仪器分析期末试题及答案终极版.docx

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仪器分析期末试题及答案终极版

2．气相色谱分析（GC）

2.1分配系数与分配比随各参数的改变情况：

3.当下列参数改变时:

（1）柱长缩短,

（2）固定相改变,（3）流动相流速增加,（4）相比减少,是否会引起分配系数的改变?

为什么?

答:

固定相改变会引起分配系数的改变,因为分配系数只于组分的性质及固定相与流动相的性质有关.

所以

（1）柱长缩短不会引起分配系数改变

（2）固定相改变会引起分配系数改变

（3）流动相流速增加不会引起分配系数改变

（4）相比减少不会引起分配系数改变

4.当下列参数改变时:

（1）柱长增加,

（2）固定相量增加,（3）流动相流速减小,（4）相比增大,是否会引起分配比的变化?

为什么?

答:

k=K/b,而b=VM/VS,分配比除了与组分,两相的性质,柱温,柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速,柱长无关.

故:

（1）不变化,

（2）增加,（3）不改变,（4）减小

分配系数K只和组分及两相性质有关，而柱温、柱压会影响性质（如气体组分在两相的溶解度与柱温柱压都有关），而柱长、流速、相比无法影响分配系数；；；分配比（容量因子、容量比）k等于分配系数除以相比，即能影响分配比的参数除了能影响分配系数的参数外，只有相比。

（有一道选择题选分配系数与之有关的因素，不选温度和压强）

2.2让色谱峰变窄的因素：

7.当下述参数改变时:

（1）增大分配比,

（2）流动相速度增加,（3）减小相比,（4）提高柱温,是否会使色谱峰变窄?

为什么?

答:

（1）保留时间延长,峰形变宽

（2）保留时间缩短,峰形变窄

（3）保留时间延长,峰形变宽

（4）保留时间缩短,峰形变窄

课本P22有讨论到柱温的升高与保留时间及峰宽的关系，课本P19在讨论分离度与柱效的关系时提到增加柱长与保留时间及峰宽的关系等。

k值增大也对分离有利,但k值太大会延长分离时间

2.3理论塔板数求算公式、最短柱长求算公式、相对保留值

另外一道求理论塔板数的题

注意前后两题求理论塔板数使用的分别为半峰宽和峰宽。

另外一道求最短柱长的题

分离度R=1.5代表完全分离；在这里展示的是求最短柱长公式的原形：

以柱长、有效塔板高度及相对保留值求分离度R的公式。

2.4分配比及分离度的求算

2.5浓度型检测器灵敏度求算（用流量mL/min、峰面积mV·min、进样量mg ）

灵敏度求算公式在P44：

Sc=qv,0A/m。

q-色谱出口流量mL/min

A-峰面积mV·min

m-进样量mg 

Sc-灵敏度mV·mL/mg 

本题用c1（mV/cm）与c2（min/cm）把A的单位（cm2）修正为mV·min

2.6用速率方程的ABC求最佳流速和最小塔板高度

2.7求未知峰保留指数（用未知峰及两已知峰的调整保留时间）

公式是I=[（logXi－logXz）/（logX[z+1]－logXz）+z]×100

X-保留值（可用调整保留时间、调整保留体积）

i-被测物；

z、z+1-有z及z+1个碳原子数的正构烷烃

2.8知所有组分的峰面积及校正因子，求各组分质量分数

空气为流动相，不是组分，所以在计算组分内某物质的质量分数时没被包括。

2.9知部分组分及内标物的峰面积及响应值，知试样及内标物加入质量，求指定组分的质量分数

2.10知所有组分的峰高、半峰宽及校正因子，求各组分质量分数

2.11以某一组分为标准，知各组分的峰高及质量，求各组分的峰高校正因子

2.12气相色谱分析基本原理

1．简要说明气相色谱分析的基本原理

答：

借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。

气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。

组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发（气液色谱），或吸附、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。

2.13气相色谱仪基本设备

2．气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?

各有什么作用?

答：

气路系统、进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统．

气相色谱仪具有一个让载气连续运行的管路密闭的气路系统．

进样系统包括进样装置和气化室．其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化，然后快速定量地转入到色谱柱中．

2.14为什么可用分离度R作为色谱柱的总分离效能指标

8．为什么可用分离度R作为色谱柱的总分离效能指标?

答：

分离度同时体现了选择性与柱效能，即热力学因素和动力学因素，将实现分离的可能性和现实性结合起来。

2.15能否根据理论塔板数来判断分离的可能性

9．能否根据理论塔板数来判断分离的可能性?

为什么?

答：

不能，有效塔板数仅表示柱效能的高低，柱分离能力发挥程度的标志，而分离的可能性取决于组分在固定相和流动相之间分配系数的差异。

2.16试以塔板高度H做指标，讨论气相色谱操作条件的选择

5.试以塔板高度H做指标，讨论气相色谱操作条件的选择.

解:

提示:

主要从速率理论（vanDeemerequation）来解释,同时考虑流速的影响,选择最佳载气流速.P13-24。

（1）选择流动相最佳流速。

（2）当流速较小时，可以选择相对分子质量较大的载气（如N2,Ar），而当流速较大时，应该选择相对分子质量较小的载气（如H2,He）,同时还应该考虑载气对不同检测器的适应性。

（3）柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的挥发流失。

在使最难分离组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。

（4）固定液用量：

担体表面积越大，固定液用量可以越高，允许的进样量也越多，但为了改善液相传质，应使固定液膜薄一些。

（5）对担体的要求：

担体表面积要大，表面和孔径均匀。

粒度要求均匀、细小（但不宜过小以免使传质阻力过大）

（6）进样速度要快，进样量要少，一般液体试样0.1～5uL,气体试样0.1～10mL.

（7）气化温度：

气化温度要高于柱温30～70℃。

2.17试述“相似相溶”原理应用于固定液选择的合理性及其存在的问题。

13.试述“相似相溶”原理应用于固定液选择的合理性及其存在的问题。

解：

样品混合物能否在色谱上实现分离，主要取决于组分与两相亲和力的差别，及固定液的性质。

组分与固定液性质越相近，分子间相互作用力越强。

根据此规律：

（1）分离非极性物质一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序先后流出色谱柱，沸点低的先出峰，沸点高的后出峰。

（2）分离极性物质，选用极性固定液，这时试样中各组分主要按极性顺序分离，极性小的先流出色谱柱，极性大的后流出色谱柱。

（3）分离非极性和极性混合物时，一般选用极性固定液，这时非极性组分先出峰，极性组分（或易被极化的组分）后出峰。

（4）对于能形成氢键的试样、如醉、酚、胺和水等的分离。

一般选择极性的或是氢键型的固定液，这时试样中各组分按与固定液分子间形成氢键的能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。

（5）对于复杂的难分离的物质可以用两种或两种以上的混合固定液。

以上讨论的仅是对固定液的大致的选择原则，应用时有一定的局限性。

事实上在色谱柱中的作用是较复杂的，因此固定液酌选择应主要靠实践。

2.18对担体和固定液的要求分别是什么

11.对担体和固定液的要求分别是什么?

答:

对担体的要求;

（1）表面化学惰性,即表面没有吸附性或吸附性很弱,更不能与被测物质起化学反应.

（2）多孔性,即表面积大,使固定液与试样的接触面积较大.

（3）热稳定性高,有一定的机械强度,不易破碎.

（4）对担体粒度的要求,要均匀、细小，从而有利于提高柱效。

但粒度过小，会使柱压降低，对操作不利。

一般选择40-60目，60-80目及80-100目等。

对固定液的要求:

（1）挥发性小,在操作条件下有较低的蒸气压,以避免流失

（2）热稳定性好,在操作条件下不发生分解,同时在操作温度下为液体.

（3）对试样各组分有适当的溶解能力,否则,样品容易被载气带走而起不到分配作用.

（4）具有较高的选择性,即对沸点相同或相近的不同物质有尽可能高的分离能力.

（5）化学稳定性好,不与被测物质起化学反应.

担体的表面积越大,固定液的含量可以越高.

2.19有哪些常用的色谱定量方法?

试比较它们的优缺点和使用范围?

1．外标法外标法是色谱定量分析中较简易的方法．该法是将欲测组份的纯物质配制成不同浓度的标准溶液。

使浓度与待测组份相近。

然后取固定量的上述溶液进行色谱分析．得到标准样品的对应色谱团，以峰高或峰面积对浓度作图．这些数据应是个通过原点的直线．分析样品时，在上述完全相同的色谱条件下，取制作标准曲线时同样量的试样分析、测得该试样的响应讯号后．由标谁曲线即可查出其百分含量．

此法的优点是操作简单，因而适用于工厂控制分析和自动分析；但结果的准确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性．

2．内标法当只需测定试样中某几个组份．或试样中所有组份不可能全部出峰时，可采用内标法．具体做法是：

准确称取样品，加入一定量某种纯物质作为内标物，然后进行色谱分析．根据被测物和内标物在色谱图上相应的峰面积（或峰高））和相对校正因子．求出某组分的含量．

内标法是通过测量内标物与欲测组份的峰面积的相对值来进行计算的，因而可以在—定程度上消除操作条件等的变化所引起的误差．

内标法的要求是：

内标物必须是待测试样中不存在的；内标峰应与试样峰分开，并尽量接近欲分析的组份．

内标法的缺点是在试样中增加了一个内标物，常常会对分离造成一定的困难。

3．归一化法归一化法是把试样中所有组份的含量之和按100％计算，以它们相应的色谱峰面积或峰高为定量参数．通过下列公式计算各组份含量：

由上述计算公式可见，使用这种方法的条件是：

经过色谱分离后、样品中所有的组份都要能产生可测量的色谱峰．·

该法的主要优点是：

简便、准确；操作条件（如进样量，流速等）变化时，对分析结果影响较小．这种方法常用于常量分析，尤其适合于进样量很少而其体积不易准确测量的液体样品．

2.20习题与答案

一．选择题

1.A2.D3.A4.A5.D6、D7C8A9B10D11B12D13B14D　15D　

1.在气相色谱分析中,用于定性分析的参数是（）

A保留值B峰面积C分离度D半峰宽

2.在气相色谱分析中,用于定量分析的参数是（）

A保留时间B保留体积C半峰宽D峰面积

3.使用热导池检测器时,应选用下列哪种气体作载气,其效果最好？

（）

AH2BHeCArDN2

4.热导池检测器是一种（）

A浓度型检测器B质量型检测器

C只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器

D只对含硫、磷化合物有响应的检测器

5.使用氢火焰离子化检测器,选用下列哪种气体作载气最合适？

（）

AH2BHeCArDN2

6、色谱法分离混合物的可能性决定于试样混合物在固定相中（）的差别。

A.沸点差，B.温度差，C.吸光度，D.分配系数。

7、选择固定液时，一般根据（）原则。

A.沸点高低，B.熔点高低，C.相似相溶，D.化学稳定性。

8、相对保留值是指某组分2与某组分1的（）。

A.调整保留值之比，B.死时间之比，C.保留时间之比，D.保留体积之比。

9、气相色谱定量分析时（）要求进样量特别准确。

A.内标法；B.外标法；C.面积归一法。

10、理论塔板数反映了（）。

A.分离度；B.分配系数；C．保留值；D．柱的效能。

11、下列气相色谱仪的检测器中，属于质量型检测器的是（）

A．热导池和氢焰离子化检测器；  B．火焰光度和氢焰离子化检测器；

C．热导池和电子捕获检测器；D．火焰光度和电子捕获检测器。

12、在气-液色谱中，为了改变色谱柱的选择性，主要可进行如下哪种（些）操作？

（）

A.改变固定相的种类B.改变载气的种类和流速

C.改变色谱柱的柱温D.（A）、（B）和（C）

13、进行色谱分析时，进样时间过长会导致半峰宽（）。

A.没有变化，B.变宽，C.变窄，D.不成线性

14、在气液色谱中，色谱柱的使用上限温度取决于（）

A.样品中沸点最高组分的沸点，B.样品中各组分沸点的平均值。

C.固定液的沸点。

D.固定液的最高使用温度

15、分配系数与下列哪些因素有关（）

A.与温度有关；B.与柱压有关；C.与气、液相体积有关；D.与组分、固定液的热力学性质有关。

二、填空题

1.在一定温度下,采用非极性固定液，用气-液色谱分离同系物有机化合物,____________先流出色谱柱,_________后流出色谱柱。

2.气相色谱定量分析中对归一化法要求的最主要的条件是_____________________________________________________________。

3.气相色谱分析中,分离非极性物质,一般选用_________________固定液,试样中各组分按________________分离,_____________的组分先流出色谱柱,______________的组分后流出色谱柱。

4.在一定的测量温度下,采用非极性固定液的气相色谱法分离有机化合物,_______________先流出色谱柱,_______________后流出色谱柱。

5.气相色谱分析中,分离极性物质,一般选用______________固定液,试样中各组分按__________________分离,__________________的组分先流出色谱柱,____________的组分后流出色谱柱。

6、在气相色谱中，常以和来评价色谱柱效能，有时也用、表示柱效能。

7、在线速度较低时，_____________项是引起色谱峰扩展的主要因素，此时宜采用相对分子量_______的气体作载气，以提高柱效。

8、在一定的温度和压力下，组分在固定相和流动相之间的分配达到的平衡，随柱温柱压变化，而与固定相及流动相体积无关的是________________________。

如果既随柱温、柱压变化、又随固定相和流动相的体积而变化，则是___________________________。

9、描述色谱柱效能的指标是___________，柱的总分离效能指标是__________。

10、气相色谱的浓度型检测器有，；质量型检测器有，；其中TCD使用气体时灵敏度较高；FID对_________的测定灵敏度较高；ECD只对有响应。

三．判断题

1．组分的分配系数越大，表示其保留时间越长。

（）

2．速率理论给出了影响柱效的因素及提高柱效的途径。

（）

3．在载气流速比较高时，分子扩散成为影响柱效的主要因素。

（）

4．分析混合烷烃试样时，可选择极性固定相，按沸点大小顺序出峰。

（）

5．在色谱分离过程中，单位柱长内，组分在两相向的分配次数越多，分离效果越好。

（）

6．根据速率理论，毛细管色谱高柱效的原因之一是由于涡流扩散项A=0。

（）

7．采用色谱归一化法定量的前提条件是试样中所有组分全部出峰。

（）

8．色谱外标法的准确性较高，但前提是仪器稳定性高和操作重复性好。

（）

9．毛细管气相色谱分离复杂试样时，通常采用程序升温的方法来改善分离效果。

（）

10．毛细管色谱的色谱柱前需要采取分流装置是由于毛细管色谱柱对试样负载量很小；柱后采用“尾吹”装置是由于柱后流出物的流速太慢。

（）

答案

一．选择题：

1.A2.D3.A4.A5.D6、D7C8A9B10D11B12D13B14D　15D　

二．填空题

1.低碳数的有机化合物；高碳数的有机化合物。

2.试样中所有组分都要在一定时间内分离流出色谱柱，且在检测器中产生信号。

3.非极性；沸点的高低；沸点低；沸点高。

4.低沸点的有机化合物；高沸点的有机化合物。

5.极性；极性的大小；极性小；极性大。

6、理论塔板数（n）,理论塔板高度（H），单位柱长（m），有效塔板理论数（n有效）

7.分子扩散，大

8.分配系数，容量因子

9.理论塔板数，分离度

10.TCD，ECD；FID，FPD；氢气或者氦气；大多有机物；有电负性的物质。

三．判断题

1、2、3、4、5、6、7、8、9、10

3.高效液相色谱分析（HPLC）

3.1在液相色谱中,提高柱效的途径有哪些?

其中最有效的途径是什么?

3．在液相色谱中,提高柱效的途径有哪些?

其中最有效的途径是什么?

答：

液相色谱中提高柱效的途径主要有：

（1）提高柱内填料装填的均匀性；

（2）改进固定相：

（3）粒度;选择薄壳形担体;选用低粘度的流动相;

（4）适当提高柱温

其中，减小粒度是最有效的途径。

3.2何谓正相色谱及反相色谱？

在应用上有什么特点？

5．何谓正相色谱及反相色谱？

在应用上有什么特点？

答：

在色谱法中，流动相的极性小于固定液的极性，称为正相色谱；在色谱法中，流动相的极性大于固定液的极性，称为反相色谱。

在应用上，正相色谱主要用于分离极性物质；反相色谱主要用于分离弱极性或非极性物质。

3.3何谓化学键合固定相？

它有什么突出的优点？

6．何谓化学键合固定相？

它有什么突出的优点？

答：

利用化学反应将固定液的官能团键合在载体表面形成的固定相称为化学键合固定相。

优点：

固定相表面没有液坑,比一般液体固定相传质快的多；无固定相流失，增加了色谱柱的稳定性及寿命；可以键合不同的官能团，能灵活地改变选择性，可应用与多种色谱类型及样品的分析；有利于梯度洗提，也有利于配用灵敏的检测器和馏分的收集。

3.4何谓梯度洗提？

它与气相色谱中的程序升温有何异同之处？

8．何谓梯度洗提？

它与气相色谱中的程序升温有何异同之处？

答：

在一个分析周期内，按一定程序不断改变流动相的组成或浓度配比，称为梯度洗提，是改进液相色谱分离的重要手段。

梯度洗提与气相色谱中的程序升温类似，但是前者连续改变的是流动相的极性、pH或离子强度，而后者改变的温度。

程序升温也是改进气相色谱分离的重要手段。

3.5高效液相色谱进样技术与气相色谱进样技术有和不同之处？

9．高效液相色谱进样技术与气相色谱进样技术有和不同之处？

答：

在液相色谱中为了承受高压，常常采用停流进样与高压定量进样阀进样的方式．

3.6习题与答案

一、选择题

1B2D3B4A5B6C7A8B9B10D11A12B13B14.D15.D

1．液相色谱适宜的分析对象是（）。

A低沸点小分子有机化合物B高沸点大分子有机化合物

C所有有机化合物D所有化合物

2．在液相色谱中，梯度洗脱适用于分离（）。

A异构体B沸点相近，官能团相同的化合物

C沸点相差大的试样D极性变化范围宽的试样

3吸附作用在下面哪种色谱方法中起主要作用（）。

A液一液色谱法B液一固色谱法C键合相色谱法D离子交换法

4．在液相色谱中，提高色谱柱柱效的最有效途径是（）。

A减小填料粒度B适当升高柱温C降低流动相的流速D增大流动相的流速

5．液相色谱中通用型检测器是（）。

A紫外吸收检测器B示差折光检测器C热导池检测器D荧光检测器

6．高压、高效、高速是现代液相色谱的特点，采用高压主要是由于（）。

A可加快流速，缩短分析时间B高压可使分离效率显著提高

C采用了细粒度固定相所致D采用了填充毛细管柱

1B2D3B4A5B6C7A8B9B10D11A12B13B14.D15.D

7．在液相色谱中，下列检测器可在获得色谱流出曲线的基础上，同时获得被分离组分的三维彩色图形的是（）。

A光电二极管阵列检测器B示差折光检测器C荧光检测器D电化学检测器

8．液相色谱中不影响色谱峰扩展的因素是（）。

A涡流扩散项B分子扩散项C传质扩散项D柱压效应

9．在液相色谱中，常用作固定相又可用作键合相基体的物质是（）。

A分子筛B硅胶C氧化铝D活性炭

10．样品中各组分的出柱顺序与流动相的性质无关的色谱是（）。

A离子交换色谱B环糊精色谱C亲和色谱D凝胶色谱

11．在液相色谱中，固体吸附剂适用于分离（）。

A异构体B沸点相近，官能团相同的颗粒C沸点相差大的试样D极性变换范围

12水在下述色谱中，洗脱能力最弱（作为底剂）的是（）。

A正相色谱法B反相色谱法C吸附色谱法D空间排斥色谱法

13．在下列方法中，组分的纵向扩散可忽略不计的是（）。

A毛细管气相色谱法B高效液相色谱法C气相色谱法D超临界色谱法

14.下列用于高效液相色谱的检测器，（）检测器不能使用梯度洗脱。

A、紫外检测器B、荧光检测器C、蒸发光散射检测器D、示差折光检测器

15.高效液相色谱仪与气相色谱仪比较增加了（）

A、恒温箱B、进样装置C、程序升温D、梯度淋洗装置

三、填空题

1．高效液相色谱中的技术类似于气相色谱中的程序升温，不过前者连续改变的是流动相的，而不是温度。

2．在液－液分配色谱中，对于亲水固定液采用流动相，即流动相的极性_______________固定相的极性称为正相分配色谱。

3．正相分配色谱适用于分离化合物、极性的先流出、极性的后流出。

4．高压输液泵是高效液相色谱仪的关键部件之一，按其工作原理分为和两大类。

5．离子对色谱法是把加人流动相中，被分析样品离子与生成中性离子对，从而增加了样品离子在非极性固定相中的，使增加，从而改善分离效果。

6．高效液相色谱的发展趋势是减小和以提高柱效。

7．通过化学反应，将键合到表面，此固定相称为化学键合固定相。

8．在液相色谱中，色谱特别适合于分离异构体，洗脱方式适用于分离极性变化范围宽的试样。

9．用凝胶为固定相，利用凝胶的与被分离组分分子间的相对大小关系，而分离、分析的色谱法，称为空间排阻（凝胶）色谱法。

凝胶色谱的选择性只能通过选择合适的来实现。

10．在正相色谱中，极性的组分先出峰，极性的组分后出峰。

三、判断题

1、2、3、4、5、6、7、8、9、10

1．利用离子交换剂作固定相的色谱法称为离子交换色谱法。

（）

2．高效液相色谱适用于大分子，热不稳定及生物试样的分析。

（）

3．离子色谱中，在分析柱和检测器之间增加了一个“抑制柱”，以增加洗脱液本底电导（）

4．反相分配色谱适于非极性化合物的分离。

（）

5．高效液相色谱法采用梯度洗脱，是为了改变被测组分的保留值，提高分离度。

（）

6．示差折光检测器是属于通用型检测器，适于梯度淋洗色谱。

（）

7．化学键合固定相具有良好的热稳定性，不易吸水，不易流失，可用梯度洗脱。

（）

8．液相色谱的流动相又称为淋洗液，改变淋洗液的组成、极性可显著改变组分分离效果。

（）

9．高效液相色谱柱柱效高，凡是能用液相色谱分析的样品不用气相色谱法分析。

（）

10．正相键合色谱的固定相为非（弱）极性固定相，反相色谱的固定相为极性固定相。