紫外-可见分光光度法例题
例题1：某化合物的水溶液在278nm处的摩尔吸光系数为1.45×10⁴ L·mol⁻¹·cm⁻¹，用1cm比色皿测定该溶液时，测得吸光度为0.725，计算该溶液的浓度。
解答： 根据朗伯-比尔定律：A = εbc A = 0.725 ε = 1.45×10⁴ L·mol⁻¹·cm⁻¹ b = 1 cm
代入公式： 0.725 = 1.45×10⁴ × 1 × c c = 0.725 / (1.45×10⁴) = 5.00×10⁻⁵ mol/L
关键点：
- 朗伯-比尔定律的正确应用
- 单位的一致性检查
- 有效数字的处理
原子吸收光谱法例题
例题2：用原子吸收光谱法测定水样中的铅含量，测得数据如下：
| 标准溶液浓度(μg/mL) | 吸光度 |
|---|---|
| 0 | 002 |
| 0 | 085 |
| 0 | 167 |
| 0 | 251 |
| 0 | 330 |
| 样品 | 195 |
(1) 绘制标准曲线 (2) 计算样品中铅的浓度
解答： (1) 标准曲线绘制： 通过最小二乘法计算回归方程： 斜率b = 0.0825 截距a = 0.0035 回归方程：A = 0.0825C + 0.0035 相关系数r = 0.9998
(2) 样品浓度计算： 将A=0.195代入回归方程： 0.195 = 0.0825C + 0.0035 C = (0.195-0.0035)/0.0825 = 2.32 μg/mL
注意事项：
- 扣除空白值
- 检查线性范围
- 验证相关系数是否满足要求
气相色谱法例题
例题3：用气相色谱法测定某混合物中A、B两组分的含量，测得数据如下：
| 组分 | 保留时间(min) | 峰面积(mm²) | 校正因子 |
|---|---|---|---|
| A | 2 | 1250 | 95 |
| B | 8 | 1530 | 05 |
| 内标S | 5 | 1000 | 00 |
已知内标物S加入量为1.0mg，样品称样量为2.5g，计算A、B两组分的百分含量。
解答： 内标法计算公式： w_i(%) = (A_i·f_i·m_s)/(A_s·f_s·m) ×100%
对于组分A： w_A(%) = (1250×0.95×1.0)/(1000×1.0×2.5) ×100% = 0.475%
对于组分B： w_B(%) = (1530×1.05×1.0)/(1000×1.0×2.5) ×100% = 0.643%
关键概念：
- 内标法的原理
- 校正因子的意义
- 定量计算方法选择
高效液相色谱法例题
例题4：用HPLC测定某药物含量，色谱条件如下： 色谱柱：C18，150mm×4.6mm，5μm 流动相：甲醇-水(70:30) 流速：1.0mL/min 检测波长：254nm 柱温：30°C
测得标准品(浓度20μg/mL)的峰面积为18500，样品峰面积为22400，计算样品中该药物的浓度。
解答： 外标法单点校正计算公式： C_sample = (A_sample/A_standard) × C_standard
代入数据： C_sample = (22400/18500) × 20 = 24.22 μg/mL
注意事项：
- 外标法的适用条件
- 系统适用性试验要求
- 方法验证参数
电位分析法例题
例题5：用pH玻璃电极测定某溶液的pH值，测得电池电动势为0.385V，已知参比电极为SCE(饱和甘汞电极，E=0.244V)，玻璃电极的标准电位E°=0.200V，计算该溶液的pH值(25℃)。
解答： pH玻璃电极的电位公式： E = E° - 0.059pH
电池电动势E_cell = E_SCE - E_glass 0.385 = 0.244 - (0.200 - 0.059pH) 0.385 = 0.244 - 0.200 + 0.059pH 0.385 = 0.044 + 0.059pH 0.059pH = 0.341 pH = 0.341/0.059 = 5.78
理论要点：
- Nernst方程的应用
- 电极电位的测量原理
- 温度对斜率的影响
伏安分析法例题
例题6：用循环伏安法研究某电活性物质，在0.1mol/L KCl溶液中测得氧化峰电位为+0.65V(vs.SCE)，还原峰电位为+0.59V，氧化峰电流为12.5μA，还原峰电流为-11.8μA，计算： (1) 式电位E°' (2) 峰电位差ΔEp (3) 峰电流比ipa/ipc
解答： (1) 式电位E°' = (Epa + Epc)/2 = (0.65 + 0.59)/2 = +0.62V (2) 峰电位差ΔEp = Epa - Epc = 0.65 - 0.59 = 0.06V (3) 峰电流比ipa/ipc = 12.5/11.8 ≈ 1.06
分析要点：
- 可逆体系的判断标准
- 电化学参数的意义
- 实验条件的影响
质谱分析例题
例题7：某化合物的质谱图中出现以下主要峰： m/z：122(M⁺，100%)，123(7.8%)，124(0.3%)，107(65%)，79(15%)
(1) 推断分子式 (2) 解释m/z 107和79的可能来源
解答： (1) 分子式推断： M⁺峰m/z=122 同位素峰： M+1相对强度7.8% → 约7个C原子(7×1.1%=7.7%) M+2相对强度0.3% → 可能含O或S，但强度太低，可能不含 初步推断分子式：C₇H₁₀O₂
(2) 碎片离子： m/z 107：可能为M⁺-CH₃ (122-15) m/z 79：可能为苯基离子(C₆H₅⁺)
质谱解析要点：
- 同位素模式分析
- 常见碎片丢失规律
- 氮规则的运用
综合应用题
例题8：某实验室需要建立环境水样中微量有机磷农药的分析方法，请： (1) 选择合适的分析仪器并说明理由 (2) 设计样品前处理流程 (3) 列出方法验证的主要参数
解答： (1) 仪器选择： 推荐GC-MS或LC-MS/MS 理由：
- 有机磷农药多为挥发性或半挥发性,适合GC分析
- MS检测器选择性好,灵敏度高，适合痕量分析
- LC-MS/MS对热不稳定的有机磷农药更适用
(2) 样品前处理流程： 水样→过滤→固相萃取(如C18柱)→洗脱→氮吹浓缩→溶剂置换→仪器分析
(3) 方法验证参数：
- 线性范围与相关系数
- 检出限与定量限
- 精密度(重复性、中间精密度)
- 准确度(加标回收率)
- 基质效应评估
- 稳定性实验
方法开发要点：
- 分析目标物的理化性质
- 样品基质特点
- 法规要求的标准
- 实验室实际条件
备考建议
-
基础理论掌握：仪器分析考试中约40%内容为基础理论知识，包括各种分析方法的原理、仪器组成和工作机制。
-
计算题训练：重点练习涉及定量分析的计算题，如标准曲线绘制、含量计算、检出限确定等。
-
图谱解析能力：对于色谱、光谱类试题，需培养图谱解析能力，包括峰识别、参数计算和结果解释。
-
方法设计思维：综合应用题往往要求根据分析需求设计完整分析方法，需要系统思维。
-
实验条件优化：理解各种实验参数对分析结果的影响，如色谱条件选择、光谱测量参数设置等。
-
质量控制意识：现代仪器分析考试越来越重视质量控制内容，包括方法验证、数据评价等。
-
最新技术了解：适当关注仪器分析领域的新技术、新方法发展趋势。
常见错误警示
-
单位混淆：特别是在计算题中，容易忽视单位换算，如mL与L，μg与mg等。
-
有效数字错误：仪器分析数据通常有特定有效数字要求，计算结果应与测量精度匹配。
-
方法选择不当：在综合题中错误选择分析方法，如对热不稳定物质选用GC分析。
-
标准曲线误用：超出线性范围使用标准曲线，或错误处理截距项。
-
仪器原理混淆：如将原子吸收与分子吸收混为一谈，或混淆不同色谱检测器特性。
-
质量控制缺失：忽视方法验证的必要参数，或错误理解质量控制指标。
-
安全忽略：某些仪器分析涉及高压、辐射等危险因素，需注意安全操作要点。
参考文献
-
Skoog D.A., et al. Principles of Instrumental Analysis. 7th ed. Cengage Learning, 2017.
-
武汉大学主编. 分析化学(下册). 第6版. 高等教育出版社, 2018.
-
USP-NF General Chapter <1058> Analytical Instrument Qualification.
-
ICH Q2(R1) Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology.
-
EPA Method 8141B Organophosphorus Compounds by Gas Chromatography.
-
国家药典委员会. 中华人民共和国药典2020年版四部通则. 中国医药科技出版社, 2020.
-
Harris D.C. Quantitative Chemical Analysis. 9th ed. W.H. Freeman, 2015.
