Тесты по аналитике. Тесты по аналитической химии. Учебное пособие, вгму, Витебск
 Скачать 1.06 Mb.
|
|
4.2.2. Атомно-эмиссионная спектроскопия 29. Спектроскопический метод, основанный на термическом возбуждении свободных атомов или одноатомных ионов и регистрации оптического спек- тра испускания возбужденных атомов, называется: 1. атомно-эмиссионная спектроскопия; 2. атомно-абсорбционная спектроскопия; 3. спектроскопия в видимой области спектра; 123 4. УФ - спектроскопия. Ответ: 1 - Атомно-эмиссионная спектроскопия (АЭС) - спектроскопи- ческий метод анализа, основанный на измерении электромагнитного излуче- ния оптического диапазона, испускаемого термически возбуждёнными сво- бодными атомами или одноатомными ионами. Атомно-эмиссионная спек- трометрия - один из старейших методов, используемых в элементном анали- зе. Первые наблюдения испускания с использованием спиртового пламени были сделаны в начале XIX века Брюстером, Гершелем, Талботом и Фуко. Их результаты послужили основой работы Бунзена и Кирхгофа и рассматри- ваются учеными как действительное начало эмиссионной спектроскопии. 30. К спектроскопическим методам, с помощью которых можно выполнять качественный и количественный анализ, относятся: 1. атомно-эмиссионная спектроскопия; 2. атомно-абсорбционная спектроскопия; 3. спектроскопия в видимой области спектра; 4. УФ - спектроскопия. Ответ: 1,3,4 - Атомно-эмиссионная спектроскопия применима для ка- чественного и количественного анализа в широком интервале концентраций. Изучено большое число источников излучения, в настоящее время они дос- тупны для анализа твердых и жидких проб. Атомно-абсорбционную спектро- скопию используют только для количественного анализа, в том случае, если поглощение излучения связано с концентрацией определяемого элемента. Методы молекулярной абсорбционной спектроскопии, основанные на изме- рении поглощения света, также используются в качественном и количествен- ном анализе. 31. Для анализа твердых проб в атомно-эмиссионной спектроскопии наибо- лее пригодны следующие типы атомизаторов: 1. пламя; 2. электрическая дуга; 3. электрическая искра; 4. нет верного ответа. Ответ: 2,3 – Выбор атомизатора, исходя из агрегатного состояния пробы в атомно-эмиссионной спектроскопии, осуществляется, как правило, исходя из аппаратурного оформления атомизатора. Для анализа растворов чаще всего используется пламя и плазма. Введение пробы осуществляется распылением в виде аэрозоля. Твердую пробу перевести в такое мелкодис- персное состояние достаточно трудно. Одним из таких приемов является внесение пробы в графитовый тигель, который затем вводят в нижнюю часть пламенного атомизатора. Обычно для анализа твердых проб в атомно- эмиссионной спектроскопии используются такие атомизаторы как электри- ческая дуга и электрическая искра. Анализируемую пробу либо помещают в углубление электрода, либо если анализируемая проба – металл или сплав, то она непосредственно служит нижним электродом. 124 32. Самым низкотемпературным атомизатором в атомно-эмиссионной спек- троскопии является: 1. пламя; 2. электрическая дуга; 3. электрическая искра; 4. индуктивно связанная плазма. Ответ: 1 – Атомизаторы, используемые в атомно-эмиссионной спек- троскопии, значительно отличаются по своей температуре. Этот параметр очень важен, потому что от температуры атомизации зависит химическое со- стояние анализируемого вещества, величина аналитического сигнала, метро- логические характеристики методики. Температурный режим работы пла- менного атомизатора составляет 800 – 3000 ºС. Такие температуры опти- мальны для определения лишь наиболее легко атомизируемых и возбудимых элементов, в первую очередь щелочных и щелочноземельных металлов. 33. Для плазменного атомизатора, в отличие от пламенного, необходимо: 1. вводить пробу только в твердом виде; 2. постоянно контролировать состав горючей смеси; 3. осуществлять подвод внешней энергии; 4. проводить анализ на основе обзорного спектра. Ответ: 3 - Плазма — это ионизированный газ, который макроскопиче- ски нейтрален, т. е. имеет одно и то же число положительных и отрицатель- ных частиц. В отличие от пламени для ионизации газа и поддержания плазмы необходим подвод внешней энергии в виде электрического поля. Плазма в свою очередь передает часть этой энергии пробе, что приводит к атомизации и возбуждению последней. Виды плазмы можно классифицировать в соот- ветствии с типом электрического поля, используемого для создания и под- держания плазмы. Индуктивно-связанная плазма используется наиболее ши- роко. 34. Плазмообразующим газом в атомизаторе с индуктивно связанной плаз- мой является: 1. водород; 2. аргон; 3. ацетилен; 4. углекислый газ. Ответ: 2 - Газ, используемый для получения плазмы, — это аргон. Как любой благородный газ, аргон является химически инертным одноатомным простым веществом с высоким потенциалом ионизации. Основными пре- имуществами аргона, как плазмообразующего газа являются такие его свой- ства: аргон испускает простой спектр в отличие от пламени, где наблюдаются главным образом молекулярные спектры; аргоновая плазма способна возбу- ждать и ионизировать большинство элементов периодической системы; меж- 125 ду аргоном и определяемыми элементами не образуется никаких устойчивых соединений. 35. Электроды дугового атомизатора изготовлены из: 1. графита; 2. серебра; 3. золота; 4. платины. Ответ: 1 - Дуга — это устойчивый электрический разряд с высокой плотностью тока и низким напряжением горения между двумя или более электродами. Разряд можно инициировать разделением двух электродов, сначала находящихся в контакте. Наиболее часто используемым материалом для электродов является графит. Один из электродов используют для подачи пробы, обычно имеющей вид порошка, в разряд. Разряд создают между по- верхностью пробы и другим электродом (противоэлектродом). Это приводит к расходу пробы и образованию углубления. Может происходить селектив- ное и неравномерное испарение. Проба может быть также помещена в кони- ческое отверстие одного из графитовых электродов. Такую конфигурацию используют для определения легколетучих элементов в присутствии устой- чивой основы. 36. В каком атомизаторе для атомно-эмиссионной спектроскопии материалом для одного электрода служит вольфрам, а другой электрод состоит из анали- зируемой пробы: 1. пламя; 2. электрическая дуга; 3. электрическая искра; 4. индуктивно связанная плазма. Ответ: 3 – Искра представляет собой перемежающийся, пульсирую- щий электрический разряд высокого напряжения и относительно низкой средней силы тока между двумя электродами. Один электрод состоит из ана- лизируемой пробы, тогда как другой обычно сделан из вольфрама. Искра от- личается от дуги переменного тока. Длительность искры составляет обычно величину порядка нескольких микросекунд. Для наполнения искровой уста- новки используют аргон. Аргон прозрачен для УФ-излучения и не реагирует с электродами. Каждый импульс искры поражает новую точку пробы. Для серии импульсов происходит усреднение, что приводит к высокой точности аналитического сигнала. 37. Детекторами для фотоэлектрической регистрации спектров в атомно- эмиссионной спектроскопии служат: 1. фотоэлементы; 2. фотоэлектронные умножители; 3. фотодиоды; 4. фотопластинки. 126 Ответ: 1,2,3 – Основные способы регистрации спектров в атомно- эмиссионной спектроскопии – фотоэлектрический и фотохимический. Детек- торами для фотоэлектрической регистрации служат фотоэлектрические пре- образователи – устройства, преобразующие световой поток в электрический сигнал, при этом величина электрического сигнала пропорциональна интен- сивности светового пока, падающего на детектор. К фотоэлектрическим пре- образователям относятся фотоэлементы, фотоэлектронные умножители, фо- тодиоды. К фотохимическим детекторам относят фотопластинки и фото- пленки. В этом случае интенсивность светового потока определяет величину почернения изображения спектральной линии на пластинке. Величину по- чернения измеряют фотометрическим методом. 38. Количественное определение веществ методом атомно-эмиссионной спектроскопии основано на прямолинейной зависимости: 1. логарифма интенсивности излучения от логарифма концентрации; 2. логарифма интенсивности излучения от концентрации; 3. оптической плотности от логарифма концентрации; 4. нет верного ответа. Ответ: 1 - Количественный анализ в атомно-эмиссионной спектроско- пии основан на зависимости интенсивности испускания от концентрации данного элемента в анализируемой пробе. Эта зависимость между интенсив- ностью спектральных линий и концентрацией элемента в пробе описывается уравнением Ломакина-Шайбе: I=aс b или lgI=blgс+ lga, где a и b - эмпирические константы, которые характеризуют процессы, про- исходящие на поверхности электродов (a) и самопоглощение излучения (b). Согласно приведенному уравнению прямолинейной является зависимость lgI от lgс, в то время как зависимость I от с линейной не является. 39. Для количественного анализа методом атомно-эмиссионной спектроско- пии можно использовать следующие методы расчета концентрации: 1. градуировочного графика; 2. одного стандарта; 3. двух стандартов; 4. добавок. Ответ: 1,2,3,4 - Для определения концентрации в атомно-эмиссионной спектроскопии применяют основные методы расчёта концентрации по вели- чине аналитического сигнала: метод градуировочного графика, метод стан- дартов и метод добавок. Из них чаще всего используют метод градуировоч- ного графика и метод добавок. Для построения градуировочного графика, как правило, используют внутренние стандарты. Целесообразность применения каждого способа зависит от характера возможных помех и природы анализи- руемого объекта. Так, метод добавок позволяет эффективно устранить кос- венные погрешности, вызываемые физико-химическими помехами, но при 127 этом не способен устранить аддитивные спектральные помехи, такие как на- ложение спектральных линий. 4.2.3. Молекулярно - абсорбционная спектроскопия в УФ- и видимой областях спектра 40. Метод молекулярной абсорбционной спектроскопии в УФ- и видимой об- ластях спектра называют: 1. спектрофотометрия; 2. флуориметрия; 3. рефрактометрия; 4. масс-спектрометрия. Ответ: 1 - Молекулярную абсорбционную спектроскопию в УФ- и ви- димой областях спектра называют спектрофотометрией. Спектрофотометри- ческий метод анализа основан на измерении оптической плотности раствора. Его чаще всего измеряют путем сравнения интенсивностей света внешнего источника, падающего на образец, и прошедшего сквозь него. 41. Оптимальным объектом спектрофотометрического определения являют- ся: 1. порошки; 2. растворы; 3. взвеси; 4. коллоиды. Ответ: 2 – Объектом спектрофотометрических измерений являются растворы, причем фотометрируемый раствор должен быть прозрачным, что- бы исключить влияние светорассеяния. Поскольку светопоглощение измеря- ют путем сравнения интенсивности двух световых потоков, один из которых проходит через исследуемый раствор, а второй - через раствор сравнения, важно учитывать, что изменение интенсивности света при прохождении че- рез образец может быть вызвано светопоглощением не только определяемого вещества, но и других компонентов, а также рассеянием и отражением. Неко- торые эффекты можно компенсировать, используя раствор сравнения. Вели- чину светопоглощения находят сравнением интенсивностей потоков на вы- ходе из обоих растворов. 42. Спектр поглощения раствора вещества, подчиняющегося закону Бугера- Ламберта-Бера, можно получить при помощи: 1. спектрофотометра; 2. газового хроматографа; 3. флуориметра; 4. рефрактометра. Ответ: 1 – К группе приборов, называемых абсорбционные спектро- метры, относят фотоэлектроколориметры и спектрофотометры. Спектр веще- ства, подчиняющегося основному закону светопоглощения, можно получить 128 только при помощи спектрофотометра. Это связано с аппаратурными осо- бенностями приборов. В фотоэлектроколориметрах для выделения нужного интервала длин волн применяют набор светофильтров. Величина полушири- ны пропускания используемых светофильтров составляет в среднем 25-45 нм. В спектрофотометрах для выделения излучения с нужной длиной волны применяют монохроматоры: дифракционные решётки или призмы. Моно- хроматор позволяет получить электромагнитное излучение с гораздо более высокой степенью монохроматичности, чем светофильтр. 43. Группы, обуславливающие появление полос поглощения в молекулярных спектрах, называются: 1. ауксохромы; 2. хромофоры; 3. функциональные; 4. координированные. Ответ: 2 - Группы, обуславливающие появление полос поглощения в молекулярных спектрах в УФ и видимом диапазоне (от 200 до 780 нм), назы- ваются хромофорами. Атомы или группы атомов, которые сами по себе не обуславливают появление полос поглощения, но влияют на характер погло- щения хромофоров, называются ауксохромами. 44. УФ – спектр водного раствора фенола по сравнению со спектром в изоок- тане имеет: 1. гипсохромный сдвиг; 2. батохромный сдвиг; 3. идентичную спектральную линию; 4. нет верного ответа. Ответ: 1 - Растворители могут активно взаимодействовать с некото- рыми растворенными веществами и таким образом влиять на вид спектров, наблюдаемых в УФ-области спектра. При этом может происходить сдвиг максимума поглощения. Если сравнить УФ-спектры фенола в воде и изоок- тане, то для водного раствора наблюдается сдвиг максимума поглощения в более коротковолновую область (гипсохромный сдвиг). Сдвиг в коротковол- новую область типичен для стабилизации основного состояния молекулами растворителей, образующих водородные связи, таких, как вода. Сдвиги полос поглощения в более длинноволновую (батохромный сдвиг) можно наблюдать в полярных растворителях, когда возбужденные состояния более полярны, чем основные состояния. Типичные величины батохромных и гипсохромных сдвигов — порядка 20-30 нм. 45. Оптическая плотность раствора с концентрацией 10,0 мкг/мл вещества, измеренная в кювете с толщиной слоя 1,00 см, равна 1,000. Удельный коэф- фициент поглощения составляет: 1. 0,001; 2. 1,00; 129 3. 100; 4. 1000. Ответ: 4 – Исходя из основного закона светопоглощения можно рас- считать удельный коэффициент поглощения: c l A A % 1 см 1 c l А A % 1 см 1 Поскольку в данном случае концентрация вещества в растворе имеет размер- ность мкг/мл, то необходимо пересчитать концентрацию на процентную: 10,0 мкг/мл = мл 100 мкг 1000 = 1,0010 -3 г/100 мл; 1000 10 00 , 1 00 , 1 000 , 1 A 3 % 1 см 1 46. Оптическая плотность раствора с концентрацией 1,00∙10 -3 моль/л вещест- ва, измеренная в кювете с толщиной слоя 1,00 см, равна 1,000. Молярный ко- эффициент поглощения составляет: 1. 0,001; 2. 1,00; 3. 100; 4. 1000. Ответ: 4 – Исходя из основного закона светопоглощения можно рас- считать молярный коэффициент поглощения: А = ∙l∙с c l А 1000 10 00 , 1 00 , 1 000 , 1 3 47. Оптическая плотность раствора вещества, измеренная в кювете с толщи- ной слоя 1,00 см, равна 1,000. Молярный коэффициент поглощения равен 1000 л∙моль -1 ∙см -1 . Концентрация раствора составляет: 1. 1,00∙10 -3 %; 2. 1,00∙10 -3 г/100 мл; 3. 1,00∙10 -3 моль/л; 4. 1,00∙10 -3 моль/мл. Ответ: 3 – Исходя из закона Бугера-Ламберта-Бера можно рассчитать чему равна концентрация раствора: А = ∙l∙с, следовательно l А c 130 л моль 10 00 , 1 см моль л 1000 см 00 , 1 000 , 1 3 c 48. Энергия электромагнитного излучения УФ- и видимого диапазона соот- ветствует энергии: 1. валентных колебаний; 2. интеркомбинационной конверсии; 3. деформационных колебаний; 4. возбуждения валентных электронов. Ответ: 4 - При поглощении электромагнитного излучения УФ- или видимого диапазона молекула переходит из колебательного и вращательного состояния основного электронного уровня в некоторое колебательное и вращательное состояние следующего электронного уровня. Кроме того, ве- щество будет поглощать не только электромагнитное излучение, соответст- вующее переходу между самыми низкими колебательными и вращательными состояниями основного и возбуждённого электронного уровней, но и излуче- ние с близкими длинами волн. А в многоатомных молекулах возможно много электронных переходов и они могут быть близки по энергии, поэтому в спек- тре поглощения отдельные полосы поглощения могут сливаться друг с дру- гом. Спектр поглощения при этом будет широкополосным, слабоструктури- рованным. 49. Для спектрофотометрического определения цианокобаламина в растворе в видимом диапазоне следует выбрать кюветы: 1. стеклянные; 2. из бромида калия; 3. кварцевые; 4. все перечисленные. Ответ: 1,3 – При спектрофотометрическом определении цианокобала- мина в растворе можно использовать как стеклянные, так и кварцевые кюве- ты. Стеклянные кюветы обычно толщиной 1 см достаточно прозрачны в ви- димой области. Более дорогие кварцевые кюветы работают во всем диапазо- не УФ-, видимого и ближнего ИК-излучения. Во всех случаях для количест- венного анализа требуются кюветы с плоскопараллельными стенками и точ- но известной толщиной. 50. Спектрофотометр отличается от фотоэлектроколориметра по следующим признакам: 1. наличие дифракционной решетки; 2. двухлучевая схема оптического нуля; 3. наличие двух источников излучения; 4. нет отличий. 131 Ответ: 1,3 - Спектрофотометры имеют более сложное устройство, чем фотоэлектроколориметры и используются для получения спектров поглоще- ния веществ, определения концентрации веществ, поглощающих при длинах волн менее 300 нм, имеющих узкие полосы поглощения и т.д. Спектрофото- метр, в отличие от фотоэлектроколориметра, имеет два источника излучения: лампу накаливания и дейтериевую лампу. В спектрофотометрах для выделе- ния из спектра испускания источника излучения с нужной длиной волны применяют монохроматоры: дифракционные решётки или призмы. Моно- хроматор позволяет получить электромагнитное излучение с гораздо более высокой степенью монохроматичности, чем светофильтр. В фотоэлектроко- лориметрах дорогостоящие монохроматоры заменены несколькими интерфе- ренционными светофильтрами для работы при определенных длинах волн, величина полуширины пропускания светофильтров составляет в среднем 25- 45 нм. Нижняя граница рабочих длин волн составляет для большинства мо- делей фотоэлектроколориметров примерно 315 нм. Оба этих прибора могут строиться как по двулучевой, так и по однолучевой схеме. 51. Прием спектрофотометрического анализа, которому предшествует прове- дение химической реакции, называется: 1. прямая фотометрия; 2. фотометрические реакции; 3. фотометрическое титрование; 4. дифференциальная фотометрия. Ответ: 2 – В случае определения веществ, обладающих незначитель- ным собственным поглощением, применяется определение, основанное на проведении фотометрических реакций. Измерению оптической плотности при этом предшествует проведение химической реакции, в результате кото- рой образуется новое вещество, обладающее более интенсивным поглощени- ем. В основе получения окрашенных продуктов могут лежать реакции ком- плексообразования (в том числе и с органическими реагентами), окислитель- но-восстановительные реакции, различные реакции с участием функцио- нальных групп органических соединений и т.д. 52. Гибридный метод спектрофотометрического анализа, когда проведение фотометрической реакции совмещается с экстракцией продукта, называется: 1. экстракционная спектрофотометрия; 2. производная спектрофотометрия; 3. многоволновая спектрофотометрия; 4. дифференциальная спектрофотометрия. Ответ: 1 – Метод анализа, в котором проведение фотометрической ре- акции совмещается с экстракцией образующегося продукта несмешиваю- щимся с водой растворителем называется экстракционной спектрофотомет- рией. Подобные методы называют гибридными. Экстракционную спектрофо- тометрию используют в тех случаях, когда продукт фотометрической реак- 132 ции оказывается мало растворимым в воде или определению мешают другие вещества (либо избыток реагента), присутствующие в растворе. 53. Метод Фирордта (многоволновая спектрофотометрия) основан на законе: 1. Бугера-Ламберта-Бера; 2. аддитивности; 3. Стокса-Ломмеля; 4. фотоэффекта. Ответ: 1, 2 – Метод Фирордта (многоволновая спектрофотометрия) позволяет анализировать многокомпонентные системы в условиях перекры- вания спектров отдельных компонентов. Метод Фирордта применим, если поглощение всех веществ, входящих в состав смеси, а также смеси в целом подчиняется основным законам светопоглощения: закону Бугера-Ламберта- Бера и закону аддитивности оптических плотностей. Для одновременного определения n компонентов следует измерить оп- тическую плотность не менее чем при n длинах волн. Рассмотрим простей- ший случай, когда n=2. Оптическая плотность раствора при длине волны 1 равна 1 A , а при длине волны 2 - 2 A . Составим систему из двух уравне- ний: ) ( A 2 2 1 1 1 1 1 c c , ) ( A 2 2 1 1 2 2 2 c c , где - молярные коэффициенты поглощения данных веществ при данных длинах волн. Решая эту систему линейных уравнений можно найти неизвестные концентрации с 1 и с 2 54. Спектрофотометрический метод, аналитическим сигналом при котором является производная оптической плотности n-го порядка, называется: 1. производная спектрофотометрия; 2. метод Фирордта; 3. многоволновая спектрофотометрия; 4. дифференциальная спектрофотометрия. Ответ: 1 – В производной спектрофотометрии аналитическим сигна- лом служит не оптическая плотность, а её производная n-го порядка (обычно по длине волны). Дифференцирование спектра позволяет более чётко опре- делять положение макс поглощения; суживает полосы поглощения и позво- ляет определять вещества, поглощающие при близких длинах волн, исходные спектры которых частично накладываются друг на друга; уменьшает систе- матические погрешности определения, связанные с наличием неучитываемо- го фонового сигнала. Общие принципы определения концентрации при использовании мето- да производной спектрофотометрии остаются без изменений, поскольку для производной оптической плотности тоже соблюдается основной закон свето- поглощения и закон аддитивности. 133 55. Группа титриметрических методов анализа, в которых конечную точку титрования обнаруживают по изменению оптической плотности раствора, называется: 1. амперометрическое титрование; 2. фотометрическое титрование; 3. кулонометрическое титрование; 4. кондуктометрическое титрование. Ответ: 2 – Метод фотометрического титрования — это группа мето- дов титриметрического анализа, в котором переменным параметром является оптическая плотность. Титруемый раствор в прозрачном сосуде помещают на пути светового потока (в специальном держателе), добавляют титрант пор- циями при перемешивании и измеряют оптическую плотность после добав- ления новой порции титранта. Кривые титрования строят в координатах кон- центрация или объем титранта — оптическая плотность. При таком способе получаются линейные кривые, представляющие собой два прямолинейных графика, пересекающихся в точке эквивалентности. Фотометрическое титро- вание, в отличие от титрования с визуальным обнаружением конечной точки, может быть использовано для анализа разбавленных, окрашенных, мутных растворов, а также в том случае, когда изменение окраски раствора в конеч- ной точке титрования плохо воспринимается глазом. 56. В каких координатах строят кривую титрования при фотометрическом титровании? 1. A - C титранта , мл; 2. А - V титранта , мл; 3. Т - V титранта , мл; 4. Т – C титранта , мл; Ответ: 2 - Кривая титрования строится в координатах «аналитический сигнал – объем прибавляемого титранта». При фотометрическом титровании аналитическим сигналом служит оптическая плотность раствора. По резуль- татам измерения оптической плотности титруемого раствора строят кривую титрования в координатах А – V титранта 57. В ходе фотометрического титрования оптическая плотность раствора вначале уменьшалась, а затем практически не зависела от объема прибавлен- ного титранта; это возможно, если поглощает: 1. определяемое вещество; 2. титрант; 3. продукт реакции; 4. определяемое вещество и титрант. Ответ: 1 – Кривая титрования предложенного случая фотометрическо- го титрования по результатам измерения светопоглощения титруемого рас- твора в координатах оптическая плотность (А) – объем прибавляемого тит- ранта (V титранта ) будет иметь вид: |