仪器分析习题及课后答案

1、色谱法习题、选择题1.在色谱分析中，用于定性分析的参数是()A.保存值B.峰面积C.别离度D.半峰宽2.在色谱分析中，用于定量分析的参数是()A.保存时间 B.保存体积C.半峰宽D.峰面积3.良好的气-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的别离能力D. (1)、和4.在气-液色谱分析中，良好的载体为()A. 粒度适宜、均匀，外表积大2外表没有吸附中心和催化中心C.化学惰性、热稳定性好,有一定的机械强度D. 1、2和35. 试指出以下说法中，哪一个不正确？气相色谱法常用的载气是A. 氢气B.氮气C.氧气 D.氦气6. 在液相色谱中，第姆特方程中

2、的哪一项对柱效的影响可以忽略A.涡流扩散项B.分子扩散项C.流动区域的流动相传质阻力D.停滞区域的流动相传质阻力7.使用热导池检测器时应选用以下哪种气体作载气其效果最好?A.H2 B.He C. Ar D.N8.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9. 使用氢火焰离子化检测器，选用以下哪种气体作载气最适宜？AHB.He C.Ar D.N 210. 含氯农药的检测使用哪种色谱检测器为最正确？A.火焰离子化检测器B.热导检测器C.电子捕获检测器D. 火焰光度检测器11. 某色谱柱长1m时，其别离度为1.

3、0，问要实现完全别离R=1.5，色谱柱至少应为多 长：A. 1.5m B. 2.25m C. 3m D. 4.5m氢火焰离子化检测器 差示折光检测器12. 气相色谱检测器中，通用型检测器是:A.热导池检测器B.C.火焰光度检测器D.13. 使用热导池检测器时,以下操作哪种是正确的:A .先开载气，后开桥电流,B. 先开桥电流，后开载气,C. 先开载气，后开桥电流,D. 先开桥电流，后开载气,先关载气，后关桥电流 先关载气，后关桥电流 先关桥电流，后关载气 先关桥电流，后关载气14. 以下哪种方法不适用于分析试样中铅、镉等金属离子的含量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

4、安法15. 分析农药残留，可以选用以下哪种方法：A. 电位分析法B.C.原子发射光谱法D.16. 载体填充的均匀程度主要影响A.涡流扩散B分子扩散C.17. 在色谱分析中，柱长从1m增加到4mA. 4 倍 B. 1 倍 C. 2 倍 D. 10 倍18. 试指出下述说法中，哪一种是错误的？A.根据色谱峰的保存时间可以进行定性分析B. 根据色谱峰的面积可以进行定量分析原子吸收光谱法气相色谱法气象传质阻力D.液相传质阻力，其它条件不变，那么别离度增加C. 色谱图上峰的个数一定等于试样中的组分数D. 色谱峰的区域宽度表达了组分在柱中的运动情况19. 色谱体系的最小检测量是指恰能产生与噪声相鉴别的信号

5、时A 进入单独一个检测器的最小物质量B 进入色谱柱的最小物质量C 组分在气相中的最小物质量D 组分在液相中的最小物质量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，那么：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.如果试样中组分的沸点围很宽，别离不理想，可采取的措施为：A.选择适宜的固定相；B.采用最正确载气线速；C.程序升温；D.降低柱温22.要使相对保存值增加，可以采取的措施是：A.采用最正确线速；B.采用高选择性固定相；C.采用细颗粒载体；D.减少柱外效应二、填空题1色谱分析中，根据进行定性分析，根据进行定量分析。2. 用来解

6、释色谱别离过程的根本理论有和。3.1956年德姆特提出理论方程。其方程简式表示为 。4. 常用的质量型检测器有 。5. 应用“相似相溶原理选择固定液，别离非极性物质，一般选用固定液，通常是组分先流出色谱柱，组分后流出色谱柱。6. 在色谱分析中，可作为总别离效能指标的是。7. 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，常用的检测器有、和等。9 在一定操作条件下，组分在固定相和流动相之间的分配到达平衡时的浓度比，称为o10为了描述色谱柱效能的指标，人们采用了 理论。11. 弟姆特方程式 H=A + B/u + Cu ,在线速度较低时， 项是引

7、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。12不被固定相吸附或溶解的气体 如空气、甲烷,从进样开始到柱后出现浓度最大值所需 的时间称为。13气相色谱分析的根本过程是往气化室进样，气化的试样经 别离，然后各组分依次流经,它将各组分的物理或化学性质的变化转换成电量变化输给记录仪，描绘成色谱图。14. 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到达的平衡，随柱温柱压变化，而与固定相与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，那么是 。15描述色谱柱效能的指标是 ，柱的总别离效能指标是 。16. 气相色谱的浓度型检测器有，；质

8、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。17气相色谱的仪器一般由、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别离的根底是各组分具有不同的热导系数。 2组分的分配系数越大，表示其保存时间越长。 3热导检测器属于质量型检测器，检测灵敏度与桥电流的三次方成正比。 4. 速率理论给出了影响柱效的因素与提高柱效的途径。5. 在载气流速比拟高时，分子扩散成为影响柱效的主要因素。 6某试样的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，按沸点大小顺序出峰。 &组分在流动相和固定相两相

9、间分配系数的不同与两相的相对运动构成了色谱别离的根底。 9气液色谱别离机理是基于组分在两相间反复屡次的吸附与脱附，气固色谱别离是基于组分在两相间反复屡次的分配。10可作为气固色谱固定相的担体必须是能耐压的球形实心物质。11 检测器性能好坏将对组分别离度产生直接影响。12气液色谱固定液通常是在使用温度下具有较高热稳定性的大分子有机化合物。13. 根据速率理论，提高柱效的途径有降低固定相粒度、增加固定液液膜厚度。14. 柱效随载气流速的增加而增加。15速率理论方程式的一阶导数等于零时的流速为最正确流速。16.氢气具有较大的热导系数， 作为气相色谱的载气，具有较高的检测灵敏度，但其分子质 量较小也使

10、速率理论中的分子扩散项增大，使柱效降低。 17. 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。18. 色谱的塔板理论提出了衡量色谱柱效能的指标，速率理论那么指出了影响柱效的因素。 19. 将玻璃毛细管色谱柱制作成异形柱如梅花形要比通常的圆形柱具有更高的柱效。 20. 控制载气流速是调节别离度的重要手段，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. 有人测试色谱柱效时，发现增加载气流速，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. 当用苯测定某别离柱的柱效能时，结果说明该柱有很高的柱效，用其别离混合醇试样时，

11、一定能别离完全。28.当用一支极性色谱柱别离某烃类混合物时，经屡次重复分析，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。24. 色谱标法对进样量和进样重复性没有要求，但要求选择适宜的标物和准确配制试样。 25. 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。26. FID检测器对所有的化合物均有响应，故属于广谱型检测器。27. 电子俘获检测器对含有 S,P元素的化合物具有很高的灵敏度。28. 毛细管气相色谱别离复杂试样时，通常采用程序升温的方法来改善别离效果。29. 毛细管色谱的色谱柱前需要采取分流

12、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。四、简答题1. 简要说明气相色谱分析的根本原理2. 气相色谱仪的根本设备包括哪几局部？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相比减少 是否会引起分配系数的改变 ？为什么？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 是否会引起分配比的变化 ？为什么？5.试以塔板高度 H做指标，讨论气相色谱操作条件的选择 .6试述速率方程中 A, B, C 三项的物理意义.H-u曲线有何用途？曲线的形状主要受那些因 素的影响？7. 当下述参数改变时：

13、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？&为什么可用别离度 R作为色谱柱的总别离效能指标？9 能否根据理论塔板数来判断别离的可能性？为什么？10试述色谱别离根本方程式的含义，它对色谱别离有什么指导意义？11 对担体和固定液的要求分别是什么？12有哪些常用的色谱定量方法？试比拟它们的优缺点和使用围？13试述热导池检测器的工作原理。有哪些因素影响热导池检测器的灵敏度？14试述氢焰电离检测器的工作原理。如何考虑其操作条件？15. 色谱定性的依据是什么？主要有那些定性方法？16何谓保存指数？应用保存指数作定性指标有什么优点？参考答案：一、选择题1-5 A

14、、D D DC、6-10 B、A、A、 C D、C11-15 B A、C、A、D 16-20 A、C、C A、A21-22 C B二、填空题1. 峰的位置峰高或峰的面积2. 塔板理论速率理论3. 速率理论 H=A + B/u + Cu4. FID , FPD5. 非 极 性低 沸 点占八、6. 别离度7涡流扩散系数、分子扩散项系数、传质阻力项系数& TCD ECD FID, FPD9 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，别离度16. TCD ECD FID, FPD氢气或者氦气；大多有机物；有电负性的物质。17

15、. 气路系统、进样系统、别离系统、温度控制系统、检测和记录系统。18. 容量因子，容量比，在一定温度和压力下当两相间到达分配平衡时，被分析组分在固定 相和流动相中质量比。三、正误判断(15)、(610)、(1115)、(1620)、(2125)、(2629)、四、简答题1. 简要说明气相色谱分析的根本原理答：借在两相间分配原理而使混合物中各组分别离。气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的作用力不同而实现别离。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、解吸过程而相互别离，然后进入检测器进行检测。2. 气相色谱仪的根本设备包括哪几局部？各有什么作用？答：气路系统、进样系统、别

16、离系统、温控系统以与检测和记录系统.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.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与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当以下参数改变时：(

17、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/ ，而 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：不变化，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的选择 .答：提示：主要从速率理论 (van Deemer equatio n) 来解释，同时考虑流速的影响，选择最 正确载气流速。(1) 选择流动相最正确流速。(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)

18、,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。在使最难别离组分能尽可能好的别离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保存时间适宜，峰形不拖尾为度。(4 )固定液用量：担体外表积越大，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：担体外表积要大，外表和孔径均匀。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0.15uL,气体试样0.110mL.(7) 气化温度：气化温度要高于柱温30 -70 C。6试述速率方程中 A, B,

19、C 三项的物理意义.H-u曲线有何用途？曲线的形状主要受那些因 素的影响？答：A称为涡流扩散项，B 为分子扩散项，C为传质阻力项。下面分别讨论各项的意义：(1) 涡流扩散项A气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动方向，使试样组分在气相中形成类似“涡流的流动， 因而引起色谱的扩。由于A=2入dp，说明A与填充物的平均 颗粒直径dp的大小和填充的不均匀性入有关， 而与载气性质、线速度和组分无关， 因此使 用适当细粒度和颗粒均匀的担体，并尽量填充均匀，是减少涡流扩散，提高柱效的有效途径。(2) 分子扩散项B/u由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以“塞子的形式存在于柱的 很小一段空间中，在“塞子的前后(

20、纵向)存在着浓差而形成浓度梯度，因此使运动着 的分子产生纵向扩散。而 B=2rDgr是因载体填充在柱而引起气体扩散路径弯曲的因数弯曲因子，Dg为组分在气相中的扩散系数。分子扩散项与 D g的大小成正比，而 D g与组分与载气的性质有关：相对 分子质量大的组分，其 D g小，反比于载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根， 所以采用相对分子质量较大的载气如氮气，可使B项降低，D g随柱温增高而增加，但反比于柱压。弯曲因子 r为与填充物有关的因素。3传质项系数Cu C包括气相传质阻力系数 C g和液相传质阻力系数 C 1两项。所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相外表的过程，在这一过程中试样组分

21、将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。这种过程假设进行缓慢，表示气相传质阻力大，就引起色谱峰扩。对于填充柱：液相传质过程是指试样组分从固定相的气液界面移动到液相部，并发生质量交换，到达分配平衡，然后以返回气液界面的传质过程。这个过程也需要一定时间，在此时间，组分的其它分子仍随载气不断地向柱口运动，这也造成峰形的扩。 对于填充柱，气相传质项数值小，可以忽略。由上述讨论可见，弟姆特方程式对于别离条件的选择具有指导意义。它可以说明，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、峰扩的影响。用在不同流速下的塔板高度 H对流速u作图，得H-u曲线图。在曲线的最低点，塔板高

22、度H最小H最小。此时柱效最高。该点所对应的流速即为最正确流速u最正确，即H最小可由速率方程微分求得：那么：所以：当流速较小时，分子扩散B项就成为色谱峰扩的主要因素，此时应采用相对分子质量较 大的载气N2, Ar ，使组分在载气中有较小的扩散系数。而当流速较大时，传质项C项为控制因素，宜采用相对分子质量较小的载气H2, He,此时组分在载气中有较大的扩散系数，可减小气相传质阻力，提高柱效。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提高柱 温，是否会使色谱峰变窄 ？为什么？答：1保存时间延长，峰形变宽2保存时间缩短，峰形变窄3保存时间延长，峰形变宽4保存时间缩短，峰形变

23、窄&为什么可用别离度R作为色谱柱的总别离效能指标答：别离度同时表达了选择性与柱效能，即热力学因素和动力学因素，将实现别离的可能性和现实性结合起来。9 能否根据理论塔板数来判断别离的可能性？为什么？答：不能，有效塔板数仅表示柱效能的上下，柱别离能力发挥程度的标志，而别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。10试述色谱别离根本方程式的含义，它对色谱别离有什么指导意义 ？答：色谱别离根本方程式如下：它说明别离度随体系的热力学性质(和的变化而变化,同时与色谱柱条件(n改变)有关(1) 当体系的热力学性质一定时 (即组分和两相性质确定),别离度与n的平方根成正比，对于选择柱长有一定的指

24、导意义，增加柱长可改良别离度，但过分增加柱长会显著增长保存时间 ， 引起色谱峰扩同时选择性能优良的色谱柱并对色谱条件进行优化也可以增加n，提高别离度(2) 方程式说明，k值增大也对别离有利，但k值太大会延长别离时间，增加分析本钱(3) 提高柱选择性可以提高别离度别离效果越好因此可以通过选择适宜的固定相增大不同组分的分配系数差异从而实现别离11 对担体和固定液的要求分别是什么？答：对担体的要求；(1) 外表化学惰性，即外表没有吸附性或吸附性很弱，更不能与被测物质起化学反响(2) 多孔性，即外表积大，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

25、，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目与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的溶解能力，否那么，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别离能力(5) 化学稳定性好，不与被测物质起化学反响担体的外表积越大，固定液的含量可以越高12有哪些常用的色谱定量方法？试比拟它们的优缺点和使用围？1外标法外标法是色谱定量分析中较简易的方

26、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，可采用标法具体做法是：准确称取样品，参加一定量某种纯物质作为标物，然后进行色谱分

27、析根 据被测物和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.标法是通过测量标物与欲测组份的峰面积的相对值来进行计算的，因而可以在一定程度上消除操作条件等的变化所引起的误差.标法的要：标物必须是待测试样中不存在的；标峰应与试样峰分开， 并尽量接近欲分析的组份.标法的缺点是在试样中增加了一个标物，常常会对别离造成一定的困难。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以下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：经过色谱别离后、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.13试述热导池检测器的工作原理。有哪些因素影响热导池检测器的灵敏度？解：热导池作为