波长固定下来重新做真正的发射波长(Em)扫描,可以得到良好的信噪比的结果值;如果做激发波长(EX)扫描后出现几个峰,则需要作出选择,一般选择峰形高度适合并又有一定带宽的峰为激发波长。

原子发射法测定自来水中的钙与镁

1、比较原子发射光谱法和原子吸收光谱法的异同点: 答:

不同点:

(1)、原理不同:原子吸收是通过原子蒸气共振吸收空心阴极灯发出的锐线光源。原子发射是元素在受到热或电激发时,有基态跃迁到激发态,再返回基态时,发出特征光谱。

(2)、光源不同:原子吸收是空心阴极灯。原子发射一般用直流电弧、交流电弧、高压电火花、电感耦合等离子体等作为光源。

(3)、原子吸收的检出限低:10-10g,准确度高1%-5%。原子发射的检出限较低10-0.1ug/g,准确度较高5%-10%。

(4)、试样不同:原子吸收采用溶液,而原子发射可以用溶液或者用固体。而且原子吸收一次只能测定一种元素,而原子发射一次可以同时测定70多种元素。

(5)、运行成本不同:原子发射光谱法用的仪器要用大量氩气作为辅助气,成本较原子吸收光谱法高很多。 相同点:

(1)测定的对象都是微量元素的含量。

(2)过程都需将样品原子化,都需要很高能量原子化。 (3)都是使用锐线光源。

原子吸收光谱测定铜的含量

1.火焰原子吸收光谱法的特点:

(1)灵敏度高、(2)选择性好、(3)精确度较高、(4)适用范围广、(5)取样量少,固体和液体试样均可直接测定、(6)分析周期短、(7)抗干扰能力强、稳定性好、(8)快速、简便、易掌握、设备简单便于自动化和计算机控制 2.火焰温度的选择:

(a)保证待测元素充分离解为基态原子的前提下,尽量采用低温火焰; (b)火焰温度越高,产生的热激发态原子越多;

(c)火焰温度取决于燃气与助燃气类型,常用空气—乙炔最高温度2600K能 测35种元素。

3. 原子化条件的选择

在火焰原子化法中,火焰类型和特征是影响原子化效率的主要因素。对低、中温元素,使用空气-乙炔火焰;对高温元素,采用氧化亚氮-乙炔高温火焰;对分析 4.测量时进样量

-10

-14

进样量过小,吸收信号弱,不便于测量;进样量过大,在火焰原子化法中,对火焰产生冷却效应,在石墨炉原子化法中,会增加除残的困难。在实际工作中,应测定吸光度随进样量的变化,达到最满意的吸光度的进样量,即为应选择的进样量。 5.狭缝的自然宽度:

狭缝宽度直接影响光谱宽带与检测器接受的能量。合适的狭缝宽度由实验确定,引起吸光度减少的最大狭缝宽度,即为合适的狭缝宽度。一般情况下,单色器的入射狭缝和出射狭缝的宽度是相等的,在0.01~2mm之间,本实验通过对狭缝宽度进行调节,得出最合适的狭缝宽度是0.04mm。(不引起吸光度减小的最大狭缝宽度),线位于短波区(200nm以下)的元素,使用空气-氢火焰是合适的 6. 当使用雾化器时,经常使用稀硝酸作为溶剂。

理由:在实际分析中,习惯把分析元素转换成硝酸盐、硫酸盐。因为这样可选取较高的灰化温度,以减少干扰。 (六)、思考题

1. 采用标准加入定量法应注意哪些问题? 答:

①.为了得到较为准确的外推结果,至少要配制四种不同比例加入量的待测标准液,以提高测量准确度。

②.绘制的工作曲线斜率不能太小,否则外延后将引入较大误差,为此应使一次加入量C0未知量Cx尽量相近。

③.本法能消除基体效应带来的干扰,但不能消除背景吸收带来的干扰。

④.待测元素的浓度与对应的吸光度应呈线性关系。即绘制工作曲线应呈直线,而且当Cx不存在时,工作曲线应该通过零点。

2. 以标准加入法进行定量分析有什么优点?

答:标准加入法适用于样品组分复杂的情况,优点是准确度较高,因为加入的标准溶液体积很小,避免了底液不同所引起的误差。能快速测出待测液浓度,而且准确度高。

3. 为什么标准定量分析法中工作曲线外推与浓度轴相交点,就是试液中待测元素的浓度。

答:在实际测量时,标准定量分析常采用作图法,因为结果更准确。一般吸取四份等体积试液置于四只

等体积的容量瓶中,从第二只容量瓶中开始,分别按比例递增加入待测元素的标准溶液,然后用溶剂瓶稀释至刻度线,揺匀,分别测定溶液

Cx ,Cx + C0,Cx+2C0,Cx+3C0的吸光度为Ax,A1,A2,A3,然后以吸光度A对待测元素标准液的加入量作图,如下图:纵坐标上截距Ax 为只含Cx 的吸光度,延长直线与横坐标相交于Cx ,即为所需要测定试样中该元素的浓度。

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