Тесты по аналитике. Тесты по аналитической химии. Учебное пособие, вгму, Витебск

• Название: Тесты по аналитической химии. Учебное пособие, вгму, Витебск
• Анкор: Тесты по аналитике
• Дата: 28.03.2021
• Размер: 1.06 Mb.
• Имя файла: Analitika_Testy.pdf
• Тип: Тесты; #188906
• страница: 7 из 13

ГЛАВА 4
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
4.1. Общая характеристика инструментальных методов анализа
1. К инструментальным (физическим и физико-химическим) методам анализа относятся:
1. спектроскопические;
2. радиометрические;
3. электрохимические;
4. гравиметрические.
Ответ: 1,2,3 - Физические и физико-химические методы анализа осно- ваны на использовании зависимости между измеряемыми физическими свой- ствами веществ и их качественным и количественным составом. Поскольку физические свойства веществ измеряются с помощью различных приборов –
«инструментов», то эти методы анализа называют инструментальными мето- дами. Спектроскопические методы основаны на измерении различных эф- фектов при взаимодействии вещества с электромагнитным излучением (ме- тоды эмиссионной атомной спектроскопии, атомно-абсорбционной спектро- скопии, инфракрасной спектроскопии, спектрофотометрии, люминесценции и др.). Электрохимические методы основаны на измерении электрической проводимости потенциалов и других свойств. В радиометрических методах измеряется радиоактивное излучение. К таким методам относят активацион- ный анализ, метод изотопного разбавления и др.
2. Преимуществами инструментальных методов анализа по сравнению с классическими химическими являются:
1. высокая чувствительность;
2. низкий предел обнаружения;
3. малая предельная концентрация;
4. высокая избирательность.
Ответ: 1,2,3,4 - К общим достоинствам инструментальных методов анализа относят:
1. Низкий предел обнаружения (1-10
-9
мкг) и малая предельная концен- трация (до  10
-12
г/мл) определяемого вещества.

113 2. Высокая чувствительность, формально определяемая величиной тан- генса угла наклона соответствующей градуировочной кривой от концентра- ции или количества определяемого вещества. Чем больше тангенс угла на- клона кривой к оси абсцисс, тем чувствительнее метод, т.е. для получения одинакового «отклика» - измерения физического свойства – требуется мень- шее количество определяемого вещества.
3. Высокая селективность (избирательность) методов. Часто можно оп- ределять составные компоненты непосредственно в анализируемых смесях, без разделения и выделения отдельных компонентов.
4. Малая продолжительность проведения анализов, возможность их ав- томатизации и компьютеризации.
3. К физико-химическим методам анализа относят:
1. титриметрический;
2. гравиметрический;
3. кондуктометрический;
4. потенциометрический.
Ответ: 3,4 – К физико-химическим относят такие электрохимические методы анализа, как кондуктометрия и потенциометрия. Кондуктометриче- ский анализ основан на использовании зависимости между электропроводно- стью растворов электролитов и их концентрацией. Потенциометрический анализ основан на измерении ЭДС и электродных потенциалов как функции концентрации анализируемого раствора. Титриметрический и гравиметриче- ский методы относят к классическим химическим методам анализа.
4. В методах физико-химического анализа концентрацию определяемого ве- щества рассчитывают:
1. методом градуировочного графика;
2. методом одного или двух стандартов;
3. методом Фольгарда;
4. по уравнению Гендерсона-Хассельбаха.
Ответ: 1,2 – В аналитической практике физико-химического анализа наиболее широко используются методы (способы) расчета концентрации оп- ределяемых веществ: методы градуировочного графика, стандартов и доба- вок. По методу градуировочного графика готовят несколько стандартных растворов и измеряют интенсивность (I) аналитического сигнала. По полу- ченным данным строят график в координатах I-f(c). Затем измеряют интен- сивность аналитического сигнала у анализируемого раствора и по градуиро- вочному графику находят концентрацию анализируемого вещества. По мето- ду одного стандарта измеряют интенсивность аналитического сигнала стан- дартного и анализируемого растворов. Концентрацию неизвестного раствора определяют по формуле с
х
=с
ст x
ст
I
I

114
Если зависимость аналитического сигнала описывается линейным уравнением, имеющим свободный член, то используют метод двух стандар- тов. В этом случае измеряют интенсивность аналитического сигнала двух стандартных растворов с концентрациями больше и меньше предполагаемой неизвестной концентрации. Расчет ведут по формуле:
1 2
1 1
2 1
)
)(
(
I
I
I
I
c
c
c
c
x
x





5. Концентрацию определяемого компонента находят:
1. методом градуировочного графика;
2. по уравнению Гендерсона-Хассельбаха;
3. методом стандартов;
4. нет верного ответа.
Ответ: 1,3 – По методу градуировочного графика строят график зави- симости величины аналитического сигнала растворов с различным и точно известным содержанием определяемого вещества. Затем измеряют величину аналитического сигнала анализируемого раствора и по градуировочному графику находят содержание определяемого вещества.
В методе стандартов измеряют величину аналитического сигнала ана- лизируемого и стандартного растворов и по формуле рассчитывают содержа- ние определяемого вещества:
с
х
=с
ст x
ст
I
I
При определении малых количеств вещества используют метод доба- вок, позволяющий учесть влияние матрицы пробы. Определение содержания вещества по методу добавок проводят графическим и расчетным способами.
6. К методам расчета концентрации вещества относятся:
1. метод одного стандарта;
2. метод двух стандартов;
3. метод трех стандартов;
4. нет верного ответа.
Ответ: 1,2 – Расчет концентрации вещества методом одного стандарта прово- дится по формуле:
с
х
=с
ст x
ст
I
I
, где «с» и «I»- концентрации и величины аналитического сигнала анализи- руемого и стандартного растворов. Необходимыми условиями применения такого способа расчета концентрации вещества являются: близость концен- траций вещества в стандартном и анализируемом растворах, а также отсутст- вие свободного члена в линейном уравнении, описывающем зависимость ве- личины аналитического сигнала от концентрации. Если второе условие не выполняется, то расчет концентрации вещества можно проводить методом

115 двух стандартов: измеряют значения аналитического сигнала двух стандарт- ных растворов. Неизвестная концентрация должна находиться между кон- центрациями двух стандартных растворов:
1 2
1 1
2 1
)
(
)
(
I
I
I
I
c
c
c
c
х
х






4.2. Спектроскопические методы
7. Методы анализа, основанные на взаимодействии электромагнитного излу- чения с веществом, называются:
1. хроматографические;
2. спектроскопические;
3. электрохимические;
4. масс-спектрометрические.
Ответ: 2- Спектроскопическими называются методы анализа, в кото- рых качественно и количественно измеряется взаимодействие электромаг- нитного излучения с веществом. Это взаимодействие приводит к различным энергетическим переходам, которые регистрируются экспериментально в ви- де поглощения излучения, отражения и рассеяния электромагнитного излу- чения.
8. Расстояние, проходимое электромагнитной волной за время одного полно- го колебания, это:
1. длина волны ();
2. частота ();
3. волновое число
 

;
4. амплитуда волны (
A
).
Ответ: 1 - Расстояние, которое проходит волна за один период её ко- лебаний (расстояние между двумя последовательными максимумами) назы- вается длиной волны (). Длина волны измеряется в метрах (м). На практике обычно используют кратные единицы - нанометр (1 нм = 110
-9
м) или мик- рометр (1 мкм = 110
-6
м).
9. Энергия квантов электромагнитного излучения характеризуется следую- щими величинами:
1. энергия (Е);
2. частота ();
3. волновое число
 

;
4. длина волны ().
Ответ: 1,2,3,4 - Электромагнитное излучение имеет двойственную природу и обладает волновыми и корпускулярными свойствами.

116
Электромагнитная волна состоит из двух компонентов - электрического и магнитного, которые перпендикулярны друг другу и к направлению дви- жения волны. Электромагнитная волна характеризуется следующими основ- ными параметрами:
Длина волны () - расстояние, которое проходит волна за один период её колебаний (расстояние между двумя последовательными максимумами).
Частота излучения ()- число колебаний в 1 секунду.
Волновое число
 
 - число волн, приходящихся на 1 см в вакууме.
Связь между волновой и корпускулярной природой электромагнитного излучения устанавливает уравнение Планка:






hc
/
hc h
E
где h - постоянная Планка (h = 6,626210
-34
Джс), с – скорость света.
Таким образом, все четыре величины – Е, ,

,  характеризуют элек- тромагнитное излучение.
10. Спектр поглощения вещества – это графическая зависимость:
1. интенсивности излучения раствора от длины волны излучаемого света;
2. оптической плотности раствора от длины волны падающего света;
3. пропускания раствора от концентрации вещества в растворе;
4. оптической плотности от концентрации вещества в растворе.
Ответ: 2 -Спектр поглощения вещества представляет собой графиче- скую зависимость между оптической плотностью и длиной волны падающе- го света. Положение максимума светопоглощения (
макс
) соответствует длине волны такого электромагнитного излучения, энергия которого равна энергии необходимой для электронного перехода. При идентификации вещества 
макс является одной из характеристик определяемого вещества. Количественное определение вещества, как правило, проводят при этом значении максимума светопоглощения.
11. Спектр поглощения раствора вещества строят в координатах:
1. A - ;
2. A - с;
3. I - ;
4. T - с.
Ответ: 1 - Спектр поглощения раствора вещества, удовлетворяющего закону Бугера-Ламберта-Бера, представляет собой графическую зависимость между оптической плотностью раствора (А) и длиной волны падающего све- та ().
12. Спектры поглощения в аналитической химии используют для анализа:
1. качественного;
2. количественного;
3. следового;
4. обнаружения примесей.

117
Ответ: 1,2 – Спектры используют для качественного и количественно- го анализа. Качественными характеристиками вещества являются положения
(энергии, частоты, длины волн) максимумов линий (полос) в электромагнит- ном спектре. Они определяются только природой вещества и не зависят от его концентрации. Для количественного анализа используется такая характе- ристика интенсивности спектральной линии, которая прямо пропорциональ- на концентрации вещества (оптическая плотность, интенсивность флуорес- ценции).
13. Электромагнитное излучение с длиной волны 450 нм соответствует об- ласти:
1. УФ-излучение;
2. ИК-излучение;
3. видимое излучение;
4. -излучение.
Ответ: 3 - В спектроскопических методах анализа используется прак- тически весь диапазон электромагнитного излучения: от -излучения до ра- диоволн. Согласно классификации спектроскопических методов анализа в зависимости от используемого электромагнитного излучения область с дли- нами волн от 400 до 750 нм называется видимой.
14. Математическое выражение основного закона светопоглощения (Бугера-
Ламберта-Бера):
1. А=k

l

c;
2. А=lg
I
I
0
;
3. А=-lg T;
4. c
l k
0
e
I
I





Ответ: 1,4 – Основной закон светопоглощения (закон Бугера-
Ламберта-Бера) гласит: «Доля светового потока, поглощенного данным тон- ким слоем внутри однородной среды, пропорциональна числу светопогло- щающих частиц в единице объема, т.е. концентрации».
Этот закон математически можно представить в экспоненциальной форме: c
l k
0
e
I
I





и в логарифмической форме записи:
А=k

l

c
15. Если концентрация исследуемого раствора выражена в моль/л, то коэф- фициент в записи закона Бугера-Ламберта-Бера называют:
1. удельный коэффициент поглощения;
2. молярный коэффициент поглощения;
3. атомный коэффициент поглощения;
4. нет верного ответа.

118
Ответ: 2 - Общепринятая форма записи основного закона светопогло- щения в спектрофотометрии выглядит так:
А=k

l

c
Коэффициент k называется коэффициентом поглощения. Если концен- трация поглощающих частиц выражена в моль/л, а толщина слоя в сантимет- рах, то коэффициент поглощения обозначается буквой  и называется моляр- ным коэффициентом поглощения.
16. Величина, называемая пропусканием, в оптических методах обозначает- ся:
1.
I
I
0
;
2. lg
I
I
0
;
3.
0
I
I
;
4. Т.
Ответ: 3,4 – В спектральных методах используется величина, назы- ваемая пропусканием или коэффициентом пропускания, которая обозначает- ся T:
0
I
I
Т 
, где I и I
0
– соответственно интенсивности света, прошедшего через раствор и растворитель. Этот показатель связан с оптической плотностью:
A
10
T


или A = -lgT
17. Оптическая плотность это:
1.
I
I
0
;
2. lg
I
I
0
;
3.
0
I
I
;
4. I.
Ответ: 2 – Основной закон светопоглощения обычно записывается в логарифмической форме. Десятичный логарифм величины обратной пропус- канию называется оптической плотностью (или светопоглощением) и обо- значается A. Это безразмерная величина.
I
I
lg
A
0

T
lg
A


18. Концентрации вещества в растворе при постоянной длине волны света и постоянной толщине слоя раствора прямо пропорциональна следующая ве- личина:

119 1. оптическая плотность;
2. пропускание раствора;
3. молярный коэффициент поглощения;
4. интенсивность светопоглощения.
Ответ: 1 – Количество электромагнитного излучения, поглощённого раствором, (оптическая плотность) прямо пропорционально концентрации поглощающих частиц и толщине слоя.
I
I
lg
A
0

=k

l

c
19. Математическим выражением закона аддитивности оптических плотно- стей является уравнение:
1. А = 
1
lc
1
+ 
2
lc
2
+...+ 
n lc
n
;
2. А = lc;
3. А = -lgT;
4. А = klc.
Ответ: 1 – Закон аддитивности оптических плотностей гласит: «Если в растворе присутствует несколько поглощающих веществ, то оптическая плотность раствора равна сумме вкладов каждого из компонентов»:
А = 
1
lc
1
+ 
2
lc
2
+...+ 
n lc
n
20. Немонохроматичность источника излучения приводит к следующим от- клонениям от основного закона светопоглощения:
1. положительным;
2. истинным;
3. отрицательным;
4. химическим
Ответ: 3 – В спектре испускания любого источника излучения всегда присутствуют фотоны различных длин волн. Это обстоятельство приводит к нарушению линейности зависимости А от с (согласно закону Бугера-
Ламберта-Бера). Если в спектре источника имеются фотоны различных длин волн, то интенсивность падающего света равна: c
n
0
c
02
c
01
n
0 02 01 0
n
2 1
10
I
10
I
10
I
I
I
I
lg
I
I
lg
A




















Если 
1
 
2
 ..., то при увеличении концентрации вещества среднее кажущееся значение  начинает уменьшаться, что приводит к отрицательно- му отклонению от основного закона светопоглощения.
4.2.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия
21. Спектроскопический метод анализа, основанный на поглощении атомами в основном состоянии резонансного излучения, испускаемого первичным ис- точником, называется:

120 1. молекулярно-абсорбционный;
2. атомно-абсорбционный;
3. молекулярно-эмиссионный;
4. атомно-эмиссионный.
Ответ: 2 - Атомно-абсорбционная спектроскопия - высокочувстви- тельный аналитический метод, основанный на поглощении атомами в основ- ном состоянии резонансного излучения, испускаемого первичным источни- ком, причем интенсивность поглощения зависит от концентрации элемента.
Атомно-абсорбционная спектрометрия впервые была описана Уолшем в 1955 г. Сначала в 1960-е годы в качестве атомизатора служило пламя; в
1960-х гг. Львов и Массман предложили использовать для этого графитовую печь и с 1970 г. эти печи для ААС стали производить в промышленности.
22. Для устранения спектральных помех в спектроскопических методах ана- лиза применяют следующие приемы:
1. химические;
2. инструментальные;
3. математические;
4. способ добавок.
Ответ: 1,2,3 – При спектральных помехах мешающий компонент на- ходится в аналитически активной форме и непосредственно вносит вклад в общую величину аналитического сигнала. Для устранения спектральных по- мех применяют химические, инструментальные и математические приемы.
Химические приемы состоят в отделении мешающего или определяемого компонентов или маскировании мешающего компонента. Инструментальные приемы достигаются разделением сигналов определяемого и мешающего компонентов инструментальными средствами. Если взаимное влияние ком- понентов имеет аддитивный характер, то такое разделение можно провести математическими методами (многоволновая и производная спектрофотомет- рия).
23. Метод атомно-абсорбционной спектроскопии основан на поглощении из- лучения оптического диапазона:
1. невозбужденными молекулами;
2. возбужденными одноатомными ионами;
3. невозбужденными свободными атомами;
4. возбужденными свободными атомами.
Ответ: 3 – Атомно-абсорбционная спектроскопия основана на погло- щении излучения оптического диапазона невозбужденными свободными атомами. Поэтому метод атомно-абсорбционной спектроскопии обязательно предусматривает проведение предварительной атомизации пробы – перевод ее в газообразное атомарное состояние.
24. Атомные спектры поглощения являются:
1. широкополосными;

121 2. линейчатыми;
3. слабоструктурированными;
4. нет верного ответа.
Ответ: 2 - При поглощении атомом кванта электромагнитного излуче- ния один из его электронов переходит на более высокий энергетический уро- вень - атом переходит из основного в возбуждённое состояние. Атом спосо- бен поглощать только такое электромагнитное излучение, энергия которого точно равна разности между энергией возбуждённого и основного состояний.
Поскольку энергии переходов между различными энергетическими уровнями для атомов разных элементов отличаются, то атом каждого эле- мента будет иметь свой собственный атомный спектр поглощения. Поглоще- ние электромагнитного излучения атомами происходит при строго опреде- лённых длинах волн, поэтому атомные спектры поглощения являются линей- чатыми.
25. Система ввода пробы в атомно-абсорбционном спектрометре объединена с:
1. источником излучения;
2. атомизатором;
3. монохроматором;
4. детектором.
Ответ: 2 - Принцип измерения аналитического сигнала в ААС заклю- чается в измерении относительной интенсивности двух потоков излучения, один из которых проходит через атомный пар, а другой является потоком сравнения. Атомно-абсорбционный спектрометр состоит из источника пер- вичного излучения, который дает поглощаемое излучение, источника сво- бодных атомов с соответствующей системой вводы пробы, оптической дис- пергирующей системы, детектора и электроники для сбора, обработки и ре- дактирования данных. Наличие свободных атомов должно быть обеспечено на пути между источником первичного излучения и детектором.
26. Источниками первичного излучения в атомно-абсорбционном спектро- метре являются:
1. дейтериевая лампа;
2. лампа накаливания;
3. лампа с полым катодом;
4. безэлектродная разрядная лампа.
Ответ: 3,4 - Наиболее часто в качестве источников первичного излу- чения используют лампы с полым катодом (ЛПК) и безэлектродные разряд- ные лампы (БРЛ). Оба этих источника относятся к числу разрядов низкого давления. Лампа с полым катодом испускает интенсивные узкие линии эле- мента, входящего в состав катода. Лампа с полым катодом состоит из полого катода, изготовленного из высокочистого металла, спектр которого необхо- димо получить. Катод и анод размещены в стеклянном цилиндре. Высокое напряжение и ток до 30 мА используют для создания разряда, который со-

122 средоточен полностью внутри полого катода. Буферный газ — аргон или не- он под давлением 1-5 мм рт.ст. В результате процессов распыления и возбу- ждения атомов ионами буферного газа испускаются узкие интенсивные ли- нии. Для пропускания света используют прозрачное кварцевое окно.
Безэлектродные разрядные лампы состоят из запаянной кварцевой трубки, которая содержит определяемый элемент или его соль с аргоном в качестве буферного газа. Разряд поддерживают с помощью высокочастотно- го поля через антенну или катушку. ВЧ-энергия служит как для испарения элемента, так и для его возбуждения. Испускание, получаемое из БРЛ, обыч- но более интенсивно, чем испускание от ЛПК. БРЛ используют, как правило, для определения As или Se, но иногда также для Cd, Hg, Pb, Sb.
27. Для атомно-абсорбционного определения алюминия в качестве источника первичного излучения используется лампа с полым катодом, который изго- товлен из:
1. платины;
2. алюминия;
3. графита;
4. стекла.
Ответ: 2 – Лампа с полым катодом состоит из полого катода, изготов- ленного из высокочистого металла, спектр которого необходимо получить.
Поэтому для атомно-абсорбционного определения алюминия в качестве ис- точника первичного излучения используется лампа с полым катодом, кото- рый изготовлен из алюминия.
28. Рабочий диапазон температур в атомизаторе атомно-абсорбционного спектрометра составляет:
1. 800 – 3000 С;
2. 3000 – 7000 С;
3. 6000 – 10000 С;
4. нет верного ответа.
Ответ: 1 - В атомно-абсорбционной спектроскопии роль атомизатора заключается только в переводе пробы в атомарное состояние (но при этом в невозбужденное состояние). Поэтому рабочий диапазон температур атомно- абсорбционного спектрометра составляет 800 – 3000 С.