2025年质谱试题和答案

2025年质谱试题和答案一、选择题（每题2分，共40分）1.质谱仪中离子源的作用是（）A.使样品离子化B.分离离子C.检测离子D.记录离子信号答案：A。离子源的主要功能就是将样品分子转化为离子，为后续的分离和检测做准备。分离离子是质量分析器的作用，检测离子由检测器完成，记录离子信号是数据处理系统的工作。2.以下哪种离子源属于软电离技术（）A.电子轰击离子源（EI）B.化学电离源（CI）C.快原子轰击离子源（FAB）D.以上都是答案：B。化学电离源（CI）属于软电离技术，它通过与反应气的离子-分子反应使样品分子离子化，产生的碎片离子较少，能得到较强的准分子离子峰。电子轰击离子源（EI）是硬电离技术，会产生大量的碎片离子。快原子轰击离子源（FAB）也是一种软电离技术，但本题最佳答案选B，因为它是最典型的软电离源之一。3.在质谱图中，分子离子峰是（）A.质荷比最大的峰B.强度最大的峰C.质量数为偶数的峰D.能确定分子量的峰答案：D。分子离子峰是由样品分子失去一个电子形成的离子所产生的峰，其质荷比对应样品的分子量，所以可以通过分子离子峰确定分子量。质荷比最大的峰不一定是分子离子峰，可能存在杂质峰或加合离子峰等；强度最大的峰是基峰；分子离子峰的质量数奇偶性取决于分子的组成，不一定是偶数。4.某化合物的质谱图中，分子离子峰m/z=100，其可能的分子式是（）A.C₆H₁₂OB.C₇H₁₆C.C₅H₈O₂D.以上都有可能答案：D。可以通过计算各选项的分子量来判断。A选项C₆H₁₂O的分子量为6×12+12×1+16=100；B选项C₇H₁₆的分子量为7×12+16×1=100；C选项C₅H₈O₂的分子量为5×12+8×1+2×16=100，所以以上都有可能。5.质谱仪的分辨率R定义为（）A.R=m/ΔmB.R=Δm/mC.R=m²/ΔmD.R=Δm/m²答案：A。分辨率R是质谱仪的重要性能指标之一，它表示质谱仪区分相邻两个质谱峰的能力，定义为R=m/Δm，其中m是两峰的平均质量，Δm是两峰可分辨的最小质量差。6.以下哪种质量分析器具有高分辨率和高灵敏度的特点（）A.四极杆质量分析器B.飞行时间质量分析器（TOF）C.离子阱质量分析器D.傅里叶变换离子回旋共振质量分析器（FT-ICR）答案：D。傅里叶变换离子回旋共振质量分析器（FT-ICR）具有极高的分辨率和灵敏度，能够提供精确的质量测定和丰富的结构信息。四极杆质量分析器具有扫描速度快、成本低等优点，但分辨率相对较低；飞行时间质量分析器（TOF）具有高分辨率和宽质量范围的特点，但灵敏度相对较低；离子阱质量分析器可以进行多级质谱分析，但分辨率和灵敏度也不如FT-ICR。7.在质谱分析中，同位素峰的存在是由于（）A.样品中存在不同的同位素B.离子源中发生了同位素交换反应C.质量分析器对同位素离子的分离D.检测器对同位素离子的响应不同答案：A。自然界中许多元素都存在不同的同位素，当这些元素组成化合物时，在质谱图中就会出现同位素峰。离子源中一般不会发生同位素交换反应；质量分析器只是将不同质荷比的离子分离，而不是产生同位素峰的原因；检测器对不同离子的响应主要取决于离子的数量和能量，与同位素峰的产生无关。8.某化合物的质谱图中，M:M+2=3:1，该化合物可能含有（）A.氯原子B.溴原子C.硫原子D.氮原子答案：A。氯元素有两种稳定同位素³⁵Cl和³⁷Cl，其天然丰度比约为3:1，当化合物中含有氯原子时，会在质谱图中出现M和M+2峰，且峰强度比约为3:1。溴元素有两种稳定同位素⁷⁹Br和⁸¹Br，其天然丰度比约为1:1，会出现M和M+2峰强度比约为1:1的情况；硫元素的主要同位素为³²S和³⁴S，其天然丰度比约为22:1，不会出现3:1的峰强度比；氮元素的同位素对质谱峰的影响较小，一般不会出现明显的M和M+2峰强度比为3:1的情况。9.多级质谱（MSⁿ）技术可以（）A.提供更多的结构信息B.提高质谱仪的分辨率C.增加质谱仪的灵敏度D.加快质谱分析的速度答案：A。多级质谱（MSⁿ）技术是通过对前一级质谱产生的特定离子进行再次裂解和分析，能够得到更多关于分子结构的碎片信息，从而有助于确定化合物的结构。它并不能直接提高质谱仪的分辨率、增加灵敏度或加快分析速度。10.以下哪种质谱联用技术常用于生物样品的分析（）A.GC-MSB.LC-MSC.ICP-MSD.MS-MS答案：B。液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）适用于分析热不稳定、难挥发和大分子的化合物，非常适合生物样品的分析，因为生物样品中的许多化合物如蛋白质、核酸、多糖等都具有这些特点。气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）主要用于分析易挥发、热稳定的化合物；电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）主要用于元素分析；MS-MS是多级质谱技术，可与各种质谱联用系统结合使用，不是专门针对生物样品分析的联用技术。11.在质谱分析中，内标法的作用是（）A.提高分析的准确性B.增加样品的离子化效率C.改善质谱峰的分辨率D.加快质谱分析的速度答案：A。内标法是在样品中加入已知量的内标物，通过比较内标物和待测物的信号强度来进行定量分析，可以消除样品制备、进样等过程中的误差，提高分析的准确性。内标法与样品的离子化效率、质谱峰的分辨率和分析速度无关。12.某化合物的质谱图中，出现了m/z=43的强峰，该峰可能是（）A.甲基离子峰B.乙基离子峰C.丙基离子峰D.乙酰基离子峰答案：D。乙酰基离子（CH₃CO⁺）的质荷比m/z=43，在质谱图中常出现强峰。甲基离子（CH₃⁺）的质荷比m/z=15；乙基离子（C₂H₅⁺）的质荷比m/z=29；丙基离子（C₃H₇⁺）有正丙基离子（m/z=43）和异丙基离子（m/z=43），但一般来说，乙酰基离子峰更为常见和特征。13.质谱仪的真空系统的作用是（）A.防止离子与空气分子碰撞B.提高离子源的离子化效率C.增强质量分析器的分离能力D.以上都是答案：D。质谱仪需要在高真空环境下工作，真空系统的作用包括防止离子与空气分子碰撞，减少离子的损失和干扰；提高离子源的离子化效率，因为在高真空下离子源中的气体分子较少，离子与气体分子的反应和碰撞减少，有利于离子的形成；增强质量分析器的分离能力，使离子能够在无干扰的情况下准确地到达检测器。14.以下哪种离子化方式适用于分析高分子量的生物大分子（）A.电喷雾离子化（ESI）B.大气压化学电离（APCI）C.基质辅助激光解吸电离（MALDI）D.以上都是答案：D。电喷雾离子化（ESI）、大气压化学电离（APCI）和基质辅助激光解吸电离（MALDI）都适用于分析高分子量的生物大分子。ESI可以将溶液中的生物大分子以多电荷离子的形式引入质谱仪，适合分析蛋白质、核酸等生物大分子；APCI是在大气压下通过化学电离的方式使样品离子化，也可用于分析一些生物大分子；MALDI是将样品与基质混合后，通过激光照射使样品分子离子化，特别适合分析蛋白质、多糖等高分子量生物大分子。15.在质谱分析中，碎片离子的产生是由于（）A.分子离子的裂解B.离子源中杂质的影响C.质量分析器的碰撞诱导裂解D.检测器的噪声干扰答案：A。碎片离子是由分子离子在离子源中或进入质量分析器后发生裂解产生的。离子源中杂质的影响可能会产生一些干扰峰，但不是碎片离子产生的主要原因；质量分析器的碰撞诱导裂解是多级质谱中用于进一步分析离子结构的手段，而不是碎片离子自然产生的原因；检测器的噪声干扰主要影响信号的质量，不会产生碎片离子。16.某化合物的质谱图中，出现了m/z=91的峰，该峰可能是（）A.苄基离子峰B.苯甲酰基离子峰C.苯氧基离子峰D.苯氨基离子峰答案：A。苄基离子（C₇H₇⁺）的质荷比m/z=91，在含有苄基结构的化合物的质谱图中常出现强峰。苯甲酰基离子（C₇H₅O⁺）的质荷比m/z=105；苯氧基离子（C₆H₅O⁺）的质荷比m/z=93；苯氨基离子（C₆H₅NH⁺）的质荷比m/z=92。17.质谱仪的灵敏度通常用（）来表示。A.检测限B.信噪比C.线性范围D.分辨率答案：B。质谱仪的灵敏度是指仪器对样品的检测能力，通常用信噪比来表示。检测限是指仪器能够检测到的最小样品量；线性范围是指仪器响应与样品浓度之间呈线性关系的范围；分辨率是指仪器区分相邻两个质谱峰的能力。18.以下哪种质谱联用技术可用于元素形态分析（）A.GC-MSB.LC-MSC.ICP-MSD.MS-MS答案：C。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）可以与色谱技术联用，实现元素形态分析。它能够准确测定元素的含量和不同化学形态的分布。GC-MS和LC-MS主要用于有机化合物的分析；MS-MS是多级质谱技术，主要用于提供化合物的结构信息，一般不用于元素形态分析。19.在质谱图中，基峰是（）A.质荷比最大的峰B.强度最大的峰C.分子离子峰D.碎片离子峰答案：B。基峰是质谱图中强度最大的峰，它不一定是质荷比最大的峰，也不一定是分子离子峰或碎片离子峰。基峰的强度最高，通常用于质谱图的归一化处理。20.某化合物的质谱图中，出现了m/z=77的峰，该峰可能是（）A.苯基离子峰B.苄基离子峰C.苯甲酰基离子峰D.苯氧基离子峰答案：A。苯基离子（C₆H₅⁺）的质荷比m/z=77，在含有苯环结构的化合物的质谱图中常出现。苄基离子（C₇H₇⁺）的质荷比m/z=91；苯甲酰基离子（C₇H₅O⁺）的质荷比m/z=105；苯氧基离子（C₆H₅O⁺）的质荷比m/z=93。二、填空题（每题2分，共20分）1.质谱仪主要由离子源、______、检测器和数据处理系统等部分组成。答案：质量分析器。质量分析器是质谱仪的核心部件之一，它的作用是将离子源产生的离子按照质荷比的大小进行分离。2.电子轰击离子源（EI）的能量一般为______eV。答案：70。电子轰击离子源（EI）通常使用70eV的电子束轰击样品分子，这个能量足以使样品分子离子化并产生大量的碎片离子。3.质谱图中，横坐标表示______，纵坐标表示离子的相对丰度。答案：质荷比。质荷比（m/z）是质谱分析中的重要参数，它反映了离子的质量和所带电荷的比值。4.若某化合物的分子离子峰m/z=120，且含有一个氮原子，根据氮规则，该化合物的分子量为______数（填“奇”或“偶”）。答案：偶。氮规则指出，含有偶数个氮原子的化合物，其分子量为偶数；含有奇数个氮原子的化合物，其分子量为奇数。本题中化合物含有一个氮原子，所以分子量为奇数，但分子离子峰是分子失去一个电子形成的，电子的质量可以忽略不计，所以分子离子峰的质荷比反映的分子量是偶数。5.飞行时间质量分析器（TOF）的原理是基于离子在______中的飞行时间与质荷比的关系。答案：无场飞行管。在飞行时间质量分析器中，离子在无场飞行管中飞行，飞行时间与离子的质荷比的平方根成正比，通过测量离子的飞行时间可以计算出离子的质荷比。6.多级质谱（MSⁿ）中，n表示______。答案：质谱裂解的级数。n表示质谱裂解的级数，如MS²表示二级质谱，是对一级质谱产生的特定离子进行再次裂解和分析；MS³表示三级质谱，依此类推。7.某化合物的质谱图中，M:M+2=1:1，该化合物可能含有______原子。答案：溴。溴元素有两种稳定同位素⁷⁹Br和⁸¹Br，其天然丰度比约为1:1，当化合物中含有溴原子时，会在质谱图中出现M和M+2峰，且峰强度比约为1:1。8.电喷雾离子化（ESI）通常产生______离子。答案：多电荷。电喷雾离子化（ESI）是一种软电离技术，它可以使溶液中的生物大分子以多电荷离子的形式进入质谱仪，从而降低了离子的质荷比，扩大了质谱仪的检测范围。9.质谱仪的真空度一般要求达到______Pa以下。答案：10⁻³。质谱仪需要在高真空环境下工作，一般真空度要求达到10⁻³Pa以下，以减少离子与空气分子的碰撞和干扰。10.在质谱分析中，内标物的选择原则是其结构和性质与______相似。答案：待测物。内标物的结构和性质与待测物相似，这样可以保证内标物和待测物在样品处理、离子化过程和检测过程中具有相似的行为，从而提高定量分析的准确性。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述质谱仪的工作原理。答案：质谱仪的工作原理主要包括以下几个步骤：-离子化：样品首先进入离子源，在离子源中通过各种离子化方式（如电子轰击离子化、化学电离、电喷雾离子化等）将样品分子转化为离子。离子化的目的是使样品分子带上电荷，以便在电场和磁场中进行分离和检测。-质量分离：离子源产生的离子被引入质量分析器，质量分析器根据离子的质荷比（m/z）对离子进行分离。不同质荷比的离子在质量分析器中具有不同的运动轨迹或飞行时间，从而实现离子的分离。常见的质量分析器有四极杆质量分析器、飞行时间质量分析器、离子阱质量分析器和傅里叶变换离子回旋共振质量分析器等。-离子检测：分离后的离子到达检测器，检测器将离子的信号转化为电信号，并进行放大和记录。检测器的类型有电子倍增器、微通道板等。-数据处理：检测器输出的电信号经过数据处理系统进行处理和分析，最终得到质谱图。质谱图以质荷比为横坐标，离子的相对丰度为纵坐标，通过对质谱图的分析可以确定样品的分子量、结构和组成等信息。2.比较电子轰击离子源（EI）和化学电离源（CI）的特点。答案：-电子轰击离子源（EI）：-优点：-电离效率高，能够产生大量的离子，因此灵敏度较高。-可以得到丰富的碎片离子信息，有助于确定化合物的结构。-有标准的质谱图库可供检索，便于对未知化合物进行定性分析。-缺点：-属于硬电离技术，离子化能量较高，容易使分子离子进一步裂解，导致分子离子峰的强度较弱甚至不出现，不利于确定分子量。-对于一些热不稳定或难挥发的化合物，在离子源中容易分解，无法得到有效的质谱信息。-化学电离源（CI）：-优点：-属于软电离技术，离子化能量较低，产生的碎片离子较少，能够得到较强的准分子离子峰，有利于确定分子量。-适用于分析热不稳定或难挥发的化合物。-缺点：-灵敏度相对较低，不如EI源。-得到的碎片离子信息较少，对于结构鉴定的帮助相对有限。3.简述多级质谱（MSⁿ）的用途和原理。答案：-用途：-结构鉴定：多级质谱可以对化合物进行多次裂解和分析，得到更多的碎片信息，从而有助于确定化合物的结构。通过对不同级质谱产生的碎片离子的分析，可以推断化合物的分子骨架、官能团和连接方式等。-杂质分析：可以对复杂样品中的杂质进行鉴定和结构分析。通过多级质谱技术，可以将杂质离子与目标离子分离，并对杂质离子进行进一步的裂解和分析，确定杂质的结构和来源。-代谢物研究：在生物医学领域，多级质谱可用于研究生物体内的代谢物。代谢物通常具有复杂的结构和多样性，多级质谱可以提供详细的结构信息，帮助研究人员了解代谢途径和生物过程。-原理：多级质谱（MSⁿ）是在单级质谱的基础上发展起来的。首先，样品在离子源