仪器分析原理(何金兰版)课后答案(10)

2019-08-17 14:13

解过程造成较明显的浓差极化,使工作电极成为极化电极。电极表面可以周期性更新。伏安法可以使用表面积固定的悬汞、石墨、铂等工作电极。参比电极采用面积比较大、不易极化的电极。 28

名词解释:

极谱极限电流,扩散电流,迁移电流,残余电流,充电电流,极谱极大,氧波。

答:极谱极限电流:当电解池电流的大小仅决定于溶液离子浓度C,不随电

位增加而增加时,其电流到达最大值,此时电流称为极

限扩散电流。

扩散电流:由扩散力决定的扩散电流,其大小与该离子在电极附近的浓度梯度成正比。

迁移电流:由电场力决定的迁移电流,其大小决定该电极附近的浓度梯度成正比。

残余电流:当外加电压未达到被测离子的分解电压之前,就有微小的

电流通过电解池,这种电流称为残余电流。

充电电流:在滴汞电极随着汞滴周期性的生长和滴落,电容在形成的过

程中充电,汞滴下落将电荷带走。于是有一定量的电流通过,形成了连续不断的残余电流,这种电流又叫充电电流。

极谱极大:在进行极谱分析测定时,当外加电压使滴汞电极电位到达被

测离子的析出电位之后,极谱电流随外加电压增高而迅速上

升到极大值,随后才回到扩散电流的正常值。极谱波上出现这种比扩散电流大得多的畸峰,称为极谱极大,它的存在影

响扩散电流和半波电位的准确测量。

氧波:在室温下,空气中的氧在水溶液中的溶解度约为10–4mol · L-1。29 30

溶解在溶液中的氧能在滴汞电极上还原产生氧波。 尤考维奇方程的数学表达式是什么?指出各符号的意义。

简述极谱波方程及方程中?1/2的意义,?1/2有什么特点?有什么用途?

RTnFln(id)c?ici?(id)a答:见p337。

答:综合极谱波方程为???1/2?,式中?12是一特定的值,

称为金属离子极谱波的半波电位。对于一个特定的体系,在一定实验条件下,它只取决于金属离子的性质,而与其浓度无关,可以用作极谱定性分析的依据。 31

如何运用金属配合物可逆极谱波方程求配合物的配位数和解离常

46

数? 答; 32

在0.10mol/LKCl溶液中,Pb离子的浓度为2.0x10mol/L,极谱分析得到Pb2+的扩散电流为20μA,所用毛细管的m2/32t1/6为250mg2/32s1/6。极谱分析的电极反应为Pb2+ + 2e→Pb。计算Pb2+离子在此溶液中的扩散系数。

解:用公式 id = 607nD1/2m2/3 · t1/6C

∴(cm/s)。 33

在溶液样品中测定Pb的极谱波,在m=2.50mg2s-1和t=3.40s条件下,

所测定的扩散电流为6.7μA,调整毛细管的高度使t=4.00s,相应的

2

2+

-3

D?(20607?2?250?2.0?10?3?103)2?1.0?10?9m=2.60m2s-1。求新条件下Pb的扩散电流为多少?

1/22/3 1/6

解:用公式 id = 607nDm· tC 因为浓度不变

id,1 /id,2= (607nD1/2m2/3 · t1/6C)1/(607nD1/2m2/3 · t1/6C)2

∴ id =(2.6/2.5)2/3(4/3.4)1/636.7310-6

=(1.04)3(1.176)36.7310=7.1μA

34 Pb(Ⅱ)在3mol2L-1盐酸溶液中还原,所产生极谱波的半波电位为

-0.46V,在滴来电极电位为-0.70V时(已完全浓差极化)测得下列各溶

液的电流值为:

溶液 电

流/?A

(1) 6mol2L-1HCl25.00ml,稀至50.00ml 0.15 (2) 6mol2LHCl25.00ml,加试液10.00ml,稀至50.00ml 1.23 (3) 6mol2L-1HCl25.00ml,加1310-3mol2L-1Pb2+标准溶液 5.00ml

50.00ml

0.94

计算试液中的铅含量(mg/ml),在本实验中能采用哪些方法除氧? 解:50ml的空白~0.15?A, 10Cx ~1.23?A 5310-3mol/L~0.94?A

∴Cx =(1.23-0.15)/(0.94-0.15)35310-3mol/L =6.84310-3mol/L=0.142 mg/ml。

35 在0.10mol/LNaClO4溶液中,Zn的半波电位φ1/2为0.998v(vs.SCE),当加入乙二胺使其浓度为0.04mol/L后,φ1/2为-1.309v,在0.10mol/LNaClO4和1.96mol/LNaClO4的乙二胺溶液中Zn的半波电位φ1/2为-1.45v。问Zn与乙二胺配合物的化学式和其解离常数为多少?

解:这里已知n=2,和两不同体系(配体浓度不同)下的半波电位,

47

-12/3

1/6

-6

求配位数p和解离常数Kd,可以列出联立方程:

?1.309?0.998??1.45?0.998?0.05922lgK?p0.05922lg0.040.059lgK?p0.059

lg1.96解之:p=2.78≈3,lgK=-82.39 ∴Kd=4.0310-83

2?稳定常数K稳= 0.2531083 配合物的化学式 Zn(en)3

36 极谱催化波有哪几种类型,简述各类催化电极反应过程。

答:与电极反应平行进行的化学反应,通常能显著地提高极谱电流,这类极

谱波称为极谱催化波。极谱催化波主要分为两类:(1) 氧化还原反应型催化波;(2) 催化氢波。此外,生成吸附性配合物,也可以增大极谱电流,提高测定灵敏度,这类极谱波称为配合物吸附波。

37 普通极谱的局限性是什么?单扫描极谱、交流极谱、方波极谱和脉冲极谱有什么改进?

答:

38 简述溶出伏安法的原理及其特点。 答:见p350

39 在0.10mol/LNaOH溶液中,用阴极溶出伏安法测定S2-,以悬汞电极为

工作电极,在-0.40v时电解富集,然后溶出。(1)请分别写出富集和溶出的电极反应式;(2)画出它的溶出伏安曲线。

CH17

1 色谱图上的色谱峰流出曲线能说明什么问题?

答:可以说明1)色谱峰数目可说明样品所含有的组分数;2)根据峰的位置可以对组分定性;3)根据高或峰面积可以定量;4)可以进行柱效和分离度的计算。

2 在色谱分析中,实验室之间可通用的定性参数是什么?

答:实验室之间可通用的定性参数是相对保留值。因为相对保留值只与柱温及固定相性质有关,一旦温度和固定相选定,则相对保留值一定,可广泛用作定性的依据。

3 在色谱峰流出曲线上,两峰之间的距离决定于相应两组份在两相间的分

配系数还是扩散速度?为什么?

答:是由两组分的分配系数决定的。当两组分的分配比或分配系数相等时,

48

则α?1,说明两组分的色谱峰重合。两组分的分配系数K相差越大,则分离得越好。因此,两组分具有不同的分配系数是色谱分离的先决条件。

4 反映色谱柱柱型特性的参数是:1)分配系数 2)分配比 3)相比 4)

保留值

答:反映色谱柱柱型特性的参数是:相比。而分配系数、分配比、保留值都是热力学参数。

5 指出下列哪些参数的改变会引起相对保留值的增加,为什么?1) 柱长

增加 2)相比增加 3)降低柱温 4)降低流动相速度。

答:相比增加和降低柱温,都能使相对保留值的增加。因为相对保留值与柱温及固定相性质有关,与柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关。

6 对某一组份来说。在一定的柱长下。色谱峰的宽窄主要决定于组份在色

谱柱中的

1) 保留值 2)扩散速度 3)分配比 4)理论塔板数

答:主要决定于组份在色谱柱中的扩散速度。色谱峰的宽窄与动力学因素有关。

7 衡量色谱柱柱效能的指标是什么?衡量色谱柱选择性的指标是什么? 答:色谱柱的柱效主要通过塔板数来衡量,塔板数越多,表示色谱柱的分离能力越强;

衡量色谱柱选择性的指标是相对保留值。

8 柱效能和柱的分离度有什么区别和联系?

答:柱效能反映分离峰的宽窄,柱效高,分离峰的窄,才可能有好的分离度;柱效高是高分离度的前提。但是仅有高柱效,不能说明选择性好,但分离度则可以反映柱效和选择性两者。

9 在某气液色谱柱上组份A流出需15.0min, 组份B流出需25.0min,而不

溶于固定相的物质C流出需2.0min。问:

(1) 组份B相对于组份A的相对保留时间是多少? (2) 组份A相对于组份B的相对保留时间是多少? (3) 组份A在柱中的容量因子是多少?

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解:1) r2,1?tr(B)t'r(A)'''?25.0?2.015.0?2.0?1.77

2) r1,2?tr(A)tr(B)trt0'?1/1.77?0.57 15.0?2.02.0 3) kA???6.5

10 在一根长3米的色谱柱上分离二组份,得到的调整保留时间分别为13

min和16 min,而且后者的基线宽度为1 min。如果使二组份的分离度达1.5,应用多长的色谱柱?

解:柱长3米的分辨率R1=(16-13)/1=3 ,当分辨率R2=1.5时,其柱长L2应为:

22 2

(R1/R2) = L1/L2,即L2=L1/(R1/R2)= 3/(3/1.5)=0.75m

11 有A、B两组份,其调整保留时间分别为62s和71.3s,要使A、B两组

份完全分离,所需要的有效塔板数是多少?如果有效塔板高度为0.2cm, 应用多长的色谱柱?

解:α=71.3/62 = 1.15,nef = 163R2(

???1)2?16?1.5(21.150.15)2?2116

柱长 = nef3H = 211630.2/100=4.232(m) 下面解法更好: ∵ R?=2116

以下同上。

12 已知A、B两组份的分配系数分别为8.8和10,当它们通过相比β=90

的填充柱时,能否达到基本分离?为什么?(基本分离时的分离度为1) 解法1:α = K1/K2 =10/8.8 = 1.14, k1/β = 10/90 =0.11,

由基本分离方程可以推导出两组分基本分离时所需的理论塔板数为:

N4(tr?tr2''1'tr2) ∴

N?4R?tr'tr2'2?'tr1?4?1.5?71.371.3?62=46,∴nef

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