(2025年)色谱分析基础知识试题及答案

(2025年)色谱分析基础知识试题及答案一、选择题（每题2分，共30分）1.以下色谱类型中，流动相为超临界流体的是（）A.气相色谱（GC）B.液相色谱（LC）C.超临界流体色谱（SFC）D.离子色谱（IC）2.气固色谱中，固定相的主要作用是（）A.溶解样品组分B.吸附样品组分C.与组分发生化学反应D.提供流动通道3.色谱图中，保留时间（tR）是指（）A.流动相流经色谱柱的时间B.组分从进样到柱后出现浓度极大值的时间C.不被固定相保留的组分的流出时间D.相邻两峰保留时间的差值4.塔板理论的核心假设是（）A.组分在两相中的分配瞬间达到平衡B.流动相流速对分离无影响C.色谱峰展宽仅由分子扩散引起D.固定相均匀且无缺陷5.分离度（R）的计算公式为（）A.R=2(tR2-tR1)/(W1+W2)B.R=(tR2-tR1)/(W1+W2)C.R=2(tR2-tR1)/(W1×W2)D.R=(tR2-tR1)/(W1×W2)6.火焰离子化检测器（FID）对以下哪类物质响应最敏感？（）A.无机气体B.含电负性原子的有机物C.烃类有机物D.金属离子7.高效液相色谱（HPLC）中，梯度洗脱的主要目的是（）A.提高柱效B.缩短分析时间C.改善复杂样品中各组分的分离D.降低流动相消耗8.范第姆特方程（H=A+B/u+Cu）中，B项代表（）A.涡流扩散项B.分子扩散项C.传质阻力项D.柱外效应项9.死时间（t0）可通过以下哪种物质测定？（）A.强保留组分B.不被固定相保留的物质C.与固定相反应的物质D.高沸点组分10.色谱峰展宽的主要原因是（）A.进样量过大B.柱外死体积C.柱内传质阻力D.检测器响应延迟11.以下检测器中，属于质量型检测器的是（）A.紫外检测器（UV）B.示差折光检测器（RID）C.火焰离子化检测器（FID）D.电导检测器（CD）12.气相色谱中，程序升温的适用场景是（）A.分析低沸点单一组分B.分析宽沸程多组分混合物C.提高固定相稳定性D.降低检测器噪声13.离子色谱（IC）分离的主要机制是（）A.吸附-脱附B.分配平衡C.离子交换D.尺寸排阻14.色谱图中，峰面积主要用于（）A.定性分析B.定量分析C.判断柱效D.计算保留指数15.以下固定相中，属于高效液相色谱反相色谱常用固定相的是（）A.硅胶（极性）B.C18键合硅胶（非极性）C.离子交换树脂D.凝胶二、填空题（每空1分，共20分）1.色谱法的基本原理是利用样品中各组分在固定相和流动相之间的________差异实现分离。2.气液色谱的固定相由________和________组成，其中起分离作用的是________。3.理论塔板数（n）的计算公式为________，其值越大，色谱柱的分离效能________。4.当分离度R=________时，两色谱峰达到基线分离（分离程度≥98%）。5.高效液相色谱常用的检测器除紫外-可见检测器外，还有________、________等（列举两种）。6.范第姆特方程中，A项（涡流扩散项）与________有关，降低填料粒径可________A项。7.死体积（V0）的计算公式为________（t0为死时间，F0为流动相流速）。8.离子色谱主要用于分离________化合物，其流动相通常为________。9.色谱图中，峰高或峰面积与组分的________成正比，是________分析的依据。10.气相色谱中，程序升温通过逐步________柱温，使不同沸点的组分依次流出，适用于________样品的分析。三、简答题（每题6分，共48分）1.简述气相色谱（GC）与液相色谱（LC）的主要区别（至少列出4点）。2.塔板理论的核心内容是什么？其主要优缺点有哪些？3.范第姆特方程中各参数的物理意义是什么？如何通过调整参数提高柱效？4.梯度洗脱在高效液相色谱中的作用是什么？适用于哪些类型的样品？5.检测器的性能指标主要包括哪些？简述火焰离子化检测器（FID）的工作原理。6.提高色谱分离度的主要方法有哪些？（从柱效、容量因子、选择性三方面说明）7.死时间（t0）和保留时间（tR）的定义是什么？它们在色谱定性分析中的作用是什么？8.色谱峰展宽的主要原因有哪些？如何减小峰展宽以提高分离效果？四、计算题（共22分）1.（6分）某色谱柱分离两组分，测得组分1的保留时间tR1=4.5min，半峰宽W1/2=0.25min；组分2的保留时间tR2=5.8min，半峰宽W1/2=0.30min。计算该色谱柱对两组分的平均理论塔板数（n）。2.（6分）已知某色谱柱的死时间t0=1.2min，组分A的保留时间tRA=6.5min，组分B的保留时间tRB=8.2min，两组分的峰底宽分别为WA=0.8min，WB=1.0min。计算：（1）组分A的容量因子kA；（2）两组分的分离度R。3.（5分）某检测器的噪声N=0.02mV，灵敏度S=500mV·mL/mg（质量型）。计算该检测器的检测限D（单位：mg/mL）。4.（5分）在某色谱条件下，组分X的调整保留时间tR’=12.6min，组分Y的调整保留时间tR’’=15.2min，计算两组分的相对保留值α（以X为基准）。答案一、选择题1.C2.B3.B4.A5.A6.C7.C8.B9.B10.C11.C12.B13.C14.B15.B二、填空题1.分配（或吸附、亲和）2.载体；固定液；固定液3.n=5.54(tR/W1/2)²（或n=16(tR/W)²）；越高4.1.55.荧光检测器（FLD）；蒸发光散射检测器（ELSD）（或示差折光检测器、质谱检测器等）6.填料粒径和填充均匀性；减小7.V0=t0×F08.离子型（或极性）；稀酸、稀碱或盐溶液9.浓度（或质量）；定量10.升高；宽沸程多组分三、简答题1.主要区别：（1）流动相：GC为气体（如N2、H2），LC为液体（如甲醇、水）；（2）固定相：GC为固体吸附剂或固定液涂渍载体，LC为键合硅胶、离子交换树脂等；（3）应用范围：GC适用于沸点<400℃、热稳定样品，LC适用于高沸点、热不稳定或大分子样品；（4）检测器：GC常用FID、ECD，LC常用UV、RID；（5）温度控制：GC需程序升温，LC通常在室温或恒温下运行。2.塔板理论核心：将色谱柱类比为精馏塔，假设组分在每块塔板的两相中瞬间达到分配平衡，通过塔板数（n）和塔板高度（H）衡量柱效。优点：解释了色谱峰的正态分布形状和柱效与保留时间、峰宽的关系；缺点：未考虑流动相流速、传质阻力等动力学因素，无法解释峰展宽的本质原因。3.范第姆特方程H=A+B/u+Cu中，A为涡流扩散项（与填料粒径、填充均匀性有关），B/u为分子扩散项（与组分在流动相中的扩散系数、流速u成反比），Cu为传质阻力项（与固定相厚度、组分在固定相中的扩散系数、流速u成正比）。提高柱效的方法：（1）减小填料粒径（降低A项）；（2）选择合适流速（u≈√(B/C)时H最小）；（3）降低固定液膜厚度（减小C项）；（4）使用低黏度流动相（降低传质阻力）。4.梯度洗脱作用：通过改变流动相的组成（如有机溶剂比例），逐渐增加洗脱强度，使不同保留强度的组分在合适的时间流出，提高分离度并缩短分析时间。适用于：（1）复杂样品（如生物大分子、天然产物提取物）；（2）组分保留值范围宽（k值差异大）的样品；（3）常规等度洗脱无法分离的样品。5.检测器性能指标：灵敏度（S，响应值与组分量的比值）、检测限（D，能检测的最小组分量）、线性范围（响应值与组分量呈线性关系的范围）、选择性（对特定类型组分的响应能力）、稳定性（基线噪声和漂移）。FID工作原理：含碳有机物在氢火焰中电离产生离子，离子在电场作用下形成微电流，电流大小与有机物含量成正比，通过放大后记录信号。6.提高分离度的方法：（1）增加柱效（n）：使用高效色谱柱（小粒径填料）、优化流速和温度；（2）调整容量因子（k）：改变固定相或流动相极性（如HPLC中调整有机相比例，GC中调整柱温），使k在2-10之间；（3）改善选择性（α）：选择对组分有不同亲和力的固定相（如GC中更换固定液极性，HPLC中选择C18或C8柱），或调整流动相pH、离子强度（离子色谱）。7.死时间（t0）：不被固定相保留的组分（如GC中的空气，LC中的溶剂）从进样到柱后出现峰最大值的时间；保留时间（tR）：组分从进样到柱后出现峰最大值的时间。定性作用：在相同色谱条件下，组分的保留时间（或调整保留时间tR’=tR-t0）是特征值，可通过与标准品保留时间对比进行定性。8.峰展宽主要原因：（1）柱内因素：涡流扩散（填料不均匀）、分子扩散（组分在流动相中纵向扩散）、传质阻力（组分在两相中分配平衡延迟）；（2）柱外因素：进样器死体积、连接管路体积、检测器死体积。减小峰展宽的方法：（1）使用小粒径、均匀填料的色谱柱；（2）优化流速（范第姆特方程最优流速）；（3）缩短柱外连接管路，减小死体积；（4）降低固定液膜厚度（GC）或固定相粒径（HPLC）。四、计算题1.理论塔板数n=5.54(tR/W1/2)²组分1：n1=5.54×(4.5/0.25)²=5.54×(18)²=5.54×324≈1795组分2：n2=5.54×(5.8/0.30)²=5.54×(19.33)²≈5.54×373.6≈2070平均n=(1795+2070)/2≈1