仪器分析习题及课后答案

色谱法习题一、选择题1.在色谱分析中,用于定性分析参数是()A.保留值B.峰面积C.分离度D.半峰宽2.在色谱分析中,用于定量分析参数是()A.保留时间B.保留体积C.半峰宽D.峰面积3.良好气-液色谱固定液为()A.蒸气压低、稳定性好B.化学性质稳定C.溶解度大,对相邻两组分有一定分离能力D.(1)、(2)和(3)4.在气-液色谱分析中,良好载体为()A.粒度适宜、均匀,表面积大(2)表面没有吸附中心和催化中心C.化学惰性、热稳定性好,有一定机械强度D.(1)、(2)和(3)5.试指出以下说法中,哪一个不正确?气相色谱法惯用载气是()A.氢气B.氮气C.氧气D.氦气6.在液相色谱中，范第姆特方程中哪一项对柱效影响能够忽略（）A.涡流扩散项B.分子扩散项C.流动区域流动相传质阻力D.停滞区域流动相传质阻力7.使用热导池检测器时,应选取以下哪种气体作载气,其效果最好？()A.H2B.HeC.ArD.N28.热导池检测器是一个()A.浓度型检测器B.质量型检测器C.只对含碳、氢有机化合物有响应检测器D.只对含硫、磷化合物有响应检测器9.使用氢火焰离子化检测器,选取以下哪种气体作载气最适宜？()A.H2B.HeC.ArD.N210.含氯农药检测使用哪种色谱检测器为最好？()A.火焰离子化检测器B.热导检测器C.电子捕捉检测器D.火焰光度检测器11.某色谱柱长1m时，其分离度为1.0，问要实现完全分离（R=1.5），色谱柱最少应为多长：A.1.5mB.2.25mC.3mD.4.5m12.气相色谱检测器中，通用型检测器是：A.热导池检测器B.氢火焰离子化检测器C.火焰光度检测器D.差示折光检测器13.使用热导池检测器时,以下操作哪种是正确：Ａ.先开载气,后开桥电流,先关载气,后关桥电流B.先开桥电流,后开载气,先关载气,后关桥电流C.先开载气,后开桥电流,先关桥电流,后关载气D.先开桥电流,后开载气,先关桥电流,后关载气14.以下哪种方法不适适用于分析试样中铅、镉等金属离子含量A.气相色谱法B.原子吸收分光光度法C.可见分光光度法D.伏安法15.分析农药残留，能够选取以下哪种方法：A.电位分析法B.原子吸收光谱法C.原子发射光谱法D.气相色谱法16.载体填充均匀程度主要影响（）A.涡流扩散B分子扩散C.气象传质阻力D.液相传质阻力17.在色谱分析中，柱长从1m增加到4m，其它条件不变，则分离度增加()A.4倍B.1倍C.2倍D.10倍18.试指出下述说法中,哪一个是错误?()A.依照色谱峰保留时间能够进行定性分析B.依照色谱峰面积能够进行定量分析C.色谱图上峰个数一定等于试样中组分数D.色谱峰区域宽度表现了组分在柱中运动情况

19.色谱体系最小检测量是指恰能产生与噪声相判别信号时()A进入单独一个检测器最小物质量B进入色谱柱最小物质量C组分在气相中最小物质量D组分在液相中最小物质量20．柱效率用理论塔板数n或理论塔板高度h表示，柱效率越高，则:A.n越大，h越小；

B.n越小,h越大;

C.n越大,h越大；

D.n越小,h越小；21．．假如试样中组分沸点范围很宽，分离不理想，可采取方法为:A.选择适宜固定相；

B.采取最好载气线速；C.程序升温；

D.降低柱温22．要使相对保留值增加，能够采取方法是:A.采取最好线速；

B.采取高选择性固定相；C.采取细颗粒载体；

D.降低柱外效应二、填空题1.色谱分析中，依照进行定性分析，依照进行定量分析。2.用来解释色谱分离过程基本理论有和。3.1956年范德姆特提出______________理论方程。其方程简式表示为________________。4.惯用质量型检测器有____________________________________________________。5.应用“相同相溶”原理选择固定液，分离非极性物质，通常选取固定液，通常是组分先流出众谱柱，组分后流出众谱柱。6.在色谱分析中，可作为总分离效能指标是。7.范弟姆特方程式H=A+B/u+Cu，其中A是，B/u是，Cu是。8.在气相色谱分析中，惯用检测器有、、和等。9．在一定操作条件下，组分在固定相和流动相之间分配达成平衡时浓度比，称为___________。10．为了描述色谱柱效能指标，人们采取了_________理论。11．范弟姆特方程式H=A+B/u+Cu，在线速度较低时，____项是引发色谱峰扩展主要原因，此时宜采取相对分子量___气体作载气，以提升柱效。12．不被固定相吸附或溶解气体(如空气、甲烷),从进样开始到柱后出现浓度最大值所需时间称为__________。13．气相色谱分析基本过程是往气化室进样，气化试样经_____________分离，然后各组分依次流经_______________,它将各组分物理或化学性质改变转换成电量改变输给统计仪，描绘成色谱图。14．在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间分配达成平衡，随柱温柱压改变，而与固定相及流动相体积无关是____________。假如既随柱温、柱压改变、又随固定相和流动相体积而改变，则是_____________。15．描述色谱柱效能指标是___________，柱总分离效能指标是__________。16．气相色谱浓度型检测器有，；质量型检测器有，；其中TCD使用气体时灵敏度较高；FID对测定灵敏度较高；ECD只对有响应。17．气相色谱仪器通常由、、、、和组成18．分配比又叫或，是指。三、正误判断1．试样中各组分能够被相互分离基础是各组分具备不一样热导系数。（）2．组分分配系数越大，表示其保留时间越长。（）3．热导检测器属于质量型检测器，检测灵敏度与桥电流三次方成正比。（）4．速率理论给出了影响柱效原因及提升柱效路径。（）5．在载气流速比较高时，分子扩散成为影响柱效主要原因。（）6．某试样色谱图上出现三个色谱峰，该试样中最多有三个组分。（）7．分析混合烷烃试样时，可选择极性固定相，按沸点大小次序出峰。（）8．组分在流动相和固定相两相间分配系数不一样及两相相对运动组成了色谱分离基础。（）9．气液色谱分离机理是基于组分在两相间重复数次吸附与脱附，气固色谱分离是基于组分在两相间重复数次分配。（）10．可作为气固色谱固定相担体必须是能耐压球形实心物质。（）11．检测器性能好坏将对组分分离度产生直接影响。（）12．气液色谱固定液通常是在使用温度下具备较高热稳定性大分子有机化合物。（）13．依照速率理论，提升柱效路径有降低固定相粒度、增加固定液液膜厚度。（）14．柱效随载气流速增加而增加。（）15．速率理论方程式一阶导数等于零时流速为最好流速。（）16．氢气具备较大热导系数，作为气相色谱载气，具备较高检测灵敏度，但其分子质量较小也使速率理论中分子扩散项增大，使柱效降低。（）17．依照速率理论，毛细管色谱高柱效原因之一是因为涡流扩散项A=0。（）18．色谱塔板理论提出了衡量色谱柱效能指标，速率理论则指出了影响柱效原因。（）19．将玻璃毛细管色谱柱制作成异形柱（如梅花形）要比通常圆形柱具备更高柱效。（）20．控制载气流速是调整分离度主要伎俩，降低载气流速，柱效增加，当载气流速降到最小时，柱效最高，但分析时间较长。（）21．有些人测试色谱柱效时，发觉增加载气流速，柱效下降，减小载气流速，柱效增加，故得出结论：柱效与载气流速成反比。（）22．当用苯测定某分离柱柱效能时，结果表明该柱有很高柱效，用其分离混合醇试样时，一定能分离完全。（）28．当用一支极性色谱柱分离某烃类混合物时，经数次重复分析，所得色谱图上均显示只有3个色谱峰，结论是该试样只含有3个组分。（）23．采取色谱归一化法定量前提条件是试样中全部组分全部出峰。（）24．色谱内标法对进样量和进样重复性没有要求，但要求选择适宜内标物和准确配制试样。（）25．色谱外标法准确性较高，但前提是仪器稳定性高和操作重复性好。（）26．FID检测器对全部化合物都有响应，故属于广谱型检测器。（）27．电子俘获检测器对含有S,P元素化合物具备很高灵敏度。（）28．毛细管气相色谱分离复杂试样时，通常采取程序升温方法来改进分离效果。（）29．毛细管色谱色谱柱前需要采取分流装置是因为毛细管色谱柱对试样负载量很小；柱后采取“尾吹”装置是因为柱后流出物流速太慢。（）四、简答题1．简明说明气相色谱分析基本原理2．气相色谱仪基本设备包含哪几部分?各有什么作用?3．当以下参数改变时：(1)柱长缩短，(2)固定相改变，(3)流动相流速增加，(4)相比降低是否会引发分配系数改变?为何?4．当以下参数改变时：(1)柱长增加，(2)固定相量增加，(3)流动相流速减小，(4)相比增大是否会引发分配比改变?为何?5．试以塔板高度H做指标,讨论气相色谱操作条件选择.6．试述速率方程中A,B,C三项物理意义.H-u曲线有何用途?曲线形状主要受那些原因影响?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)提升柱温，是否会使色谱峰变窄?为何?8．为何可用分离度R作为色谱柱总分离效能指标?9．能否依照理论塔板数来判断分离可能性?为何?10．试述色谱分离基本方程式含义,它对色谱分离有什么指导意义?11．对担体和固定液要求分别是什么?12．有哪些惯用色谱定量方法?试比较它们优缺点和使用范围?13．试述热导池检测器工作原理。有哪些原因影响热导池检测器灵敏度？14．试述氢焰电离检测器工作原理。怎样考虑其操作条件？15．色谱定性依据是什么?主要有那些定性方法?16．何谓保留指数?应用保留指数作定性指标有什么优点?参考答案：

一、选择题（1-5）A、D、D、D、C、（6-10）B、A、A、（CD）、C（11-15）B、A、C、A、D（16-20）A、C、C、A、A（21-22）C、B二、填空题1.峰位置峰高或峰面积2.塔板理论速率理论3.速率理论H=A+B/u+Cu4.FID，FPD

5.非极性低沸点高沸点

6.分离度

7.涡流扩散系数、分子扩散项系数、传质阻力项系数8．TCD，ECD；FID，FPD；9．分配系数10.塔板理论11．分子扩散，大12．死时间

13．色谱柱

检测器14．分配系数，容量因子

15．理论塔板数，分离度16．TCD，ECD；FID，FPD；氢气或者氦气；大多有机物；有电负性物质。17．气路系统、进样系统、分离系统、温度控制系统、检测和统计系统。18．容量因子，容量比，在一定温度和压力下当两相间达成分配平衡时，被分析组分在固定相和流动相中质量比。三、正误判断(1~5)´、Ö、´、Ö、´、(6~10)´、´、Ö、´、´、(11~15)´、Ö、´、´、Ö、(16~20)Ö、Ö、Ö、´、´、(21~25)´、´、Ö、Ö、Ö、(26~29)´、Ö、Ö、Ö四、简答题1．简明说明气相色谱分析基本原理答：借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。气相色谱就是依照组分与固定相与流动相作用力不一样而实现分离。组分在固定相与流动相之间不停进行溶解、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．气相色谱仪基本设备包含哪几部分?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统计系统．气相色谱仪具备一个让载气连续运行管路密闭气路系统．进样系统包含进样装置和气化室．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．3．当以下参数改变时：(1)柱长缩短，(2)固定相改变，(3)流动相流速增加，(4)相比降低是否会引发分配系数改变?为何?答：固定相改变会引发分配系数改变,因为分配系数只于组分性质及固定相与流动相性质关于.所以：（1）柱长缩短不会引发分配系数改变（2）固定相改变会引发分配系数改变（3）流动相流速增加不会引发分配系数改变（4）相比降低不会引发分配系数改变4．当以下参数改变时：(1)柱长增加，(2)固定相量增加，(3)流动相流速减小，(4)相比增大是否会引发分配比改变?为何?答：k=K/，而VM/VS，分配比除了与组分、两相性质、柱温、柱压关于外，还与相比关于，而与流动相流速、柱长无关。故：不改变，增加，不改变，减小。5．试以塔板高度H做指标,讨论气相色谱操作条件选择.

答：提醒：主要从速率理论(vanDeemerequation)来解释，同时考虑流速影响，选择最好载气流速。（1）选择流动相最好流速。（2）当流速较小时，能够选择相对分子质量较大载气（如N2,Ar)，而当流速较大时，应该选择相对分子质量较小载气（如H2,He),同时还应该考虑载气对不一样检测器适应性。（3）柱温不能高于固定液最高使用温度，以免引发固定液挥发流失。在使最难分离组分能尽可能好分离前提下，尽可能采取较低温度，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，固定液用量能够越高，允许进样量也越多，但为了改进液相传质，应使固定液膜薄一些。（5）对担体要求：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，通常液体试样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℃。6．试述速率方程中A,B,C三项物理意义.H-u曲线有何用途?曲线形状主要受那些原因影响?答：A称为涡流扩散项,B为分子扩散项，C为传质阻力项。

下面分别讨论各项意义：

(1)涡流扩散项A气体碰到填充物颗粒时，不停地改变流动方向，使试样组分在气相中形成类似“涡流”流动，因而引发色谱扩张。因为A=2λdp，表明A与填充物平均颗粒直径dp大小和填充不均匀性λ关于，而与载气性质、线速度和组分无关，所以使用适当细粒度和颗粒均匀担体，并尽可能填充均匀，是降低涡流扩散，提升柱效有效路径。(2)分子扩散项B/u因为试样组分被载气带入色谱柱后，是以“塞子”形式存在于柱很小一段空间中，在“塞子”前后(纵向)存在着浓差而形成浓度梯度，所以使运动着分子产生纵向扩散。而B=2rDg

r是因载体填充在柱内而引发气体扩散路径弯曲因数(弯曲因子)，Dg为组分在气相中扩散系数。分子扩散项与Dg大小成正比，而Dg与组分及载气性质关于：相对分子质量大组分，其Dg小,反比于载气密度平方根或载气相对分子质量平方根，所以采取相对分子质量较大载气(如氮气)，可使B项降低，Dg随柱温增高而增加，但反比于柱压。弯曲因子r为与填充物关于原因。

(3)传质项系数CuC包含气相传质阻力系数Cg和液相传质阻力系数C1两项。

所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相表面过程，在这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。这种过程若进行迟缓，表示气相传质阻力大，就引发色谱峰扩张。对于填充柱：液相传质过程是指试样组分从固定相气液界面移动到液相内部，并发生质量交换，达成分配平衡，然后以返回气液界面传质过程。这个过程也需要一定时间，在此时间，组分其它分子仍随载气不停地向柱口运动，这也造成峰形扩张。对于填充柱，气相传质项数值小，能够忽略。由上述讨论可见，范弟姆特方程式对于分离条件选择具备指导意义。它能够说明，填充均匀程度、担体粒度、载气种类、载气流速、柱温、固定相液膜厚度等对柱效、峰扩张影响。用在不一样流速下塔板高度H对流速u作图，得H-u曲线图。在曲线最低点，塔板高度H最小（H最小）。此时柱效最高。该点所对应流速即为最好流速u最好，即H最小可由速率方程微分求得：则：所以：当流速较小时，分子扩散（B项）就成为色谱峰扩张主要原因，此时应采取相对分子质量较大载气（N2，Ar），使组分在载气中有较小扩散系数。而当流速较大时，传质项（C项）为控制原因，宜采取相对分子质量较小载气（H2，He），此时组分在载气中有较大扩散系数，可减小气相传质阻力，提升柱效。

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)提升柱温，是否会使色谱峰变窄?为何?

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

8．为何可用分离度R作为色谱柱总分离效能指标?

答：分离度同时表现了选择性与柱效能，即热力学原因和动力学原因，将实现分离可能性和现实性结合起来。9．能否依照理论塔板数来判断分离可能性?为何?答：不能，有效塔板数仅表示柱效能高低，柱分离能力发挥程度标志，而分离可能性取决于组分在固定相和流动相之间分配系数差异。10．试述色谱分离基本方程式含义,它对色谱分离有什么指导意义?答:色谱分离基本方程式以下:

它表明分离度随体系热力学性质(和改变而改变,同时与色谱柱条件(n改变)关于>(1)当体系热力学性质一定时(即组分和两相性质确定),分离度与n平方根成正比,对于选择柱长有一定指导意义,增加柱长可改进分离度,但过分增加柱长会显著增加保留时间,引发色谱峰扩张.同时选择性能优良色谱柱并对色谱条件进行优化也能够增加n,提升分离度.(2)方程式说明,k值增大也对分离有利,但k值太大会延长分离时间,增加分析成本.(3)提升柱选择性能够提升分离度分离效果越好所以能够经过选择适宜固定相增大不一样组分分配系数差异从而实现分离11．对担体和固定液要求分别是什么?答：对担体要求；(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,使固定液与试样接触面积较大.(3)热稳定性高,有一定机械强度,不易破碎.(4)对担体粒度要求,要均匀、细小，从而有利于提升柱效。但粒度过小，会使柱压降低，对操作不利。通常选择40-60目，60-80目及80-100目等。对固定液要求:(1)挥发性小,在操作条件下有较低蒸气压,以防止流失(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溶解能力,不然,样品轻易被载气带走而起不到分配作用.(4)具备较高选择性,即对沸点相同或相近不一样物质有尽可能高分离能力.(5)化学稳定性好,不与被测物质起化学反应.担体表面积越大,固定液含量能够越高.12．有哪些惯用色谱定量方法?试比较它们优缺点和使用范围?（1）外标法外标法是色谱定量分析中较简易方法．该法是将欲测组份纯物质配制成不一样浓度标准溶液。使浓度与待测组份相近。然后取固定量上述溶液进行色谱分析．得到标准样品对应色谱团，以峰高或峰面积对浓度作图．这些数据应是个经过原点直线．分析样品时，在上述完全相同色谱条件下，取制作标准曲线时一样量试样分析、测得该试样响应讯号后．由标谁曲线即可查出其百分含量．此法优点是操作简单，因而适适用于工厂控制分析和自动分析；但结果准确度取决于进样量重现性和操作条件稳定性．（2）内标法当只需测定试样中某几个组份．或试样中全部组份不可能全部出峰时，可采取内标法．详细做法是：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．依照被测物和内标物在色谱图上对应峰面积(或峰高))和相对校正因子．求出某组分含量．内标法是经过测量内标物与欲测组份峰面积相对值来进行计算，因而能够在—定程度上消除操作条件等改变所引发误差．内标法要求是：内标物必须是待测试样中不存在；内标峰应与试样峰分开，并尽可能靠近欲分析组份．内标法缺点是在试样中增加