中国矿业大学2006～2007学年第2学期
《近代仪器分析》试卷（B）卷
课程编号：06404 考试时间：100 分钟 考试方式：闭卷
一、名词解释（本题5小题，每小题2分，共10分）
1. 化学位移：由屏蔽作用所引起的共振时磁场强度的移动现象称为化学位移； 2. 共振线：原子光谱分析中，试样原子要吸收具有频率的谱线，使得其核外
电子由基态跃迁到第一激发态，该特定频率的谱线即共振吸收线； 3. 红移：吸收波长向长波方向移动的现象叫红移；
4. 亚稳离子：离子在飞行过程中发生裂解的母离子称为亚稳离子，由于母离
子中途已经裂解生成某种离子和中性碎片，记录器中只能记录到这种离子，也称这种离子为亚稳离子；
5. 生色团：含有π键的不饱和基因，将使这一化合物的最大吸收峰波长移至
外及可见区范围内，这种基因称为生色团。
评分标准：概念完全正确给全分；
基本正确扣0.5分； 概念中个别问题说不清楚扣1分；
完全错误扣2分。
二、 选择题（本题10小题，每小题2分，共20分）
1.D 2.B 3.B 4.C 5.B 6.D 7.B 8.B 9.B 10.D 评分标准：错一个扣2分
三、简答题（本题5小题，每小题5分，共25分）
1.三种不同的质子A，B和C，其屏蔽常数大小顺序为ζA>ζB>ζC，这三种质子发生核磁共振时，哪个质子所需外磁场强度最大？哪一个最小？为什么？
答：A，B和C三种质子发生核磁共振时，A质子所需外磁场强度最大，C质子所需外磁场强度最小。因为三种质子A，B和C，屏蔽常数大小顺序为ζA>ζB>ζC，屏蔽常数表示核外电子云对核的屏蔽作用的大小，如果屏蔽常数越大，说明核外电子云运动产生的反向感应磁场越大，核实际受的磁场强度越小，若使核发生核磁共振应增加外磁场强度，以抵消屏蔽作用的影响，因此屏蔽常数越大的核，发生核磁共振时，所需外磁场强度越大。
2.空间排阻色谱分离的基本原理。
答：空间排阻色谱法固定相是凝胶；凝胶表面有不同孔径分布，当试样随载液
(2)分子直径<孔径时，分子全部进入穴孔，最后流出色谱柱 处于两者之间分子，部分进入空穴，因而在中间出峰（中间流出色谱柱），即空间排阻色谱法是按分子大小或相对分子质量大小将分子分离的。
3.质谱仪主要由哪几个部分组成的，简要说明各部分的作用。 答：质谱仪主要由以下五部分组成：
（1） 进样系统：在真空度不降低的情况下，将被分析的样品送入质谱仪中； （2） 真空系统：使离子源、质量分析器、检测器处于高真空状态； （3） 离子源：将被分析的样品转化为离子，进入质量分析器分析； （4） 质量分析器：离子在此进行分析，将不同质荷比的离子分开，送入检测
器分析
（5） 离子检测器：检测不同质荷比的离子，并记录其强度。
4.石墨炉原子化法的工作原理是什么？与火焰原子化法相比，有什么优缺点？ 答：石墨炉原子化法的工作原理为：将一根石墨管固定在两电极之间，两端开口，安装时使其长轴与原子吸收分析光束的通路重合，试样从石墨管中心的一个进样口注入，不间断通入惰性保护气体防止试样及石墨管氧化，通入大电流，加热到高温（约3000℃）使试样原子化。
与火焰原子化法相比：其优点：（1）试样原子化程度高，几乎到90%以上；（2）所需试样少，适合痕量检测；（3）绝对灵敏度高。缺点为：（1）背景干扰大（2）重现性不好。
5.异丙叉丙酮有两种异构体：CH3-C(CH3)=CH-CO-CH3及CH2=C(CH3)-CH2-CO-CH3。它们的紫外吸收光谱为：（1）最大吸收波长在235nm处，εmax=12000L·mol·cm；（2）220nm以后没有强吸收。如何根据这两个光谱来判别上述异构体？说明理由。
答：异构体（1）为CH3-C(CH3)=CH-CO-CH3，异构体（2）为CH2=C(CH3)-CH2-CO-CH3。 因为异构体（1）为双键共扼化合物，它的紫外最大吸收波长是由π→π电子跃迁引起的，它的特点是：最大吸收波长向长波的方向移动，达到220nm以上，而且强度增大，最大摩尔吸光系数1×10到2×10之间；异构体（2）虽然为不饱和化合物，它的紫外最大吸收波长也是由π→π电子跃迁引起的，但它并不是双键共扼化合物，它的紫外最大吸收波长在220nm以下，甚至在200nm以下，而且吸收强度也不大。由此即可判断。
*
4
4
*-1
-1
在凝胶空隙及孔穴流过时：(1)分子直径>孔径时，分子受到阻排，最先流出色谱柱
评分标准：简答题回答全面，内容正确，给全分； 回答内容不全，酌情扣分； 没有回答全扣分。 四、计算题（本题2小题，共20分）
1. 用15cm长的ODS柱分离两组分。已知在实验条件下，柱效n=2.84×10 m。用
苯磺酸钠溶液测的死时间t0=1.31min；测的组分的tR1=4.10及tR2=4.38min。（1）求k1,k2,α和R值；（2）若增加柱长到30cm，分离度R可否达1.5？（12分）
't?ttR4.10?1.31解：（1）k1?1?R10??2.13
t0t01.314
-1
同理：k2?4.38?1.31?2.34
1.31??k22.34??1.10 k12.13R?kn??1??2 4?1?k22.84?104?0.151.10?12.34R????1.0
41.101?2.34?R1（2） ??R?2?L1?? ?L2?21.020.15 R2?1.4 达不到1.5 ?20.30R22．解：设原10g试样中有La xg，则 cx?x1x?10??g/ml 10050500
x?9?1?10?10?69x c0?100?(?0.2?10?6)g/ml
505000由朗伯－比尔定律：A?kbc
则有Ax?k?b?cx ① A0?k?b?c0 ②
两式相除：
Axcx0.288 代入数据 ??9xA0c00.626?0.2?10?65000-5
x500解得：x=7.85×10g
7.85?10?5?100%?0.000785%?7.85?10?4% ∴La%?10即：每克食品试样中镧含量为7.85×10g。 评分标准：步骤正确，答案正确，给全分； 有一步出错扣1-2分。 五、推断题（本题3小题，共25分）
1． 某未知化合物具有强烈的刺激气味，其分子式为C3H6O2，核磁共振谱图如
下，试推断该化合物的结构。（7分） 解：该化合物的不饱和度为Ω=1
（1） δ1.3，三重峰，3H：是-CH3，旁邻-CH2-，有结构CH3--CH2-； （2） δ2.4，四重峰，2H：是-CH2-，旁邻-CH3和C=O，有结构
CH3-CH2-C=O；
（3） δ11.3，单峰，1H：有结构COOH； 由此可知该化合物的结构为CH3--CH2-COOH
2． 某一化合物熔点29℃，分子式为。用液膜法测的红外吸收光谱如图，试推
断其结构。（8分）
解：该化合物的不饱和度为Ω=6，可能有苯环存在。
（1）3030，1610与1510cm的吸收峰说明有苯环的存在； （2）815cm的吸收峰说明苯环为对二取代； （3）2220cm的强吸收峰说明芳氰基的伸缩振动峰； （4）2920，1450和1380cm的强吸收峰说明有甲基的存在；
-1
-1-1
-1
-6
根据（1）-（4）可知C、H、O原子数为C8H7N，与分子式相符合。 因此该化合物为对甲基苯氰。
3． 已知某未知物为纯物质，分子式为C10H12O2，相对分子质量是164.21。试
根据其红外，核磁图谱确定该未知物的分子结构式。（10分） 解：该化合物的不饱和度为Ω=5，可能有苯环存在。
由图3 1600cm,1500 cm有两个强吸收峰，说明有芳环的存在；
700 cm，750 cm有两个吸收峰，说明为芳环的单取代； 1250 cm有强吸收峰，说明有-C-O； 2960 cm有强吸收峰，说明有CH3或CH2； 1740 cm有强吸收峰，说明有C=O 3040 cm有吸收峰，为芳环上-C-H振动。 由图4 根据积分面积计算知氢分布a:b:c:d=3：2：2：5
δ=1.9 单峰3H，说明CH3存在，与-CO相连；
δ=2.82 三重峰2H，说明CH2存在，且与它与CH2相连 ； δ=4.16 三重峰2H，说明CH2存在，且与它与CH2相连，且与-O-相连 ；
δ=7.11 单峰5H，说明有芳环上的H。 综上可知：该化合物结构为 CH3-COO-CH2-CH2-CH3 评分标准：答案正确给全分；
步骤有错误，答案正确酌情扣分，每步扣1-2分； 步骤正确，答案错误，酌情扣分。
-1-1-1-1-1
-1
-1
-1