仪器分析习题色谱分解.docx

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仪器分析习题色谱分解

仪器分析习题（色谱）

一、问答题

1、简述气相色谱（气—固；气—液）分析法的分离原理

答：

色谱分离法是一种物理分析方法，其分离原理是将被分离的组分在固定相与流动相之间进行多次分配，由于被分离组分之间物理化学性质之间存在微小差异，在固定相上的滞留时间不同，经过多次分配之后，其滞留时间差异被拉大，经过一定长度的色谱柱后，组分即按期与固定相之间作用强弱顺序流出色谱柱。

由试验看出，实现色谱分离的必要条件是分离体系必须具有两相，即固定相与流动相，被分离组分与固定相之间的相互作用有差异。

在分离过程中，固定相可以是固体吸附剂也可以是涂渍在惰性担体表面上的液态薄膜，在色谱分析中，此液膜称为固定液。

流动相可以是惰性气体、液体或超临界流体。

其惰性是指流动相与固定相和被分离组分之间无相互作用。

色谱分离之所以能够实现，其内因是由于组分与固定相之间的吸附或分配性质的差异。

其宏观表现是吸附与分配的差异。

其微观解释是固定相与组分之间作用力的差别。

分子间作用力的差异大小用组分在固定相与流动相之间的分配系数来表示。

在一定的温度条件下分配系数越大，说明组分在固定相上滞留的越强，组分流出色谱柱越晚；反之，分配系数越，组分在固定相上滞留的越弱，组分流出色谱柱的时间越短。

而气相色谱的流动相为气体。

2、保留时间和调整保留时间；

答：

保留时间tR（retentiontime）

试样从进样到柱后出现峰极大点时所经过的时间，称为保留时间，如图２～３中O’B。

调整保留时间tＲ（adjustedretentiontime）

某组分的保留时间扣除死时间后，称为该组分的调整保留时间，即

tＲ=tR-t0

由于组分在色谱柱中的保留时间tr包含了组分随流动相通过柱子所需的时间和组分在固定相中滞留所需的时间，所以tr实际上是组分在固定相中停留的总时间。

保留时间是色谱法定性的基本依据，但同一组分的保留时间常受到流动相流速的影响，因此色谱

3、区域宽度；

答：

区域宽度（peakwidth）

色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要多数之一，用于衡量柱效率及反映色谱操作条件的动力学因素。

表示色谱峰区域宽度通常有三种方法。

（1）．标准偏差（standatddeviation）

即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半，如图中距离的一半。

（2）.半峰宽（peakwidthathalf-height）Y1/2

即峰高一半处对应的峰宽。

如图1中间的距离，它与标准偏差的关系为

Y1/2＝2.35σ

（3）．峰底宽度W（peakwidthatbase）

即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上截距间的距离。

如图２～３中IJ的距离，它与标准偏差σ的关系是:

Y=4σ

4、正相液—液色谱和反相相液—液色谱；

答：

正相液--液色谱：

亲水性固定相，疏水性流动相，既固定相极性大于流动相；反相液--液色谱：

疏水性固定相，亲水性流动相，既固定相极性小于流动相。

5、气相色谱仪的基本设备包括那几个部分？

各有什么作用？

答：

气相色谱一般由五部分组成：

（1）、载气系统，包括气源、气体净化、气体流速控制和测量；提供流动相—高纯载气。

（2）、进样系统，包括进样器、汽化室；将样品汽化并导入色谱柱。

（3）、色谱柱和柱箱，包括温度控制装置；对分析样品进行分离。

（4）、检测系统，包括检测器、检测器电源和控温装置；对被分离开的先后到达的组分进行检测。

（5）、记录系统，包括放大器、记录仪、数据处理站等。

从检测器获得每一种组分的信号后完成色谱数据处理。

6、保留体积和调整保留体积；

答：

保留体积VR

指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。

保留时间与保留体积的关系

调整保留体积VR’

某组分的保留体积扣除死体积后，称该组分的调整保留体积。

VR’=VR－VM=tR×Fo

7、相对保留值；

答：

相对保留值R21

某组分2的调整保留值与组分1的调整保留值之比，称为相对保留值。

由于相对保留值只与柱温及固定相性质有关，而与柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关，因此，它在色谱法中，特别是在气相色谱法中，广泛用作定性的依据。

在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准，然后再求其他峰对这个峰的相对保留值，此时可用符号α表示，即

r21=tR2,/tR1,=VR2,/VR1,

8、气相色谱和液相色谱；

答：

在现代色谱分析法中，按流动相物态分类时，将流动相为气体的（如采用高纯氮气和氢气）叫气相色谱；将流动相为液体（如用去离子水或甲醇等）的叫液相色谱。

二、计算题

1、（讲义61页21题）在一根3米长的色谱柱上，分离一试样，得如下色谱图及数据：

（1）用组分2计算色谱柱的理论塔板数；

（2）求调整保留时间t`R1和t`R2；

（3）如需分离度R=1.5，所需的最短柱长为几米？

.

解：

n有效=5.54（tR`/Y1/2）2=16（tR`/Y）2=16（16/1）2=4096；

H有效=L/n有效=3000mm/（16（16/1）2）=3000mm/4096=0.73mm；

t`R1=14－1=13min；t`R2=17－1=16min；

α=t`R2/t`R1=16/13=1.23；

n有效=16×1.52×[α/（α-1）]2=16×1.52×[1.23/（1.23-1）]2=16×2.25×（5.35）2=36×28.6=1030；

H有效=L2/n有效，所以：

L2=n有效×H有效=1030×0.73cm≈0.75M

注意：

k2=t`R2/tm=（17-1）/1=16

n有效=16×1.52×[α/（α-1）]2[（1＋k2）/k2]2=16×1.52×[1.23/（1.23-1）]2[（1＋16）/16]2=16×2.25×（5.35）2×1.126=36×28.6×1.126=1162；

H=3000mm÷4626=0.6485mm所以：

L2=0.6485mm×1162≈0.75M；

或L2=L1（n有效/n理论）=3M×（1162÷4626）≈0.75M；

2、（类同1题）：

由色谱图得如下数据：

死时间tm=2.1cm；环己烷tR=4.6cm；Y1/2=0.53cm；h=12.1cm；苯tR=12.5cm；Y1/2=1.48cm；h=12.0cm；如欲达到分离度R=1.5，最小需要多长的柱子？

解：

n1=5.54（tR/Y1/2）2=（12.5/1.48）2=396；

r21=t`R2/tR1=（12.5－2.1）/（4.6－2.1）=4.16；

k2=t`R2/tm=10.4/2.1=4.96；

若分离度R=1.5时：

n2=n有效=16×1.52×[r21/（r21-1）]2[（1＋k2）/k2]2=16×1.52×[4.16/（4.16-1）]2[（1＋4.95）/4.95]2=89；

又原柱长L1=2M，所以：

L2=L1×（89/396）=0.45M。

3、（同4类题）丙烯和丁烯的混合物进入气相色谱柱得到如下数据：

组分

保留时间/分

峰宽/分

空气

丙烯

丁烯

0.5

3.4

4.8

0.2

0.8

1.0

计算：

（1）丁烯在这个柱上的分配比是多少？

（2）丙烯和丁烯的分离度是多少？

（3）丙烯和丁烯是否能分开？

解：

丙烯在这个柱上的分配比为：

k=t`R/tM=（4.8－0.5）/0.5=8.6；

丙烯和丁烯的分离度是：

R=（tR2－tR1）/[1/2（Y1＋Y2）]=（4.8－3.4）/[1/2（0.8＋1.0）]=1.4/0.9=1.55；R=1.55，R＞1.5可以分开。

4、（讲义61页25题）：

丙烯和丁烯的混合物进入气相色谱柱得到如下数据：

组分

保留时间/min

峰宽/min

空气

丙烯

定烯

0.5

3.5

4.8

0.2

0.8

1.0

计算

（1）丁烯在这个柱上的分配比是多少？

（2）丙烯和丁烯的分离度是多少，两种组分是否可以分开？

解：

（1）κ=t`R/tM=（4.8－0.5）/0.5=8.6；

（2）R=（4.8－3.5）÷1/2（0.8＋1.0）=1.3÷0.9=1.44，所以不能分开。

5、（讲义61页20题）题在一根2M长的硅油柱上，分析一个混合物，得到下列数据：

苯、甲苯及乙苯的保留时间分别为1分20秒，2分2秒和3分1秒；半峰宽为0.211cm、0.291cm及0.409cm，已知记录纸速为1200nm·h-1，求色谱柱对每种组分的理论塔板数和塔板高度。

解：

记录纸速=1200mm/n=2cm/min。

柱长：

2000cm

所以：

（1）对苯：

n=5.54（tR`/Y1/2）2=5.54（1、20``/0.211cm）2=5.54（1.33min/（0.211cm/2cm·min-1）2=880

H=L/n=2000mm/880=2.27mm；

（2）对甲苯：

n=5.54（tR`/Y1/2）2=5.54（2、20``/0.291cm）2=5.54（2.03min/（0.291cm/2cm·min-1）2=1078

H=L/n=2000mm/1078=1.86mm；

（3）对乙苯：

n=5.54（tR`/Y1/2）2=5.54（3、1``/0.291cm）2=5.54（3.02min/（0.409cm/2cm·min-1）2=1208

H=L/n=2000mm/1208=1.66mm；

6（讲义62页29题）、测得石油裂解气的色谱图（前面四个组分为经过衰减1/4得到），经测定各组分的f值并从色谱图量出各组分峰面积分别为：

出峰次序

空气

甲烷

二氧化碳

乙烯

乙烷

丙烯

丙烷

峰面积

校正因子f

34

0.84

214

0.74

4.5

1.00

278

1.00

77

1.05

250

1.28

47.3

1.36

用归一化法定量，求各组分的质量分数各为多少？

解：

wi=mi/m×100%=mi/（m1+m2+…mi+…+mn）×100%=Aifi/（A1f1+A2f2…Aifi+……Anfn）×100%

结果

出峰次序

空气

甲烷

二氧化碳

乙烯

乙烷

丙烯

丙烷

wi（%）

4.48

27．0

0.77

47.5

3.45

13.7

2.75

7（讲义62页31题）、在测定苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的峰高校正因子时，称取的各组分的纯物质质量，以及在一定色谱条件下所得色谱图上各种组分色谱峰的峰高分别如下：

苯

甲苯

乙苯

邻二甲苯

质量/g

峰高/mm

0.5967

180.1

0.5478

84.4

0.6120

45.2

0.6680

49.0

求各组分的峰高校正因子，以苯为标准：

解：

根据公式：

fm=f`i（m）/f`s（m）=hsmi/himS，计算得：

苯

甲苯

乙苯

邻二甲苯

峰高校正因子

1

1.98

4.09

4.11

8（讲义62页33题）、测定氯苯中微量杂质苯、对二氯苯、邻二氯苯时，以甲苯为内标，先用纯物质配制标准溶液，进行气相色谱分析，得如下数据（见下表），试根据这些数据绘制标准曲线。

在分析未知样品时，称取氯苯样品5.119g，加入内标物0.0421g，测得色谱图，从图上量取各种色谱峰的峰高，并求得峰高比见表后所附，求试样中各杂质的质量分数。

甲苯

苯

苯

对二氯苯

对二氯苯

邻二氯苯

邻二氯苯

No

g

质量/g

峰高比

质量/g

峰高比

质量/g

峰高比

1

2

3

4

0.0455

0.0460

0.0407

0.0413

0.0056

0.0104

0.0134

0.0207

0.234

0.424

0.608

0.838

0.0325

0.0620

0.0848

0.1191

0.080

0.157

0.247

0.334

0.0243

0.0420

0.0613

0.0878

0.031

0.055

0.097

0.131

苯峰高比甲苯峰高=0.341；对二氯苯峰高比甲苯峰高=0.298；邻二氯苯峰高比甲苯峰高=0.298；

解：

（1）苯/甲苯：

0.124，0.226，0.329，0.501；

峰高比：

0.234，0.424，0.608，0.838

设m苯样，则m苯样/（0.0421/0.226）=0.341/0.424；所以：

m苯样=0.00765g；

质量分数（%）=（0.00765/5.119）×100%=0.149%；

（2）对二氯苯/甲苯：

0.714，1.35，2.08，2.88；

峰高比：

0.080，0.157，0.247，0.334

设m对二氯苯样，则m对二氯苯样/（0.0421/2.08）=0.0.298/0.247；所以：

m对二氯苯样=0.1056g；

质量分数（%）=（0.1056/5.119）×100%=2.06%；

（3）邻二氯苯/甲苯：

0.534，0.913，1.51，2.12；

峰高比：

0.031，0.055，0.097，0.131

设m邻二氯苯样，则m邻二氯苯样/（0.0421/0.913）=0.0420/0.055；所以：

m邻二氯苯样=0.0294g；

质量分数（%）=（0.0294/5.119）×100%=0.58%；

9（讲义61页23题）、已知记录仪的灵敏度为0.658mV·cm-1,记录纸速为2cm·min-1，载气流速F0为68mL·min-1,进样量12℃时0.5mL报和苯蒸汽，其质量经计算为0.11㎎，得到的色谱峰的实测面积为3.84㎝2。

求该热导池检测器的灵敏度。

解：

10、在一根长1米的色谱柱上分离一试样，得到色谱数据为tM=1min,tR1=6min,tR2=6.75min,Y1=Y2=1min.若使其得到R=1.2的分离度，有效塔板数应为多少？

色谱柱至少需要多长？

解：

选择因子：

分离度：

R=0.75时的有效塔板数：

欲得R=1.2时所需有效塔板数：

所需柱长：

11、用气相色谱法测定试样中一氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷的含量，采用甲苯作内标，称取2.880g试样，并加入0.2400g甲苯，混合均匀后进样，测得其校正因子和峰面积如下，计算各组分含量。

组分

甲苯

一氯乙烷

二氯乙烷

三氯乙烷

fi

A/cm2

1.00

2.16

1.15

1.48

1.47

2.34

1.66

2.64

解：

12、在一根3米色谱柱上，分离某试样时，得到相邻的两组分的保留时间分别为13及16min,空气峰的保留时间为1min,求两相邻组分的相对保留值γ21。

解：

13、某色谱柱柱长为0.5M，测得某组分的保留时间为4.59min,峰底宽度为53sec,空气保留时间30sec,假设色谱峰呈正态分布，计算该色谱柱的有效塔板数和有效塔板高度。

解：

14假设有一物质对，其γ21=1.15，要在填充柱上得到完全的分离，所需的有效塔板数是多少？

设有效塔板高度为0.1cm,应使用多长的色谱柱？

解：

15、在某一色谱柱上，用氦气作载气，在某一操作一条件下测得范第姆特方程式各项系数为A=0.10cm,B=0.35cm2/s,C=0.06s,求最佳载气流速。

解：

16测定无水乙醇中微量水分，采用401有机载体作为固定相，柱长2米，柱温120℃，气化室温度160℃，检测器为TCD，载气为氢气，流速为40～50mL/min,样品取100mL,质量79.36g,用减重法加入无水甲醇0.257g作内标物，测得数据如下：

水峰高为4.60cm,Y1/2为0.130cm;甲醇峰高为4.30cm,Y1/2为0.187cm,测得峰面积的校正因子分别为f`水=0.55;f`甲醇=0.58,求水的质量分数。

解：

17为求得曼陀罗酊剂中醇含量，采用401有机载体作色谱固定相，柱长2米，柱温120℃，气化室温度160℃，检测器为TCD，载气为氢气，流速为40～50mL/min,样品：

10mL及丙醇5mL（内标物）置100mL容量瓶中，用水稀释至刻度。

对照品：

准确吸取无水乙醇5mL及丙醇5mL（内标物）置100mL容量瓶中，用水稀释至刻度。

测峰高比平均值：

将对照品与样品分别进样3次，每次2μL，测得它们的峰高比平均值分别为13.3:

6.10及11.4:

6.30,求乙醇的百分含量（V/V）。

解：

气相色谱分析选择题

1．俄国植物学家茨维特（M.Tswett）,在研究植物色素的成份时，他所采用的色谱方法是属于：

（A）气液色谱（B）气固色谱（C）液液色谱（D）液固色谱（E）纸上色谱

2．若进口压力为1.62大气压，出口压力为1.00大气压，计算色谱柱内平均压力为（单位，大气压）：

（A）0.330（B）0.748（C）1.31（D）1.34（E）3.00

3．某组分在色谱柱中分配到固定相中的量为WA（克）分配到流动相中的量为WB,而该组分在固定相中的浓度为CA（克/毫升），在流动相中的浓度为CB,则此组分的分配系数为

（A）WA/WB（B）WB/WA（C）WA/（WB+WA）（D）CA/CB（E）CB/CA

4．在气相色谱中，保留值实际上所反映的分子间的相互作用力是：

（A）组分和载气（B）载气和固定液（C）组分和固定液（D）组分和载气及固定液（E）组分和组分

5．在气相色谱中，其特性与被测物含量成正比的是：

（A）保留时间（B）保留体积（C）相对保留值（D）峰面积（E）半峰宽

6．在色谱流出曲线上，两峰间的距离决定于相应的两组分在两相间的：

（A）保留值（B）分配系数（C）扩散速度（D）分配比（E）理论塔板数

7．衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数是：

（A）保留值（B）校正保留值（C）相对校正保留值（D）分配比（E）分配系数

8．色谱峰的宽或窄决定于组分在色谱柱中的：

（A）保留值（B）分配系数（C）扩散速度（D）分配比（E）理论塔板数

9．在气相色谱分析中，使被测物保留时间缩短的原因是：

（A）增大流动相分子量（B）升高温度（C）降低从入口至出口的压力降（D）增加固定相的量（E）增加塔板数

10．假如一个溶质的分配比为0.1，在色谱柱的流动相中百分率是：

（A）9.1%（B）10%（C）90%（D）91%

11．用气相色谱法定量分析样品组分时，分离度至少为：

（A）0.5（B）0.75（C）1.0（D）1.5（E）2.5

12．从环己烷和苯的色谱图中，可测得死体积VM=4.0;VR环己烷=10.5；VR苯=17.0；

计算苯和环己烷的相对保留体积值Y苯-环为

（A）0.50（B）0.62（C）1.62（D）2.0（E）2.63

13．具有分配比9.7的溶质，通过包含2.2克固定相的柱，死体积2.4毫升，该溶质的比保留体积是：

（A）26（B）23（C）16（D）11（E）8

14．在其他条件相同下，若使理论塔板数增加一倍，对二个接近间隔峰的分离度将是：

（A）减少1.414倍（B）增加一倍（C）增加1.414倍（D）增加2.828倍（E）增加4倍

15．在一个一米长的色谱柱上测得两组分的分离度为0.68，若要使他们完全分离，则柱长应为多少（单位：

米）：

（A）0.5（B）1（C）1（D）5（E）9

16．表示色谱柱的柱效率，可以用：

（A）分配比（B）分配系数（C）保留值（D）塔板高度（E）载气流速

17．在气液色谱中，二个溶质的分离度，下列那个没有影响？

（A）增加柱长（B）改用更灵敏度的检测器（C）较快进样（D）改变固定液的化学性质（E）改变载气的性质

19．物质A和B在二米长的柱上，保留时间分别为16.40分和17.63分，不保留物质通过该柱的时间为1.30分，峰底宽度是1.11分和1.21分，计算该柱的分离度为：

（A）0.265（B）0.53（C）1.03（D）1.06（E）2.12

20．对色谱柱的分离效率最有影响的是：

（A）柱温（B）载气的种类（C）柱压（D）柱的长短（E）载气流速

21．在气相色谱中，下列那个对溶质的保留体积几乎没有影响？

（A）改变载气流速（B）增加固定液的量从5%至10%（C）增加柱温（D）改变固定液的化学性质（E）增加柱长

22．关于范第姆特方程式，下列那种说法是正确的

（A）最佳流速这一点的塔板高度最小（B）最佳流速这一点的塔板高度最大（C）最佳塔板高度流速最小（D）最佳塔板高度流速最大（E）塔板高度与流速成正比

23．固定液的选择性可用下列哪个来衡量：

（A）保留值（B）相对保留值（C）分配系数（D）分离度（E）理论塔板数

24．用极性固定液分离非极性组份时，固定液和组分分子间的作用力主要是：

（A）静电力（B）诱导力（C）色散力（D）氢键力（E）化学键

25．如果在其他色谱条件不变的情况下，若固定相的用量增加一倍，样品的调整保留时间会：

（A）减少一半（B）基本不变（C）增加一倍（D）稍有增加（E）稍有减少

26．在气相色谱中，溶质与载体的相互作用，常常会导致：

（A）非常窄的洗提峰（B）过渡的涡流扩散（C）不对称洗提峰有拖尾（D）减少检测器灵敏度（E）使保留时间增加

27．固定相老化的目的是：

（A）除去表面吸附的水分（B）除去固定相中的粉状物质（C）除去固定相中残余的溶剂及其它易挥发物质（D）进行活化（E）提高分离效能

28．下列这些色谱操作条件哪个是正确的？

（A）载气的热导系数尽可能与被测组分的热导系数接近（B）使最难分离的物质对能很好分离的前提下，尽可能采用较低的柱温（C）载体的粒度越细越好（D）汽化温度越高越好（E）检测室温度应低于柱温`

29．相对响应值（S‘）或校正因子（f‘）与下列那个因素无关

（A）基准物质（B）检测器类型（C）被测试样（D）载气种类（E）载气流速

30．有下列二种检测器，在测定相对校正因子时，各选用下列哪个基准物质

（A）丙酮（B）无水乙醇（C）苯（D）环己烷（E）正庚烷

1）热导池检测器C

2）氢火焰离子化检测器E

31.使用热导检测器时，为使检测器有较高的灵敏度，应选用下列气体中的哪个作为载气

（A）氮气（B）氢气（C）氩气（D）氢气-氮气混合物（E）乙炔

32．下列哪个因素与热导检测器的灵敏度无关：

（A）热敏元件的阻值（B）热导池结构（C）池体温度（D）桥电流（E）色谱柱长

33．在气液色谱法中，火焰离子化检测器优于热导检测器的主要原因是

（A）装置简单（B）更灵敏（C）可以检出许多有机化合物（D）较短的柱能够完成同样的分离（E）操作方便

34．假定生产者诚心设计它的热导检测器，在材料和装配方法取最新改进的优点，在新的检测器中，发现峰到峰间的噪声水平是老检测器的一半，而灵敏度加倍，这些改进，对某一有机化合物的检出极限

（A）减少为原来的1/4（B）减少原来的1/2（C）基本不变（D）增加原来的1/4（E）增加原来的1/2

35．所谓检测器的线性范围