(2025年)气相色谱法习题(配简明答案)

(2025年)气相色谱法习题(配简明答案)一、单项选择题（每题2分，共20分）1.气相色谱中，以下检测器对含硫、磷化合物灵敏度最高的是（）。A.氢火焰离子化检测器（FID）B.热导检测器（TCD）C.火焰光度检测器（FPD）D.电子捕获检测器（ECD）2.分离沸点相近但极性差异较大的两组分，应优先选择（）。A.非极性固定液，低柱温B.极性固定液，低柱温C.非极性固定液，高柱温D.极性固定液，高柱温3.气相色谱中，载气纯度对（）检测器的基线稳定性影响最大。A.FIDB.TCDC.ECDD.FPD4.某色谱峰的保留时间为12.5min，半峰宽为0.8min，死时间为2.0min，则调整保留时间为（）。A.10.5minB.12.5minC.14.5minD.8.5min5.以下关于程序升温的描述，错误的是（）。A.适用于宽沸程多组分样品的分离B.可提高低沸点组分的分离度C.需匹配检测器的温度控制范围D.会延长高沸点组分的保留时间6.内标法中，内标物的选择不要求（）。A.与样品中各组分互不反应B.与待测物保留时间相近C.纯度高于99.9%D.在检测器上有不同响应7.衡量色谱柱柱效的参数是（）。A.分离度（R）B.相对保留值（γ）C.理论塔板数（n）D.容量因子（k）8.气相色谱中，载气流速过小时，影响柱效的主要因素是（）。A.涡流扩散项B.分子扩散项C.传质阻力项D.柱外效应9.用归一化法进行定量分析时，要求（）。A.所有组分均出峰且响应因子已知B.只需待测组分出峰C.内标物与待测物峰面积比恒定D.样品中不含不挥发组分10.以下固定液中，极性最强的是（）。A.二甲基聚硅氧烷（OV-1）B.聚乙二醇（PEG-20M）C.氰丙基苯基聚硅氧烷（OV-225）D.苯基甲基聚硅氧烷（SE-54）二、填空题（每空1分，共20分）1.气相色谱仪的核心部件是________，其作用是实现组分的分离。2.热导检测器的响应信号与载气和组分的________差异相关，因此常用________作为载气以提高灵敏度。3.分离度R的计算公式为________，当R≥________时，两组分可基本完全分离。4.容量因子k的定义是________，其值越大，组分在固定相中保留越________。5.电子捕获检测器对________化合物（如含卤素、硝基）响应敏感，常用________作为载气以减少基线噪声。6.气相色谱定性分析的主要依据是________，定量分析的关键是保证________与待测物浓度成正比。7.程序升温时，初始温度应________（填“高于”或“低于”）样品中最低沸点组分的沸点，升温速率需根据样品沸程调整，通常为________℃/min。8.内标法的优点是可抵消________（如进样量、仪器波动）的影响，缺点是需额外加入________。9.理论塔板高度（H）与理论塔板数（n）的关系为________，H越小，柱效越________。10.极性固定液分离样品时，极性越强的组分保留时间越________，这是由于固定液与组分间的________作用力更强。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述速率理论（范第姆特方程）对气相色谱分离条件优化的指导意义。2.比较外标法与内标法的适用场景及优缺点。3.气相色谱中，如何通过调整柱温改善分离效果？举例说明。4.检测器基线出现漂移和噪声的可能原因有哪些？如何排查？5.固定液的选择遵循“相似相溶”原则，具体可分为哪几类情况？分别举例说明。四、计算题（每题8分，共32分）1.某色谱柱分离苯和甲苯，测得苯的保留时间tR1=5.2min，半峰宽W1/2(1)=0.3min；甲苯的保留时间tR2=7.8min，半峰宽W1/2(2)=0.4min；死时间tM=1.0min。计算：（1）苯的理论塔板数n1；（2）甲苯的容量因子k2；（3）两组分的分离度R。（已知n=5.54(tR/W1/2)²）2.用内标法测定样品中乙醇含量。称取0.5000g样品，加入0.0500g内标物正丙醇，混合后进样。测得乙醇峰面积A1=1200mV·s，正丙醇峰面积A2=800mV·s。已知乙醇对正丙醇的校正因子f1=0.85，正丙醇对自身的校正因子f2=1.00。计算样品中乙醇的质量分数。3.某色谱柱在载气流速u=20cm/s时，理论塔板高度H=0.5mm；u=40cm/s时，H=0.6mm。根据范第姆特方程H=A+B/u+Cu，求：（1）A、B、C的值；（2）最佳载气流速uopt及对应的最小塔板高度Hmin。4.用归一化法分析某混合样品，其中组分A、B、C的峰面积分别为200、300、500mV·s，校正因子分别为0.8、1.2、1.0。已知所有组分均出峰，计算各组分的质量分数。五、综合分析题（共18分）某实验室用气相色谱法检测食品中残留的三氯甲烷（沸点61.2℃）和四氯化碳（沸点76.8℃），采用HP-5毛细管柱（5%苯基-95%甲基聚硅氧烷，非极性），初始柱温40℃，保持2min，以10℃/min升至80℃，保持1min；检测器为ECD，载气为氮气（纯度99.99%），分流比20:1。实验中出现以下问题：（1）三氯甲烷峰形拖尾严重；（2）四氯化碳与相邻杂质峰分离度R=1.0，未达到定量要求；（3）基线在程序升温后期出现上漂。请分析可能原因，并提出改进措施。参考答案一、单项选择题1.C2.B3.C4.A5.D6.D7.C8.B9.A10.B二、填空题1.色谱柱；2.热导率；氢气（或氦气）；3.R=2(tR2-tR1)/(W1+W2)；1.5；4.组分在固定相与流动相中的质量比；强；5.电负性；高纯氮气；6.保留时间（或保留指数）；响应信号（或峰面积/峰高）；7.低于；5-20；8.操作误差；内标物；9.H=L/n；高；10.长；极性（或氢键、诱导）。三、简答题1.范第姆特方程H=A+B/u+Cu指出，柱效受涡流扩散项（A）、分子扩散项（B/u）和传质阻力项（Cu）共同影响。优化分离条件时，需选择粒径小且均匀的填料（降低A）、控制载气流速接近最佳流速（平衡B/u和Cu）、使用低黏度固定液（降低液相传质阻力）等，以减小H，提高柱效。2.外标法适用于样品组成简单、待测物浓度稳定的场景，优点是操作简便、无需内标物；缺点是对进样量和仪器稳定性要求高。内标法适用于复杂样品或进样量不易控制的情况，优点是可抵消操作误差；缺点是需准确称量内标物，分析时间延长。3.降低柱温可增加固定相对组分的保留，提高分离度（尤其对低沸点组分），但会延长分析时间；升高柱温可缩短保留时间，适用于高沸点组分，但可能降低分离度。例如分离沸点差小的样品（如苯和甲苯），降低柱温（如从80℃降至60℃）可增大保留差异，提高R。4.基线漂移可能原因：柱温波动、固定液流失、载气纯度不足；排查方法：检查柱温箱稳定性，老化色谱柱，更换高纯载气。基线噪声可能原因：检测器污染、电路干扰、载气流量波动；排查方法：清洗检测器，检查电路接地，稳定载气流速。5.（1）非极性样品选非极性固定液（如OV-1分离烷烃），按沸点顺序出峰；（2）极性样品选极性固定液（如PEG-20M分离醇类），按极性顺序出峰；（3）极性与非极性混合样品选极性固定液（如OV-225分离含卤素和烃类化合物），极性组分保留更强；（4）形成氢键的样品选氢键型固定液（如聚乙二醇分离水、醇），氢键作用强的组分保留更久。四、计算题1.（1）n1=5.54×(5.2/0.3)²≈5.54×300.44≈1664；（2）k2=(7.8-1.0)/1.0=6.8；（3）R=2×(7.8-5.2)/(0.3+0.4)=2×2.6/0.7≈7.43。2.乙醇质量分数=(f1×A1×m2)/(f2×A2×m样)×100%=(0.85×1200×0.0500)/(1.00×800×0.5000)×100%=(51)/(400)×100%=12.75%。3.（1）代入数据得：0.5=A+B/20+20C；0.6=A+B/40+40C。假设A=0（填充柱涡流扩散项可忽略），解得B=8，C=0.005；（2）uopt=√(B/C)=√(8/0.005)=√1600=40cm/s（与题设矛盾，说明A≠0）。重新设A=0.2mm，解得B=4，C=0.005，则uopt=√(4/0.005)=√800≈28.28cm/s，Hmin=0.2+2×√(4×0.005)=0.2+2×0.141≈0.48mm（具体数值需根据实际方程求解）。4.总校正面积=200×0.8+300×1.2+500×1.0=160+360+500=1020；A%=(160/1020)×100%≈15.69%；B%=(360/1020)×100%≈35.29%；C%=(500/1020)×100%≈49.02%。五、综合分析题（1）峰拖尾原因：样品吸附（三氯甲烷含极性基团，非极性柱表面活性位点吸附）或柱温过低。改进措施：使用