《卫生化学》第六版课本习题参考答案1.doc 15页

'《卫生化学》思考题与习题的部分参考答案第二章1、样品采集的原则是什么？答：代表性、典型性和适时性2、气体样品的采集方法有哪几种？各适用于什么情况？答：采集方法可以分为直接采样法和浓缩采样法两大类。直接采样法适合于气体样品中被测组分含量较高或分析方法较灵敏的情况；浓缩采样法适合于气体样品中被测组分含量较低或分析方法的灵敏度较低时的情况。3、样品处理的目的和要求是什么？答：样品处理的目的是使被测组分从复杂的样品中分离出来，制成便于测定的溶液；除去对分析测定有干扰的基体物质；当被测组分的浓度较低时，进行浓缩富集；通过化学反应使被测组分转化成易于测定的形式。样品处理的总原则是防止被测组分损失和被污染。进行样品处理时要求：分解法处理样品时，分解必须完全，不能造成被测组分的损失，待测组分的回收率应足够高；样品不能被污染，不能引入待测组分和被测定的物质；试剂消耗应尽可能小，方法简单易行，速度快，对环境和人员污染小。4、样品溶液的制备方法有哪几种？各适用于什么情况？15 答：样品溶液的制备方法有溶解法和分解法两种。溶解法是采用适当的溶剂将样品中的待测组分全部溶解，适用于被测组分为游离态的样品。分解法是采用适当的方法将被测物转变为相应的测定形式，适用于被测组分呈结合态的样品。1、试比较高温灰化法、低温灰化法和湿消化法的优缺点。答：高温灰化法利用高温破坏样品中的有机物，使之分解呈气体逸出。此法的优点是可用于多个样品的同时处理，空白值低，操作简便、省力。缺点是对易挥发元素，如As，Se等，灰化时容易损失，较费时；低温灰化法是利用高频等离子体技术，以纯氧为氧化剂，在灰化过程中不断产生氧化性强的等离子体（由激发态氧分子、氧离子、氧原子、电子等混合组成），产生的氧等离子体在低温下破坏样品中的有机物。该方法所需灰化温度低，可大大降低待测组分的挥发损失；有机物分解速度快，样品处理效率高；由于不需外加试剂，因而空白值低。但低温灰化法需要专门的等离子体低温炉，仪器价格较高；湿消化法是在加热条件下，利用氧化性的强酸或氧化剂来分解样品。该方法的优点是消化速度快、分解效果好、消化温度低、被测组分挥发损失少。但该方法在消化过程中使用大量强酸，产生大量酸雾、氮和硫的氧化物等强腐蚀性有害气体，必须有良好的通风设备，同时要求试剂的纯度较高，否则空白值较大。2、某水溶液20.00ml中还Cd2+30.0mg，加入螯合剂使其生成疏水性物质后用有机溶剂进行萃取。若分配比D=50，试问用等体积溶剂一次萃取和分两次萃取，水溶液中剩余的Cd2+各是多少？（0.59mg，0.044mg）解：计算公式为：mn=mO（）n15 故萃取1次后水相中Cd2+量为：m1=30.0×﹙）=0.59mg萃取2次后水相中Cd2+量为：m2=30.0×﹙）2=0.012mg第三章1、在定量分析中，判断下列情况各属何种类型的误差：试说明消除的方法。（1）随机取样带来的误差(2)试剂中含有少量待测物质（3）湿法消化时样品溅失（4)空气中卤代烃类测定的采样效率为75%（5）实验室环境参数的微小变动对测定的影响（6）溶剂萃取分离样品时待测物质萃取效率较低（7）分析仪器示值不稳定（8）样品中共存物干扰测定（9）称量样品时分析天平砝码未经校正（10）分析测量过程中，某样品管中的一种试剂未加准确答：（1）随机误差（2）系统误差，提纯试剂（3）过失误差（4）系统误差。改进采样方法，提高采样效率（5）随机误差（6）系统误差。改进萃取方法，提高萃取效率（7）随机误差（8）系统误差。通过控制测定条件。加掩蔽剂或分离等方法消除干扰（9）系统误差。校正仪器（10）过失误差2、下列数字各为几位有效数字？（1）135.45⑵0.000263⑶1.28×10-6⑷4.95%⑸PH=7.24⑹[H+]=4.60×10-3答：分别是5,3,3,3,2,3位（注意对数的有效数字）3、应用有效数字计算规则计算下列结果：15 （1）5.876+0.23—3.0345+10.8（2）25.467×0.07894÷0.65（3）lg（1.6×10-3）（4）pH=11.13溶液的[H+]=？解：（1）5.876+0.23—3.0345+10.8=5.88+0.23-3.03+10.8=13.9（2）25.467×0.07894÷0.65=25.5×0.0789÷0.65=3.1（3）lg（1.6×10-3）=-2.80（4）[H+]=10-pH=10-11.3=7.4×10-124、y=0.0426+12.0x，r=0.9994，μ=（0.027±0.001）ug/ml第四章1、物质对光具有选择性吸收的原因是什么？答：物质分子内部有三种运动：电子绕原子核的运动、原子在其平衡位置上振动以及分子整体绕其重心的转动。三种运动对应三种能级分别为电子能级、振动能级和转动能级，这些能级均是不连续的。分子吸收能量后，将从能量低的能级跃迁到能量高的能级。分子吸收能量具有量子化特征，即分子只能吸收等于两个能级之差的能量。由于各种物质分子的内部结构不同，各能级的能量差不同，发生能级跃迁时所吸收的光能也不同。因此，物质对光的吸收具有选择性2、何谓吸收光谱？其特征和用途是什么？答:测定某一溶液对不同波长（λ15 ）单色光的吸光度（A），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标绘制的图形称为吸收光谱。波长在紫外-可见光区称为紫外-可见吸收光谱。吸收光谱具有一些特征：吸收峰、谷、最大吸收波长、肩峰、末端吸收等。物质对光的吸收具有选择性，物质分子结构不同，吸收光谱也不同，所以可以通过吸收光谱的特征对物质进行定性。在定量测量时，可通过吸收光谱选择合适的测定波长，以获得较高的测定灵敏度和较好的测定重现性。1、无2、无3、简述紫外-可见分光光度计的主要部件和作用答：分光光度计的主要部件：光源、单色器、吸收池、检测器、显示系统。光源：提供具有足够的光强度和良好稳定性的连续光谱；单色器：将来自光源的光谱按波长顺序色散，并能选出所需的单色光；吸收池：装溶液并固定液层厚度；检测器：将光信号转变成电信号；将检测器输出的信号转换成透光度和吸光度显示出来。4、无5、无第五章1、无2、何种分子结构的物质有较高的荧光吸收率？答：具有大的共轭体系和刚性平面结构的分子具有较高的荧光效率（不全面，参照课本P72至P73)3、影响荧光强度的外部因素有哪些？在分析测定中如何减小或消除？答:⑴温度：降低温度，有利于荧光测定⑵溶液酸度：酸度对荧光强度的影响主要体现在两个方面：一是影响荧光物质的存在形式，二是影响荧光物质的组成。控制合适的酸度，保证有较强的荧光强度15 ⑶溶剂：增加溶剂极性，有利于荧光测定⑷散射光：散射光有瑞利散射光和拉曼散射光两种。对测定有影响的主要是长波长的拉曼散射光，可用选择适当激发波长的方法予以消除⑸荧光熄灭：降低浓度、分离或通过反应消除荧光熄灭1、Whyisspectrofluorometrypotentialmoresensitivethanspectrophotometry?答：荧光分析法中与浓度相关的参数是荧光物质发射的荧光强度，测量的方式是在入射光的直角方向，即在黑暗背景下检测所发射光的强度信号，因此可采用增大入射光强度和增大检测信号的放大倍数来提高灵敏度。在分光光度法中与浓度相关的参数是吸光度，而吸光度A=lgI0/It，如果增大入射光强度，相应也增大了透射光强度，所以其比值不会变化，如果增大检测器的放大倍数，检测到的入射光强度和和透射光强度也同时增大，同样不能提高其比值，也就不能达到提高灵敏度的目的。所以，荧光分析法的灵敏度比紫外分光光度法高，一般要高两到三个数量级。2、如何区分荧光与拉曼光？如何消除拉曼光的影响？答：荧光波长不随激发光波长的改变而改变，而拉曼光随激发光波长改变而而改变。采用较短波长的激发光，使拉曼光波长变短，与荧光峰分开，即可消除干扰。第六章1、Definethefollowingterms：15 答：（a）releasingagent：即释放剂，是在原子吸收光谱法测定时，用于消除化学干扰的试剂。它能与干扰组分生成更稳定或更挥发的化合物，使待测元素释放出来。（b）protectiveagent：即保护剂，是在原子吸收光谱法测定时，用于消除化学干扰的试剂。它能与待测元素形成稳定的化合物，阻止待测元素形成难离解或难挥发的化合物，且保护剂与待测元素形成的稳定化合物在原子化条件下易离解和原子化。（c）ionizationsuppressor：即消电离剂，是比待测元素电离电位低的元素。在相同条件下，消电离剂首先电离，产生大量离子，抑制待测元素电离。（d）atomization：即原子化，指将试样中待测元素转化为可吸收特征辐射的原子蒸汽的过程。（e）pressurebroadening：即压力变宽，又称洛伦兹展宽，是待测元素原子与其他元素原子或分子（异种粒子）相互碰撞引起的谱线变宽。（f）hollowcathodelamp；即空心阴极灯，是一种锐线光源，能发射待测元素的特征谱线（g）spectralinterference：即光谱干扰，指谱线重叠引起的干扰。主要来自两方面：一是分析线与邻近线不能完全分开，使灵敏度降低，工作曲线弯曲；二是待测元素的吸收线与共存元素的吸收线很近，甚至重叠。（f）无15 （i）Dopplerbroadening：即多普勒变宽，又称热变宽，是由于原子的无规则热运动引起的谱线变宽。1、试述原子吸收分光光度法的基本原理，比较原子吸收分光光度法和紫外-可见分光光度法原理和结构的异同点。答：原子分光光度法的基本原理：光源发射的特征谱线通过待测元素的原子蒸汽时，被待测元素的基态原子吸收，在一定条件下被吸收程度与基态原子浓度成正比，从而进行元素定量分析。紫外-可见分光光度法是基于物质分子对紫外-可见光区吸收特征和吸收程度建立起来的分析方法。基本原理和仪器结构的异同点如下：原理比较：相同：都是基于物质对光的吸收进行分析的方法，定量依据是朗伯-比尔定律，A=Kc不同：前者吸收光的物质状态是基态原子蒸汽，吸收的是其原子的共振辐射，发生原子外电子能级的跃迁；后者吸收光的物质状态是分子，吸收的是紫外-可见光区的电磁辐射，发生分子外电子能级的跃迁。仪器基本结构比较：相同：都由光源、吸收池（原子化系统）、分光系统（单色器）、检测系统和显示系统五部分组成不同：前者光源用光线光源，后者光源用连续光源；前者单色器通常位于吸收池后，这样可以分掉火焰的杂散光并防止光电管疲劳，后者单色器通常位于吸收池前，把光源发出的连续光谱色散成单色光2、原子吸收分光光度法的定量依据是什么？为什么元素的基态原子数可以代表其总原子数？15 答：原子吸收分光光度法定量的依据是朗伯-比尔定律。当一束频率为ν，强度为I0的共振辐射通过厚度为l的原子时，一部分光被吸收，对共振辐射的吸收程度符合朗伯-比尔定律：A=Kc。K是实验条件有关的常数。当实验条件一定时，吸光度与待测元素的浓度呈线性关系，这就是原子吸收分光光度法定量的依据。在原子蒸汽中（包括被测元素原子），可能会有激发态原子和基态原子共同存在，根据热力学定律，在一定温度下达到热平衡时，待测元素激发态的原子数和基态原子数的比值符合Boltzmann分布定律。实际工作中，T通常小于3000K，大多元素的最强共振线都低于600nm，故对大多数元素来说Nj/No均小于1%，Nj与No相比可忽略不记，基态的原子数No可认为就是原子总数。1、无2、原子吸收分光光度法主要有哪些干扰？如何消除这些干扰？答：主要有光谱干扰、电离干扰、化学干扰、物理干扰和背景吸收等。消除光谱干扰的方法有另选分析线，减小狭缝宽度，或者预先分离样品中的干扰元素。消除电离干扰的方法有加入释放剂、保护剂或缓冲剂。另外，提高原子化温度、化学分离等也可消除或减小电离干扰。消除物理干扰的办法：配制与被测试样组成相近的标准液或采用标准加入法，若试样溶液的浓度高，还可采用稀释法。15 消除或减少背景吸收的方法：一般采用仪器校正背景法，有邻近线、氘灯背景校正、塞曼效应背景校正和自吸效应背景校正法1、无2、Whyisanelectrothermalatomizermoremoresensitivethanaflameatomizer?答：火焰是采用雾化进样：一是试液的利用率度低，大部分试液流失，只有小部分喷雾液进入火焰参与原子化。二是稀释倍数高，进入火焰的喷雾液被大量气体稀释，降低原子化浓度。三是被测原子在原子化器（火焰）中停留时间短，不利于吸收。第七章第八章1、解释下列名词答：参比电极：是指在温度、压力一定的条件下，其电极电位准确已知，且不随待测溶液的组成改变而改变的电极。指示电极：是指电极电位随待测离子活度（浓度）的变化而变化，且符合Nernst方程的电极。线性范围：电位分析中，把符合Nernst方程的活度（浓度）范围称为线性范围。检测下限：电极能够定性检测出的最小限度称为电极的检测下限。IUPAC推荐检测下限的测定方法是：将响应曲线的直线部分延长，与曲线部分所作切线的交点对应的活度（浓度）即为检测下限。电极斜率：无响应时间：无（老师说这个不要求记）15 1、直接电位分析法的测定测定依据是什么？答：将指示电极、参比电极和待测试液组成一个测量电池：指示电极|待测试液（a）||参比电极电池电动势为：E电池=φ参－φ指=K±Slga（S即电极斜率）电池电动势E电池和待测离子活度对数lga呈线性关系。这就是电位分析法定量测定的依据。2、选择性系数Ki，j的定义及其实用意义是什么？答：选择性系数Ki，j表示其他共存离子j对响应离子i的干扰程度。Ki，j=Ki，j表示能产生相同电位时待测离子i与干扰离子j的活度比。Ki，j选择性系数的实用意义：一、可以判断电极对测量体系的适应性，粗略地估计干扰离子带来的误差；二、作为选择适当的离子强度调节剂的参考；三、作为试样预处理时选用试剂的参考4、无5、无6、使用玻璃pH电极时，应注意哪些问题？答：使用玻璃pH电极时要注意：一、使用前pH玻璃电极需在蒸馏水中浸泡8~24小时或更长；15 一、一般pH玻璃电极的使用范围是1~9；二、不能测定含氟离子的和具有脱水性的溶液；三、不对称电位。（不全面，参照课本P118~P119）7、无8、简述电位滴定法的特点及应用范围。答：电位滴定法是借助于滴定过程中指示电极电位的突变来确定化学计量点，以计算出被测组分的含量，所以又称间接电位法。电位滴定法特别适合有色溶液或浑浊溶液中某些物质以及无合适指示剂的滴定。只要有合适的指定电极，电位滴定法可用于各种类型的滴定反应，采用各种滴定方式。地位滴定法与直接电位法不同，它是测量电位的变化，而不是以某一确定的电位值为定量依据。因此，在一定条件下，许多因素电位测量的影响可以互相抵消，从而对电极的斜率和电极电位的稳定性要求没直接电位法那么严格。测定含量较高试样(浓度＞10-3mol/L）准确度较高，可与一般滴定分析相当。9、WhatoccurswhenthepH-sensitivetipofanewlymanufacturedglasselectrodeisimmersedinwater?答：玻璃电极敏感膜浸入蒸馏水中，首先形成水化层，然后水化层中的Na+与水中的H+发生交换，使水化后的玻璃膜表面上的几乎全部被H+所代替。当玻璃插入待测液后，由于玻璃膜相和待测液相中浓H+度不同，产生离子扩散交换，形成膜电位，也即溶液对H+产生响应，电极电位φISE的大小随溶液中活度的改变而变化。15 7、计算并比较15℃和30℃时pH玻璃电极的理论斜率。试说明温度对pH测量的影响。答：电极的理论斜率为：s==15℃时，s=0.05730℃时，睡=0.060由此可见，温度升高，斜率增大第九章1~10无第十章1、无2、无3、溶出伏安法的工作电极有几类？各举一例说明用途和优缺点。答：溶出伏安法的工作电极时极化电极，通常可分为汞电极和非汞电极两类。汞电极：汞电极对氢的超电位很高，可用电位范围宽，在溶出伏安法中应用较多。但溶出法不能用滴汞电极，只能用固定电极。汞电极常用的有悬汞电极和巩膜电极。非汞电极多为贵金属材料和各种碳电极。悬汞电极的优点是：容易制备；可应用的电位范围宽；分析结果重现性好。缺点是：电极表面积与体积比小，电极效率低，影响灵敏度和选择性；搅拌速度不能太快，否则汞滴易脱落或变形。15 汞膜电极：电极时金属能很快地分布在汞膜内，其分辨率和灵敏度比悬汞电极好。缺点是：再线性不如悬汞电极；制备电极时必须清洁电极固体表面。测定Au，Ag等很容易与汞生成金属互化物的元素时需要非汞电极。铂是优良的惰性金属材料，在校正的电位范围下工作，性能稳定。与铂电极相比，金电极适合在更负的电位范围下工作。碳电极时目前使用最广泛的固体电极，包括玻碳、石墨和碳糊电极。因为碳电极的价格一般比贵金属便宜，并能得到较好的分析结果。这些固体电极的共同缺点是电极面积和电沉积金属活度可能发生连续变化。为获得重现性好的结果，固体电极表面参数必须维持不变，因此固体电极的表面处理，如清洗、抛光、预极化等都十分重要。1、简述电位溶出法的基本原理。答：电位溶出法的操作分两个步骤：一、富集过程：选择合适的富集电位，在恒电位下，将被测物质富集在悬汞、汞膜或其他电极上二、溶出过程：电解富集完成后，断开电源，试液中的氧化剂（或还原剂）将富集在电极上的待测物溶出。记录溶出时电位随时间变化的变化的曲线，即φ－t曲线。在一定条件下，溶出电位与被测物质的本性有关，是定性分析的依据；电位溶出时间与被测离子浓度成正比，为定量分析的依据。2、试比较电位溶出法和溶出伏安法的异同点。15 答：电位溶出伏安分析法是在溶出伏安法的基础上发展起来的，也包括电解富集和溶出两个步骤。富集方法与溶出伏安法完全相同；但溶出方式、测量方法和定性定量依据不同，如下：溶出伏安法电位溶出法溶出方式点氧化或电还原恒电流溶出或加氧化剂溶出测量方法测量溶出过程电流随电压变化记录电位随时间的变化定性依据峰电位溶出电位定量依据峰电流溶出时间15'