《分析化学》分光光度法（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《分析化学》分光光度法-讲义 1、了解单色光、复合光、互补色光的概念。 知识点一 单色光、复合光、互补色光 基本概念：需了解单色光、复合光、互补色光的概念。单色光是指具有单一波长的光；复合光是由多种不同波长的光混合而成的光；互补色光则是指两种光以适当比例混合后可形成白光的光。 物质对光的吸收：理解物质对光的选择性吸收，即物质对不同波长的光吸收程度不同，往往对某一波长（或波段）的光表现出强烈吸收。掌握光吸收曲线及最大吸收波长的概念，光吸收曲线是以波长或波数为横坐标，以吸光度为纵坐标所描绘的图线，最大吸收波长是指物质对光吸收最强的波长，通常用 λmax 表示。 分光光度法原理：明白分光光度法的测定原理基于朗伯 - 比耳定律。该定律指出，当一束平行单色光垂直通过某溶液时，溶液的吸光度 A 与吸光物质的浓度 c 及液层厚度 l 成正比，表达式为 A=εcl（ε 为摩尔吸光系数）。此定律适用前提是单色光，非单色光会导致吸收强弱与物质浓度关系不确定，影响定量分析准确性。 分光光度计相关：了解分光光度计中单色器的作用，它是将光源发射的复合光分解为单色光的光学装置，其核心部件是色散器，常用的色散元件是棱镜或光栅。同时要知道如何选择合适的入射光波长，一般若无干扰元素，应选择最大吸收波长作为入射光，以提高测定的灵敏度和准确性。 以下关于单色光的说法正确的是（ ） A. 单色光是由多种波长的光组成的 B. 波长为 580nm 的钠黄光属于单色光 C. 单色光不能用单色器获得 D. 白光是一种单色光 【答案】B 【解析】单色光是指处于某一波长的光，波长为 580nm 的钠黄光具有特定波长，属于单色光，B 正确；单色光由单一波长光组成，A 错误；单色器可从复合光中分出单色光，C 错误；白光是由多种单色光组成的复合光，D 错误。 1. 复合光是（ ） A. 只有两种波长的光混合而成的光 B. 不能通过三棱镜的光 C. 由不同单色光组成的光 D. 人眼不能感知的光 【答案】C 【解析】复合光是由不同单色光组成的光，C 正确；复合光包含多种波长的光，并非只有两种，A 错误；复合光可通过三棱镜发生色散，B 错误；可见光范围内的复合光人眼可感知，D 错误。 2. 下列关于互补色光的说法，错误的是（ ） A. 两种互补色光按一定强度比例混合可得到白光 B. 红光与绿光是互补色光 C. 蓝光的互补色光是黄光 D. 物质的颜色与它吸收的互补色光有关 【答案】B 【解析】红光的互补色光是绿光和蓝光混合而成的青光，红光与绿光不是互补色光，B 错误；A、C 选项符合互补色光的定义，正确；物质呈现的颜色是其对光选择性吸收的结果，与吸收的互补色光有关，D 正确。 3. 一束光通过三棱镜后发生色散，形成七种颜色的光，这束光属于（ ） A. 单色光 B. 复合光 C. 互补色光 D. 无法确定 【答案】B 【解析】能通过三棱镜发生色散，形成多种颜色光的是复合光，因为复合光由不同波长单色光组成，不同波长光在三棱镜中折射角度不同导致色散，所以这束光属于复合光，选 B。 1. 下列光中，不属于单色光的是（ ） A. 氦 - 氖激光 B. 汞灯发出的某一特定波长的光 C. 太阳光 D. 钠光灯发出的光 【答案】C 【解析】太阳光包含了多种波长的光，是复合光，C 符合题意；氦 - 氖激光、汞灯发出的某一特定波长的光、钠光灯发出的光都具有特定波长，属于单色光，A、B、D 错误。 2. 若某溶液呈现绿色，则它主要吸收的是（ ） A. 红光 B. 蓝光 C. 黄光 D. 紫光 【答案】A 【解析】根据互补色光原理，绿色光的互补色光是红光，物质呈现的颜色是其吸收互补色光后剩余光的颜色，所以溶液呈现绿色是因为主要吸收了红光，选 A。 3. 下列关于单色光、复合光和互补色光与物质颜色关系的说法，正确的是（ ） A. 物质吸收复合光后呈现黑色 B. 物质只吸收单色光，不吸收复合光 C. 物质呈现的颜色是其吸收光的颜色 D. 某物质对蓝光吸收较强，则该物质可能呈现黄色 【答案】D 【解析】黄色是蓝色的互补色光，根据互补色光原理，物质对蓝光吸收较强时，会呈现其互补色光的颜色，即黄色，D 正确；物质吸收复合光中某些波长的光后，呈现未被吸收光的颜色，不一定是黑色，A 错误；物质既可吸收单色光，也可吸收复合光，B 错误；物质呈现的颜色是未被吸收光的颜色，不是吸收光的颜色，C 错误。 · 单色光：波长范围很窄的光。 · 复合光：由多种单色光混合而成的光。 · 互补色光：两种色光混合后呈白光，如红光与青蓝光。 知识点二 分光光度法的特点 灵敏度高：分光光度法可通过选择合适的显色剂和测量条件，检测出低浓度的物质，常用于测定试样中质量分数为的微量或痕量组分，一些催化分光光度法甚至能达到更低浓度。 选择性好：通过选择合适的波长和显色条件，许多物质可不经分离直接进行测定，如钴、铀、镍、铜、银、铁等元素，只要控制适当的显色条件就可直接进行光度法测定。 准确度较高：一般的分光光度法，其浓度测量的相对误差在1%~3%范围内，若采用示差分光光度法进行测量，误差可减少到更低，能满足许多分析任务对准确度的要求。 适用浓度范围广：可测定从常量（1%~50%）到痕量（）的物质浓度，尤其使用示差法可较好地测定常量组分，经预富集后可测定痕量组分。 操作简便、快速：分光光度法通常只需将样品制成溶液，选择合适的测量条件，即可在分光光度计上快速测定吸光度，进而得出结果，操作过程相对简单，分析速度较快。 仪器设备简单：分光光度计是常见的分析仪器，结构相对简单，主要由光源、单色器、样品室、检测器和显示装置等部件组成，维护和使用都比较方便。 应用广泛：由于各种各样的无机物和有机物在紫外 - 可见区都有吸收，因此几乎化学元素周期表上的所有元素（除少数放射性元素和惰性元素之外）均可采用此法测定，在化工、冶金、地质、医学、食品、制药等部门及环境监测系统中应用广泛。 分光光度法的灵敏度高，主要是因为它可以检测（ ） A. 高浓度物质 B. 微量物质 C. 常量物质 D. 任何浓度物质 【答案】B 【解析】分光光度法常用于测定微量组分，可通过选择合适的显色剂等方法，将微量物质转化为有色物质进行测定，灵敏度较高，故 B 正确。 1. 分光光度法的准确度较高，其相对误差一般在（ ） A. ±1% - ±5% B. ±5% - ±10% C. ±10% - ±15% D. ±15% - ±20% 【答案】A 【解析】分光光度法若操作正确，相对误差通常在 ±1% - ±5%，具有较高的准确度，所以选 A。 2. 下列关于分光光度法适用范围的说法，正确的是（ ） A. 只能用于可见光区 B. 只能用于紫外光区 C. 可用于紫外 - 可见光区 D. 只能用于红外光区 【答案】C 【解析】分光光度法通常可在紫外 - 可见光区进行测定，可根据物质的特性选择合适的波长范围，故 C 正确。 3. 分光光度法操作简便快速，主要体现在（ ） A. 不需要校准仪器 B. 无需配制溶液 C. 可直接读取数据 D. 测量过程复杂但计算简单 【答案】C 【解析】分光光度法通过仪器可直接读取吸光度等数据，经过简单计算即可得到结果，操作过程相对简便，分析速度较快，C 正确。仪器需要校准，A 错误；需要配制标准溶液和样品溶液，B 错误；测量过程并不复杂，D 错误。 1. 分光光度法价格低廉，是因为（ ） A. 仪器非常便宜 B. 试剂昂贵但用量少 C. 不需要试剂 D. 仪器和试剂成本相对较低 【答案】D 【解析】分光光度计相对一些大型分析仪器，价格较为亲民，且分析过程中使用的试剂一般为常见试剂，成本不高，所以总体价格低廉，D 正确。 2. 以下哪种不是分光光度法的特点（ ） A. 灵敏度高可测微量成分 B. 只能测定有色物质 C. 准确度较高 D. 操作简便快速 【答案】B 【解析】分光光度法可通过显色反应将无色物质转化为有色物质进行测定，并非只能测定有色物质，B 错误。A、C、D 均为分光光度法的特点。 3. 分光光度法中，吸光度与物质浓度和液层厚度的关系符合（ ） A. 朗伯 - 比尔定律 B. 欧姆定律 C. 阿伏伽德罗定律 D. 盖 - 吕萨克定律 【答案】A 【解析】朗伯 - 比尔定律表明，当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度 A 与吸光物质的浓度 c 及吸收层厚度 b 成正比，即 A = εbc，所以选 A。 · 灵敏度高：可直接测定低至0.0005%的微量组分。 · 准确度较高：相对误差为2%~5%，差示分光光度法可达0.5%。 · 操作简便快速：仪器设备简单，一般只经显色和测量吸光度即可。 知识点三 分光光度法的应用 定量分析方法： 标准曲线法：取标准品配成一系列不同浓度的标准溶液，置于液层厚度相同的吸收池中，测定相应的吸光度A。以吸光度A为纵坐标，溶液浓度c为横坐标，作出A-c的标准曲线。然后在相同条件下，测量被测溶液的吸光度，在标准曲线上查得对应的溶液浓度。 标准对照法：预先配制一个与待测液浓度相接近的标准溶液，测得其吸光度为As，再测定待测液的吸光度Ax，根据公式计算待测液浓度cx。 应用实例：常考查利用分光光度法测定特定物质的含量，如铁含量的测定。需掌握样品预处理方法（将样品溶解并过滤）、试剂选择（使用硫酸亚铁铵标准溶液和邻二氮菲作为显色剂），以及在特定波长（510nm）下测定吸光度，根据标准曲线计算铁含量。类似的还有铜离子的测定，需将样品溶解并调节pH值，使用EDTA标准溶液和PAN作为指示剂，在580nm波长下测定吸光度并计算浓度。 测量条件选择： 波长选择：无干扰物质存在时，通常根据吸收光谱，选择最大吸收波长为入射光的波长，以提高测定灵敏度和准确性。 显色剂用量：通常加入过量显色剂，一般通过实验从A-c曲线来确定合适用量。 溶液酸度：显色剂多为有机弱酸，酸度改变影响显色剂平衡浓度，从而影响显色反应程度，恰当的酸度可通过实验从A-pH曲线来确定。 显色时间和温度：合适的时间和温度通过实验从A-t（时间）、A-T（温度）曲线确定。 干扰消除：为消除共存离子的干扰，常通过控制显色反应的酸度，或加入掩蔽剂，或预先通过离子交换等方法予以分离。 分光光度法可用于测定样品中的（ ） A. 只有常量组分 B. 只有微量组分 C. 常量和微量组分均可 D. 只有痕量组分 【答案】B 【解析】分光光度法主要应用于测定样品中的微量组分，灵敏度较高，可检测出较低浓度的物质，故 B 正确。 1. 以下哪种不是分光光度法在环境监测中的应用（ ） A. 测定水中重金属含量 B. 测定空气中二氧化硫含量 C. 测定土壤中有机质含量 D. 测定矿石中金属的硬度 【答案】D 【解析】分光光度法可用于测定水中重金属、空气中二氧化硫、土壤中有机质等含量，通过物质对特定波长光的吸收特性进行定量分析，但无法测定矿石中金属的硬度，硬度属于物理性质，不能用分光光度法测定，故 D 正确。 2. 用分光光度法进行定量分析时，常用的方法不包括（ ） A. 标准曲线法 B. 直接比较法 C. 酸碱滴定法 D. 标准加入法 【答案】C 【解析】分光光度法常用的定量分析方法有标准曲线法、直接比较法、标准加入法等。酸碱滴定法是通过酸碱中和反应进行定量分析的方法，不属于分光光度法的定量方法，故 C 正确。 3. 分光光度法测定样品时，选择合适的波长主要是为了（ ） A. 使仪器工作稳定 B. 减少背景吸收 C. 提高测定灵敏度 D. 使样品颜色好看 【答案】C 【解析】根据物质对不同波长光的吸收特性，选择物质吸收最强的波长作为测定波长，可提高测定灵敏度，减少干扰，使测定结果更准确，故 C 正确。 1.下列关于分光光度法测定蛋白质含量的说法，正确的是（ ） A. 只能测定游离氨基酸含量 B. 基于蛋白质的颜色反应 C. 常用双缩脲法等显色反应 D. 与蛋白质的形状有关 【答案】C 【解析】分光光度法测定蛋白质含量常用双缩脲法、福林 - 酚试剂法等显色反应，通过蛋白质与试剂反应生成有色物质，再根据吸光度测定含量，故 C 正确。 2.分光光度法可用于药物分析中，主要是因为（ ） A. 药物都是有色物质 B. 药物都能发生显色反应 C. 可利用药物对特定波长光的吸收特性 D. 操作简单无需校准仪器 【答案】C 【解析】分光光度法用于药物分析，是因为许多药物对特定波长的光有特征吸收，可根据其吸收光谱进行定性和定量分析，故 C 正确。 3.以下哪种情况会使分光光度法测定结果偏高（ ） A. 比色皿内壁有残留杂质 B. 样品溶液稀释过度 C. 选择的波长不准确 D. 参比溶液选择正确 【答案】A 【解析】比色皿内壁有残留杂质会使溶液对光的吸收增加，导致吸光度测量值偏高，从而使测定结果偏高，故 A 正确。 · 定性分析：根据吸收光谱特征确定物质的组成。 · 定量分析：通过吸光度与浓度关系测定物质含量。 · 结构分析：研究分子结构及化学键。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $