仪器分析实验操作题库

仪器分析实验操作题库引言仪器分析实验是分析化学学科的核心实践环节，涵盖光谱、色谱、电化学、质谱等多类分析技术，其操作规范性、参数把控能力直接影响分析结果的准确性与可靠性。本题库围绕典型仪器分析方法的实验操作、仪器维护、故障排查等核心要点设计，涵盖选择题、简答题、实操分析题等题型，旨在为实验人员、学生提供系统的操作能力训练素材，助力夯实仪器操作基本功、提升问题解决能力。第一章光谱分析类实验操作题1.1紫外-可见分光光度法选择题1.紫外-可见分光光度计的核心光学部件不包括以下哪项？A.氘灯（紫外区光源）B.钨灯（可见区光源）C.光栅（单色器）D.热导池（检测器）（答案：D，热导池为气相色谱检测器，分光光度计常用光电管、光电倍增管等）2.进行紫外光谱分析时，若样品为强酸性溶液，应优先选择哪种比色皿？A.石英比色皿B.玻璃比色皿C.塑料比色皿D.金属比色皿（答案：A，玻璃对紫外光有吸收，石英透光范围更宽且耐酸）简答题1.简述紫外-可见分光光度法中“空白校正”的操作目的与具体步骤。答：目的是消除溶剂、比色皿、背景杂质对吸光度的干扰，确保测量值仅反映样品的吸光特性。步骤为：①选择与样品溶剂一致的空白溶液（如纯溶剂、试剂空白）；②将空白溶液注入比色皿，放入样品池，设置仪器波长至待测波长；③点击“空白校正”（或“调零”）按钮，使仪器吸光度显示为0。实操分析题某实验员在测定某药物的紫外吸收光谱时，发现基线（空白校正后）在250nm附近出现明显波动。请分析可能的原因并给出解决措施。分析：可能原因包括①光源不稳定（氘灯寿命不足或供电波动）；②单色器部件（如光栅、狭缝）积尘或松动；③样品池污染（残留前次样品）；④环境振动或温度波动。解决措施：①更换新氘灯或检查电源稳定性；②清洁单色器光学元件（需专业工具，避免划伤）；③用溶剂彻底清洗比色皿并烘干；④关闭实验室门窗、稳定室温后重新测量。1.2原子吸收光谱法选择题1.原子吸收光谱仪中，雾化器的主要作用是？A.将液态样品转化为气溶胶B.分离不同元素的原子C.产生特征谱线D.检测光信号（答案：A，雾化器使样品形成细雾，进入火焰/石墨炉原子化）2.石墨炉原子化法与火焰原子化法相比，最大优势是？A.分析速度更快B.样品用量更少（μg级）C.背景干扰更小D.线性范围更宽（答案：B，石墨炉需样量仅为火焰法的1/1000左右，适合痕量分析）简答题1.为何石墨炉原子化实验前需对石墨管进行“空烧”？答：空烧（高温烘烤石墨管）的目的是去除石墨管内残留的污染物（如前次样品、杂质），避免其在后续样品分析中产生背景吸收或干扰信号；同时，空烧可使石墨管表面状态稳定，延长使用寿命。操作时需设置高于样品原子化温度的空烧程序（如2500℃，持续2-3次）。实操分析题某样品采用火焰原子吸收法测铜时，吸光度值远低于预期，且标准曲线线性差。请列举3种可能的故障点及排查方法。故障1：雾化器堵塞→排查：取下雾化器，用超声波清洗器（或稀硝酸浸泡）清洗，观察喷雾是否呈均匀细雾；故障2：乙炔流量异常→排查：检查乙炔钢瓶压力、减压阀及管路是否漏气，调整流量至仪器推荐范围（如2-3L/min）；故障3：标准溶液失效→排查：重新配制不同浓度的铜标准溶液，绘制标准曲线，若线性恢复则说明原溶液污染或变质。第二章色谱分析类实验操作题2.1高效液相色谱法（HPLC）选择题1.反相HPLC中，流动相的pH值对样品保留时间影响显著，若分析弱酸性样品，应选择哪种pH调节策略？A.调至强酸性（pH<2）B.调至弱酸性（pH=3-5）C.调至中性（pH=7）D.调至弱碱性（pH=8-10）（答案：B，弱酸性样品在弱酸性流动相中以分子态为主，与反相柱（如C18）的疏水作用更强，保留时间稳定；强酸性易损伤硅胶基质色谱柱）2.HPLC开机前需检查的关键部件不包括？A.泵的排气阀状态B.进样针是否洁净C.柱温箱温度设置D.废液瓶液位（答案：B，进样针洁净度为进样前检查项，开机前需确保泵排气、柱温箱、废液瓶等系统状态正常）简答题1.简述HPLC中“柱平衡”的操作要点及判断平衡的方法。答：柱平衡是指用流动相持续冲洗色谱柱，使柱内固定相充分浸润、系统压力稳定的过程。操作要点：①开机后，设置流动相比例、流速（如1mL/min），打开泵；②平衡时间需足够（新柱或流动相变化时，通常需30min-2h）；③观察系统压力：当压力波动<0.1MPa/min，且连续10min稳定时，可认为柱平衡完成。实操分析题某HPLC分析中，主峰出现拖尾（峰形不对称，尾部延长），请分析原因并给出3种解决措施。原因1：色谱柱污染/柱效下降→措施：用低流速（0.2mL/min）、高比例水相（如100%水）反向冲洗色谱柱（需确认柱允许反向冲洗），或更换新柱；原因2：流动相pH不匹配→措施：调整流动相pH（如弱酸性样品调至pH=3-5），使样品分子态比例增加；原因3：进样量过大→措施：减少进样体积（如从20μL降至10μL），或稀释样品后重新进样。2.2气相色谱法（GC）选择题1.气相色谱中，热导池检测器（TCD）的工作原理基于？A.样品组分的光吸收特性B.组分与载气的热导率差异C.组分的电离特性D.组分的荧光发射（答案：B，TCD通过检测载气（如N₂、He）与样品组分的热导率差异产生信号）2.毛细管气相色谱柱的安装需注意“柱长超出进样口/检测器的长度”，其目的是？A.防止载气泄漏B.确保样品完全进入色谱柱C.避免死体积D.方便色谱柱固定（答案：C，柱端超出进样口石墨垫、检测器收集极的长度，可消除柱外死体积，提升分离效率）简答题1.为何GC分析前需对进样口隔垫定期更换？答：隔垫（如硅胶隔垫）在高温（进样口温度常>200℃）下会老化、碎裂，产生挥发性杂质（污染色谱柱和检测器），同时可能导致载气泄漏（影响保留时间和峰形）。定期（如每____次进样）更换隔垫，可避免背景干扰、保证进样系统气密性。实操分析题GC分析某有机溶剂混合物时，所有组分的保留时间均提前（比正常情况缩短），但峰形正常。请分析可能的原因及解决方法。原因1：载气流速过高→排查：检查载气钢瓶压力、流量计或电子流量控制（EPC）模块，调整流速至方法设定值（如1mL/min）；原因2：柱温箱温度过高→排查：确认柱温设置（如原方法为80℃，实际可能误设为100℃），重新设置并平衡柱温；原因3：色谱柱固定相流失→排查：若柱使用时间过长，固定相流失会导致柱效下降、保留能力减弱，需更换新色谱柱。第三章电化学分析类实验操作题3.1电位分析（离子选择性电极法）选择题1.氟离子选择性电极的敏感膜材料是？A.AgCl-Ag₂SB.LaF₃（掺杂Eu²⁺、Ca²⁺）C.石墨D.铂金（答案：B，LaF₃晶体对F⁻有选择性响应，掺杂离子可增加导电性）2.电位分析中，“总离子强度调节缓冲液（TISAB）”的核心作用不包括？A.调节溶液pHB.稳定离子强度C.消除共存离子干扰D.加速电极响应（答案：D，TISAB通过固定离子强度、调节pH、掩蔽干扰离子来保证测量准确性，不直接加速响应）简答题1.简述离子选择性电极的“活化”操作步骤及目的。答：活化目的是使电极敏感膜表面形成稳定的水化层，恢复响应性能（长期放置后膜表面干燥，需重新水化）。步骤：①取与待测离子浓度相近的标准溶液（如测F⁻时用10⁻³mol/LNaF溶液）；②将电极浸入溶液中，室温下放置30min-2h（新电极或长期未用的电极需更长时间）；③活化后用去离子水冲洗，即可用于测量。实操分析题用pH玻璃电极测定某未知溶液pH时，发现读数漂移（pH值持续变化）。请分析3种可能原因并给出解决措施。原因1：电极未充分活化→措施：按要求重新活化电极（浸泡在pH=7缓冲液中24h以上）；原因2：参比电极（如甘汞电极）内充液不足→措施：补充KCl饱和溶液，确保液接界畅通；原因3：溶液搅拌不均匀→措施：减慢搅拌速度（避免产生气泡附着电极表面），或改用磁力搅拌子（避免电极晃动）。3.2伏安分析（极谱/溶出伏安法）选择题1.溶出伏安法中，“富集阶段”的电位设置需满足？A.使待测离子在电极表面氧化B.使待测离子在电极表面还原并沉积C.使电极表面发生析氢反应D.使电极表面形成氧化膜（答案：B，富集阶段通过还原电位使金属离子沉积在工作电极（如Hg膜电极）表面，提高检测灵敏度）2.极谱分析中，“极大抑制剂”的作用是？A.消除充电电流B.抑制迁移电流C.消除极谱波的“极大”（峰形畸变）D.加速电极反应（答案：C，极大抑制剂（如动物胶、TritonX-100）可消除滴汞电极表面的对流扰动，使极谱波峰形规则）简答题1.为何溶出伏安法的“溶出阶段”电位扫描方向需与富集阶段相反？答：富集阶段（如还原富集）使待测离子以金属单质形式沉积在工作电极表面；溶出阶段需通过氧化电位扫描（与富集电位方向相反），使沉积的金属重新氧化为离子进入溶液，产生氧化电流信号。反向扫描可确保沉积的金属被完全氧化，形成可检测的溶出峰。实操分析题某溶出伏安实验中，溶出峰电流信号微弱且重现性差。请分析可能的原因及改进方法。原因1：富集时间不足→措施：延长富集时间（如从30s增至60s），使更多离子沉积；原因2：工作电极表面污染→措施：用金相砂纸打磨电极表面（如玻碳电极），或更换新的汞膜电极；原因3：溶液搅拌速度不均→措施：使用恒速搅拌器，确保富集过程中溶液流速稳定，避免沉积不均匀。第四章综合实操与故障排查题4.1多仪器联用操作某实验需分析某中药提取物中的黄酮类成分，要求同时获得“含量（定量）”和“结构（定性）”信息。请设计一套“HPLC-MS联用”的实验方案，涵盖样品前处理、仪器参数设置、数据分析要点。方案要点：1.样品前处理：取中药提取物，用甲醇超声提取30min，0.22μm有机滤膜过滤，稀释至合适浓度；2.HPLC条件：色谱柱（C18，250mm×4.6mm，5μm）；流动相（甲醇-0.1%甲酸水，梯度洗脱：0-10min30%→60%甲醇）；流速1mL/min；柱温30℃；进样量10μL；3.MS条件：离子源（ESI⁻，负离子模式）；扫描范围m/z____；毛细管电压3.5kV；干燥气温度350℃；4.数据分析：HPLC峰面积定量（外标法，用标准黄酮对照品）；MS质谱图与数据库（如NIST、中药成分数据库）比对，结合保留时间推断结构。4.2跨方法故障诊断某实验室多台仪器（HPLC、GC、原子吸收）同时出现“基线噪声大”问题，但单独运行某台仪器时噪声正常。请分析可能的系统性故障及排查步骤。分析：系统性故障可能为实验室供电系统干扰（如稳压电源失效、地线接触不良）或共用气源/水源污染。排查步骤：1.检查实验室总配电箱，确认稳压电源输出电压稳定（波动<±1%），地线接地电阻<4Ω；2.检查载气/流动相气源：GC载气钢瓶是否漏气（用肥皂水检测管路），HPLC流动相是否被微生物污染（观察溶液是否