仪器分析计算例题

第二章气相色谱分析例1：在一根90米长的毛细管色谱柱上测得各组分保留时间：正十四烷15.6min；正十五烷21.95min；正十六烷31.9min。计算色谱柱的死时间及载气平均速度。解：方法一：同系物保留值之间存在以下关系：,11,rrnnnn''''()(1)(1)()//RnRnRnRntttt以()RMtt代替'Rt可推导出:2(1)(1)()(1)()()(1)()()RnRnRnMRnRnRnRntttttttt将正十四烷、正十五烷、正十六烷的保留时间代入公式：231.915.621.95min(31.921.95)(21.9515.6)Mt得4.40minMt载气的平均流速/MuLt,即90100/(4.4060)/34.09/ucmscms方法二：直接用甲烷测定死时间。即以甲烷的保留时间作为死时间。例2：在一根2m长的色谱柱上，A、B、C、三组分的保留时间分别为2.42min、3.21min、5.54min；峰宽分别为0.12min、0.21min、0.48min。另测得甲烷的保留时间为1.02min。求：（1）A、B、C组分的调整保留时间；（2）A与B、B与C组分的相对保留时间；（3）A、B、C组分的容量因子；（4）A、B、C组分的有效塔板数和塔板高度；（5）A与B、B与C组分的分离度；解：（1）'(1)(1)RRMttt'()()(2.421.02)min1.40minRARAMttt'()()(3.211.02)min2.19minRBRBMttt'()()(5.541.02)min4.52minRCRCMttt(2)''2,1(2)(1)/RRrtt,2.19/1.401.56BAr,4.52/2.192.06CBr(3)'1(1)/RMktt'()/1.40/1.021.37ARAMktt'()/2.19/1.022.15BRBMktt'()/4.52/1.024.43CRCMktt(4)'216(),/RefftnHLnw'()22()1.416()16()2178,0.12RAeffAAtnw()/2100/21780.092AAeffAHLncm'()22()2.1916()16()17400.21RBeffBBtnw()/2100/17400.115BBeffBHLncmcm'()22()4.5216()16()14190.48RCeffCCtnw()/2100/14190.141CCeffCHLncm(5)(2)(1)212()RRttRww()(),2()2(3.212.42)4.790.210.12RBRAABBAttRww()(),2()2(5.543.21)6.750.480.21RCRBBCCBttRww第三章高效液相色谱分析例1：高效液相色谱法分离两个组分，色谱柱长30cm。已知在实验条件下，色谱柱对组分2的柱效能为26800m-1，死时间1.5minMt.组分的保留时间124.15min,4.55min.RRtt计算：（1）两组分在固定相中的保留时间12'',;RRtt（2）两组分的分配比12;,kk（3）选择性因子2,1;r（4）两组分的分离度R，并判断两个组分是否完全分离。解：（1）11'(4.151.50)min2.65minRRMttt22'(4.551.50)min3.05minRRMttt（2）因为(1)RMttk'RRMttt所以RMMttkt故114.151.51.771.5RMMttkt224.551.502.031.50RMMttkt(3)22112.031.151.77krk(4)30cm长色谱柱的理论塔板数n为126800308040100mncmcm根据分离度2,122,12141rnkRrk80401.1512.032.041.152.031R因R1.5，故两分组已完全分离。例2：已知A、B两分组的相对保留值.1.1BAr，如果要是A、B到完全分离（R=1.5，H=0.1.cm），问需要多长的色谱柱？解：根据22..16()1BABArnRr及LHn可求得221.1161.543561.11n因此，所需色谱柱长0.104356435.64.5Lcmcmm第四章电位分析法例1:25°C时，用氯电极测定含盐番茄汁中的Cl—含量。取10.0ml番茄汁测得电动势为-17.2mv，若向其中加入0.100mL0.100mol/L的NaCl溶液，再测电动势为-35.5mv。计算每升番茄汁中所含Cl—的毫克数。解：1[101]ESXCC[35.5(17.2)]18.1Emvmv0.01810.3070.059ES30.307141.0010(101)/9.7310/XCmolLmolL49.731035.5/0.0345/34.5/gLgLmgL例2:25°C时，用0.100mol/L4Ce溶液电位滴定20.00mL0.100mol/L2Sn溶液。用Pt电极（正极）和饱和甘汞电极（负极）组成电池，计算：(3)化学计量点时电池的电动势;(4)加入10.00mL4Ce时的电动势。已知0.24sceV43/1.61CeCeV42/0.15SnSnV解：（1）11.61+20.15=0.6371+2VV计量点(2)244322SnCeSnCe溶液中2Sn量：20.000.1002.00mmolmmol加入4Ce量：10.000.1001.00mmolmmol余2Sn量：(2.001.00/2)1.50mmolmmol生成4Sn量：0.500mmol用42/SnSn电对计算，0.0590.500=[0.15+lg0.24]0.10421.50EVV电池第五章伏安分析法例1：用极谱法测定MgCl2溶液中的微量Cd2+取试液5.0ml，加入0.04%明胶5.0ml，用水稀释至50ml，通N25min~10min后记录极谱图，得波高50A。另取试液5.0ml，加入0.5mg/mlCd2+标准溶液1.0ml，混合均匀，再按上述测定步骤同样处理，记录极谱图，波高为90A.计算试样中Cd2+的含量。解：根据极谱法的定量公式，扩散电流（即极谱波高）与Cd2+的浓度成正比：dikc样品加标前：1150,/dxiACCmgmL样品加标后：290diA2(5.00.51.0)/6/xCCmgml解以下方程组得：505.0/5090(5.00.51.0)/50xxKCKC得试样中的Cd2+的含量Cx=0.125mg/mL例2：用阳极溶出伏安法测定水样中的222,,PbCdCu含量。取水样4.00ml，加入到盛有46.0ml支持电解质溶液的电解池中，通N22min，富集1min，静置30秒后将工作电极的电位向正方向扫描，测得222,,PbCdCu的溶出峰高分别为12mm，26mm，18mm。在上述溶液中加入0.10ml22(10.00/),(2.00/),PbmgLCdmgL2(5.00/)CumgL的标准溶液，同样进行富集和溶出，测量到溶出峰的峰高分别为20mm，45mm，32mm，计算水样中的222,,PbCdCu的含量。解：根据溶出伏安法的定量公式，溶出峰电流（即溶出峰高）与被测离子浓度成正比：hkc设被测离子的浓度为xCmg/L,则加标前电解池中被测离子浓度：14.00/50.0/xCCmgL加标后电解池中被测离子浓度：24.00/50.0/50.0xssCCCV1122hkchkc分别将222,,PbCdCu加标前后的溶出峰高12/20,26/45,18/32,mmmmmm标准浓度10.00/,2.00/,5.00/mgLmgLmgL加标体积0.1代入方程组，解得：水样中的2Pb的含量：0.375/mgL;12/20,26/45,18/32,mmmmmm标准浓度10.00/,2.00/,5.00/mgLmgLmgL加标体积0.1代入方程组，解得：水样中的2Pb的含量：0.375/mgL;2Cd的含量：27.6510/mgL2Cu的含量：0.161/mgL.第六章库伦分析法例1：用铂电极电解2CuCl溶液，通过的电流为20A，电解时间为15min.计算阴极上析出铜和阳极上析出氯的质量。解：设阴极析出铜和阳极析出氯都是唯一产物。阴极反应22CueCu阳极反应222CleCl已知263.55/,70.90/CuClMgmolMgmol所以63.552015605.928296487CuCuMitmggnF2270.902015606.613296487ClClMitmggnF例2：称取Cd和Zn的试样1.06g，溶解后，用汞阴极使Cd和Zn分别从氨性溶液中析出。当阴极电位控制在-0.95V（Vs,SCE），仅析出Cd。在该电位下电流中止时，氢氧库仑计析出44.6ml气体（21℃,96.5kpa）.调节阴极电位至-1.3V（Vs,SCE），使在Zn2+阴极析出。电解结束后，库仑计又增加了31.3ml气体。计算试样中Zn和Cd的含量。（已知在标准状态下，每库仑电量析出氢氧混合气体的体积是0.1739ml，CdM=112.4g/mol,ZnM=65.39g/mol）解：电解Cd时，标准状况下，库仑计析出的氢氧混合气体的体积为144.6273.1596.539.4294.15101.325Vmlml析出Cd时，消耗的电量为39.4/0.1739226.8CdQCC()112.4226.80.1252964871.06CdCdCdMQwnFm电解Zn时，标准状况下。库伦计析出的氢氧混合气体体积为231.3273.1596.527.7294.15101.325Vmlml析出Zn时，消耗的电量为27.7/0.1739159.3ZnQCC()65.39159.30.05092964871.06ZnZnZnMQwnFm第七章原子发射光谱例1.简述下列术语的含义：（1）电磁波谱（2）发射光谱（3）吸收光谱（4)荧光光谱解：（1）电磁波谱——电磁辐射是一种高速度通过空间传播的光量子流，它既有粒子性质又有波动性质。电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱。（2）发射光谱——物质的原子、离子或分子得到能量，使其由低能态或基态激发至高能态，当其跃迁回到低能态或基态而产生光谱称为发射光谱。（3）吸收光谱——当辐射通过气态、液态或固态物质时，物质的原子、离子或分子将吸收与其内能变化相对应的频率而由低能态或基态激发至较高的能态。这种因为对辐射的选择性吸收而得到的光谱称为吸收光谱。（4)荧光光谱——激发态原子或分子通过无辐射跃迁回较低的激发态，然后再以辐射跃迁的形式回到基态或直接以辐射跃迁回到基态，通过这种形式获得的光谱称为荧光光谱。例2：激发原子和分子中的价电子产生紫外可见光谱需要激发能量为1.5~8.0eV。问其相应的波长范围是多少？解：27h6.6210ergs1211.610eVerg激发能量为1.5eV因为hcE所以27105126.62103108.25710()8257()1.51.610hccmAE。同理；激发能量为8.0eV27105126.62103101.55210()1552()8.01.610hccmAE。因此，激发的