仪器分析复习题库

仪器分析复习题

名词解释：

1.保留时间：tR指被测组分从进样到出现色谱峰值极大值所需的时间。

2.死时间：tm指不与固定相作用的惰性组分（如空气）的保留时间。

3.分离度：相邻两峰的保留值之差与其平均峰宽的比值

4.分配系数：在一定温度、压力下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度之比

5.分配比：在一定温度、压力下，组分在两相间分配达到平衡时的分配量之比

6.分子荧光：利用某些物质分子受光照射时所发生的荧光的特性和强度，进行物质的定性分

析或定量分析的方法。

7.超临界流体：纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化。

8.离子选择性电极：离子选择性电极是一种电化学传感器，它是由对溶液中某种特定离子具

有选择性响应的敏感膜及其他辅助部分组成，所以又称为膜电极。

9.质量分析器：质量分析器是质谱仪的重要组成部件，位于离子源和检测器之间，依据不同

方式将离子源中生成的样品离子按质荷比m/z的大小分开。

10.正相色谱：固定相的极性大于流动相的极性，就称为正相色谱

11.反相色谱：流动相极性大于固定相极性的情况，称为反相色谱

12.锐线光源：发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源。锐线光源发射线半宽度很小，并且

发射线与吸收线中心频率一致

13.红移：光谱的谱线朝红端移动了一段距离，即波长变长、频率降低

14.蓝移：光谱的谱线朝蓝端移动了一段距离，即波长变短、频率升高

第一章紫外可见

一、紫外光光可见光范围？

答：可见光区范围380~780nm，紫外光区范围200~380nm，紫外－可见吸收光谱应用范围200~800nm。

二、紫外光的定量基础？

答：朗伯－比尔定律。即A=lg(1/T)=Kbc

A为吸光度,T为透射比,是透射光强度比上入射光强度 K为摩尔吸收系数.它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关.c为吸光物质的浓度 b为吸收层厚度

三、紫外-可见光谱仪的结构？

答：1.光源：目的提供入射光，使待测分子产生吸收

可见光源:钨灯、卤钨灯紫外光源:氢灯、氘灯

2.单色器：目的将复合光分散成单色光

入射狭缝，色散原件（棱镜和光栅），出射狭缝，透镜系统

3.吸收池（比色皿）：盛放溶液

可见光：玻璃和石英紫外光：石英（玻璃会吸收紫外光）

4.检测器：①光电池?硅光电池（500-600nm）和硒光电池(250-750)nm

②光电管?蓝敏和红敏（灵敏度高，光敏范围广，不易疲劳)

③光电倍增管（紫外-可见分光光度计广泛使用）

④二极管阵列检测器

5.数据处理及记录装置

四、紫外吸光光度法吸光度范围（A=0.2-0.8）最好，若不在此范围应如何办

答：改变溶液浓度和改变吸收池厚度

五、紫外吸收光谱法怎样选择吸收溶液？

1.应能溶解所有类型的化合物

2.不易燃烧且无毒

3.在全波长区透明（水是最经济透光率最好的溶剂，但对多数非极性样品不适用）

六、极性大小的比较

影响紫外-可见光谱的因素：溶剂的影响

极性：水>甲醇>乙醇>丙酮>正丁醇>乙酸乙酯>乙醚>氯仿>二氯甲烷>苯>四氯化碳>己烷>石油醚第二章、原子吸收原子荧光

一、原子光谱和分子光谱的区别？

答：原子光谱为线状光谱分子光谱为带状光谱

（分子光谱与原子光谱的主要区别在于表现形式为带光谱。原子光谱是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，其表现形式为线光谱。）

二、原子吸收光谱法中影响谱带变宽的因素有哪些？主要的是？

（1）自然宽度

（2）多普勒变宽（热变宽）ΔvD

（3）压力变宽（劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽）ΔV

（4）场致变宽

通常,多普勒变宽（热变宽）ΔvD为引起谱线变宽的主要原因。

三、原子吸收光谱法的光源是？

答：空心阴极灯

四、原子吸收光谱法的两大类，各用什么气体？

1.火焰原子化法：乙炔、氢气

2.石墨炉原子化法：高纯氩

五、比较原子吸收光谱法与紫外可见的异同点？

1、相同点:①都是依据样品对入射光的吸收进行测量的。

②两种方法都遵循朗伯—比尔定律。

③就设备而言，均由四大部分组成，即光源、单色器、吸收池（或原子化器）、检测器。

2、不同点：①吸收物质的状态不同。

紫外可见光谱：溶液中分子、离子、宽带分子光谱，可以使用连续光源。

原子吸收光谱：基态原子蒸气，窄带原子光谱，必须使用锐线光源。

②单色器与吸收池位置不同。

紫外可见：光源→单色器→比色皿。原子吸收：光源→原子化器→单色器。

六、原子吸收光谱法对光源的要求是什么？

答：作用：能发射原子吸收所需的足够尖锐的特征谱线（锐线）

要求：（1）发射线与吸收线波长一致；

（2）发射线半宽小于吸收线半宽

（3）辐射光强度大，光谱纯度高，稳定性好。

七、原子吸收光谱法与原子荧光的区别与联系（展开重点）

1、原子荧光分析方法

气态自由原子吸收光源的特征辐射后，原子的外层电子跃迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出与原激发波长相同或不同的发射即为原子荧光。原子荧光是光致发光，也是二次发光。当激发光源停止照射之后，再发射过程立即停止。

2、原子吸收分析方法

基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。

1、原子吸收

光源：光源的功能是发射被测元素的特征共振辐射。多用空心阴极灯等锐线光源。

原子化器：原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸发和原子化。在原子吸收光谱分析中，试样中被测元素的原子化是整个分析过程的关键环节。最常用有两种:一种是火焰原子化法;另一种是非火焰原子化法，其中应用最广的是石墨炉电热原子化法。

分光器：分光器由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件组成，其作用是将所需要的共振吸收线分离出来。分光器的关键部件是色散元件，商品仪器都是使用光栅。

检测系统：广泛使用的检测器是光电倍增管，一些仪器也采用CCD作为检测器。

2、原子荧光

光源：可用锐线光源或连续光源。激光和ICP是最好的光源

原子化器：与原子吸收光度计相同。但所用的火焰与AAS的不同。

分光系统：非色散型用透镜。

检测器：色散型荧光仪用光电倍增管；非色散型用日盲光电管。

八、氘灯的辐射强度比氢灯强多少倍？（3-5倍）

第三章、电化学

一、电化学分析法主要包括哪些方法

①习惯分类:电导分析法、电位分析法、电解(电重量)分析法、库仑分析法、伏安分析法、极谱分析法。

②按IUPAC的推荐分为三类:不涉及双电层，也不涉及电极反应，电导分析。涉及双电层，但不涉及电极反应，表面张力。涉及电极反应，电解、库仑、极谱、伏安分析等

二、常用的参比电极有哪些

答：标准氢电极、甘汞电极、银－氯化银电极、双液接参比电极。

三、电导电极的两大类，什么时候用光亮电极

答：光亮电极、铂黑电极。一般在电导率低于10us/cm时用光亮电极，在10us/cm~104us/cm 时用铂黑电极。

四、4种跃迁，那种跃迁需要的能量大

答：σ→σ*跃迁（所需能量大）,n→σ*跃迁,π→π*跃迁,n→π*跃迁

第四章、色谱法

一、色谱法最早实验的人是（茨维特）

二、色谱法固定相两大类是（状态分），担体分为哪两大类

1.气相色谱（气固色谱、气液色谱）；液相色谱（液液色谱、液固色谱）

2.常用担体分硅藻土型和非硅藻土型两大类，目前多使用硅藻土型担体。

三、气相色谱检测器有哪些（常用的）

1、氢火焰离子化检测器（FID）用于微量有机物分析

2、热导检测器（TCD）用于常量、半微量分析,有机、无机物均有响应

3、电子捕获检测器（ECD）用于有机氯农药残留分析

4、火焰光度检测器（FPD）用于有机硫，有机磷农药残留量的分析

四、影响色谱分离度的因素有哪些，如何选择分离条件

1.柱效因子n:增加塔板数或减小塔板高度H提高分离度R的有效途径

2.选择因子α:选择因子作为柱选择性的量度，增大选择因子，能显著提高分离度（增大选

择因子的有效方法是选用合适的固定相或流动相，使各组分分配系数有较大差别)

3.容量因子k:k最佳范围是2﹤k﹤7,此时分离度好

五、从色谱图（色谱流出曲线）上可得到的信息

答：基线、峰高和峰面积、保留值、区域宽度

六、气相色谱法和液相色谱法的区别与联系

1.流动相不同：在液相色谱中以液体代替气相色谱中的气体作为流动相

流动相：LC：液体，会与样品发生相互作用,高压泵

GC：气体（载气），与样品呈惰性，高压載气

分析对象：LC：适合分子量较大、难气化、不易挥发或对热敏感的物质、离子型化合物及高聚物的分离分析，大约占有机物的70～80%。

GC：对高沸点化合物、非挥发性物质、热不稳定化合物、离子型化合物及高聚物的分离、分析较为困难。

2.条件不同：液相色谱所用的仪器设备和操作条件也与气相色谱不同

固定相：LC：种类较少，仅十几种，分离选择性在很大程度上要通过选用不同的流动相来改变。GC：种类较多，数百种，分离选择性主要通过选用不同的固定相来改变

3.分离温度：LC：通常在室温下操作，较低的温度，一般有利于色谱分离条件的选择

GC：一般在高于室温下分离，最高可达300～400℃左右。

七、气相色谱法定性和定量的方法有哪些（各方法的条件）

1.定性：纯物质对照法（比较保留值定性法、加入纯物质定性法、双柱定性法、）、利用文献保留数据定性法（相对保留值定性法、保留指数定性法）、利用检测器的选择性定性

2.定量：归一化法、内标法和标注曲线法（外标法）

3.①使用归一法应满足的条件：试样中所有成分都能出峰。

②使用内标法应满足的条件：样品中某些组分不能出峰或者只需求出样品中部分组分的百分含量，试样中不含内标物，内标物能与样品互溶但不发生化学反应，内标物的物理化学性质与待测组分相似，内标物在待测组分附近出峰且分离完全，加入合适量的内标物，内标物峰面积与待测组分相差不大。

八、速率方程各项的含义

H=A+B/μ+Cμ（其中H为塔板高度,A为涡流扩散系数,B为纵向扩散系数,C为传质阻抗系数,μ为流动相流速.）

九、衡量色谱柱效能的总指标是塔板高度和塔板数

十、对色谱峰形无影响的因素是（增高载气流速）

十一、仪器分析中主要系统参数有哪些（检测限，噪声，线性范围，等，）

十二、引起选择因子变化的因素是（固定液种类和性质）

网络学习空间（作业）

5.原子吸收、原子发射、原子荧光三种分析方法及仪器的异同点？

1.简述气相色谱仪的结构及各部件功能？

气相色谱仪分为气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录系统、温控系统。

(1)气路系统是一个连续运行的密闭管路系统，携带样品通过色谱柱，提供样品在柱中运行的动力，但不参与样品分离过程。

(2)进样系统 以适当的方式引入样品，并使样品瞬间汽化。

(3)分离系统分为控温箱和色谱柱，控温箱内放置色谱柱，并提供精确的温度保障， 样品在色谱柱得到所需要的分离。

(4)检测系统将经过色谱柱分离的样品组分，按其特性和含量转变成易于记录的电信号进行检测。

(5)记录系统记录并处理由检测系统输入的信号，显示色谱分析结果。

(6)温控系统控制并显示汽化室、色谱柱柱箱、检测器及辅助部分的温度。

不同

原子吸收 原子发射 原子荧光 原理

吸收光谱，基态原子吸收特征谱线，产生吸收光谱 发射光谱，基态原子在一定条件下受激发后，发射特征谱线。 发射光谱，基态原子吸收光能被激发，在跃迁到基态，同时发射特征谱线。 光源

锐线光源（空心阴极灯） 激发光源（直流电弧，交流电弧，高压火花ICP ） 高强度空心阴极灯和无极放电灯 激发方式 原子化系统

激发光源 原子化系统 组成部件 光源，原子化器，单

色器，检测器 光源，分光系统，检测器系统 光源，单色器，原子化器，单色器，检测器 排列顺序

所有部件排成直线 所有部件排成直线 光源与检测器垂直线 应用 微量元素定量（化工，水土，生物，环境） 元素定性，定量，半定量（冶金，采矿） 元素定性，微量，痕量元素定

量（超纯物）

局限性 只能用于确定元素的组成与含量，不能给出物质分子结构，价态和状态等 信息；不能用于分析

有机物和一些非金属

元素

测每一种元素要用专用的灯；难熔元素，非金属元素测定困难；不能同时

多元素

散射光影响较严重，在一定程

度上限制了该法的普及和发

展；测定元素不多(14种) 相同点 原子吸收、原子发射、原子荧光

光谱类型 都是原子光谱(线光谱) 应用 都是进行元素分析

2.总结紫外分光光度法和可见分光光度法的异同？

3.紫外可见光度法定量分析中，标准系列溶液的测定需要从低浓度依次到高浓度测定，为什么？

①所配置的标准溶液是浓度小于0.01mol/L 的稀溶液，若测定从高浓度向低浓度测定，造成溶液吸收光的量误差过大；若测定从低浓度到高浓度，会减小误差。

②从高浓度到低浓度测定，可能数据会超出使用范围；

③避免仪器出现“记忆效应”影响以后使用。

4.①分离度：对难分离物质来说，在同一根色谱柱上能否得到分离，取决于难分离物质对在固定相中分配系数的差异。

②程序升温：是指色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时间线性或非线性逐渐升高，使柱温与组分的沸点相互对应，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。各组分的保留值可用色谱峰最高处的相应温度即保留温度表示。

总试题

一、单顶选择题（每题 1 分，共 30 分）

1、由于对气相色谱法作出杰出贡献而在 1952 年获得诺贝尔奖金的科学家 是（ C ）

A 、茨维特

B 、瓦尔西

C 、马丁

D 、海洛夫斯基

2、只要柱温、固定性质不变，即使柱径、柱长、填充情况及流动相流速有 所变化，衡量色谱柱对被分离组分保留能力的参数保持不变的是（ C ）

A 、保留值

B 、调整保留值

C 、相对保留值

D 、分配比（或分配容量）

3、提高柱温会使各组分的分配系数 K 值：（B ）

A 、增大

B 、变小

C 、视组分性质而增大或变小

D 、呈非线变化

4、气液色谱柱中，与分离程度无关的因素是（B ）

A 、增加柱长

B 、改变更灵敏的检测器

C 、较慢地加样

D 、改变固定淮的化学性质

5、对原子吸收分光光度分析出重大贡献，解决了测定原子吸收的困难，建 立了才子吸收光谱分析法的科学家是（ C ）

A 、RunrceR （本生）

B 、Wollarten （伍朗斯顿）

C 、WalshA （瓦尔西 ）

D 、KirchhoffG （克希荷夫）

可见分光光度法 紫外分光光度法 定义

基于物质对可见光的吸收而对物质进行定性和定量分析的一类方法 基于物质对紫外光的吸收而对物质进行定性和定量分析的一类方法 仪器

400-780nm,钨灯,玻璃吸收池 200-400nm,氘灯,石英吸收池 条件

有色溶液；显色剂；控制PH;绘制吸收曲线,选择最大波长减小干扰;合适的参比液 绘制吸收曲线,选择最大波长； 合适的参比液 应用 一般作为无机物、有机物的定量分析

是否存在共扼结构以及苯环的定性判断依据；有机物的定量分析 异 同

1.光源不同：可见400-780nm,钨灯、卤钨灯；紫外200-400nm,氘灯、氢灯

2.吸收池不同：可见：玻璃、石英；紫外：石英

3.条件、应用范围不同：可见：测有色溶液吸光度，一般作为无机物、有机物的定量分析；紫外：紫外及近红外有吸收的物质的吸光度，是否存在共扼结构以及苯环的定性判断依据；有机物的定量分析

1.原理一致:定量分析的依据是朗伯-比尔定律

2.仪器都有4个主要部件：

光源、单色器、吸收池、检测器

6、在原子吸收分析中，影响谱线宽度的最主要因素是（ A）

A、热变宽 B 、压力变宽 C、场致变宽 D、自吸变宽

7、原子吸收光谱法最常用的光源是（D ）

A、氢灯 B 、火焰 C、电弧 D、空心阴极灯

8、下列可提高元素的原子化效率的方法是（D ）

A、加快喷雾速度 B 、降低火焰温度

C、待测溶液中加入消电离剂

D、用石墨管原子化器代火焰原子化器

9、饱和甘汞电极是常用的参比电极，当有微弱电流通过饱和甘汞电极时，其电极电位（D ）

A、变大 B 、变小 C、为零 D、不变

10、作为指示电极，其电位与被测离子浓度的关系是（D ）

A、与浓度的对数成正比 B 、与浓度成正比 C、与浓度无关 D、符合能斯特方程的关系

11、人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范围是（ A）

A、400-780nm B 、200-400nm C、200-600nm D、400-700nm

12、用紫外—可见分子吸收光谱进行定性分析的依据不包括（D ）

A、吸收峰的数目 B 、吸收峰的形状 C、吸收峰的位置 D、最大波长处

13、原子发射光谱分析法中，内标法主要解决了（A ）

A、光源的不稳定性对方法准确度的影响 B 、提高了光源的温度

C、提高了方法的选择性

D、提高了光源的原子化效率

14、离子选择性电极的响应时间是指参比电极和指示电极接触试液直到电极电位与稳定电极电位相差所用的时间（A ）

A、1mV B 、2mV C、3mV D、4mV

15、在经典极谱分析中，可逆波的扩散电流 id 与汞柱高度 h 的关系为（A）

A、id∝h1/2 B 、id∝h C、id∝h2 D、id 与 h 无关

二、填空题（20 分，每空 1 分）

1、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时间称为（死时间）。

２、气相色谱法的基本过程是往气化室进样，气化的试样经（色谱柱）分离，然后各组分依次流经（检测器），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。

３、在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间的分配达到平衡，随柱温柱压变小，与固定相及流动相体积无关的是（分配系数）。如果既随柱温、柱压变化，又随固定相和流动相的体积变化，则是（容量因子）。

４、PH 玻璃电极膜电位的产生的由于 H+在膜和溶液之间进行（迁移交换）的结果。膜电位与待测溶液 PH 呈（线性）关系，使节用离子选择性电极，某种离子的干扰程度常用（选择系数、选择比）来表示。

５、电位滴定分析中，当用 EDTA 标准溶液滴定变价离子（如

Fe3+/Fe2+,Cu2+/Cu+）,可选用（铂电极）为指示电极。滴定曲线上二级微商等于（零）处为滴定终点。

６、库仑分析的必要条件是电流效率为（ 100% ）。

７、按照极化产生的原因可把极化分为（浓度、极差、）和（电化学极化）。

８、棱镜摄谱仪是利用棱镜对不同波长光的（折射率、）不同进行分光的；光栅摄谱信是利用光的（衍射）现象进行分类的。

９、原子吸收就谱分析中，校正背景的方法有（双线校正法）、（氘灯校正法）和（塞曼效应校正法）。

１０、影响谱线变宽的诸因素中，对于温度１０００－３０００K，外界气体压力约１′105Pa 时，吸收线轮廓主要是受（多普勒变宽）和（压力变宽）宽度的影响。

三、简答题（20 分）

1、直流极谱法中的残余电流的原因是什么？它对极谱分析有什么影响？（5 分）

原因：由于溶液中存在微量易在滴定汞电极上还原的杂质所致；由于存在电容电流所致影响：对于微量组分的测量发生困难，影响方法的灵敏度。

2、试从原理和仪器上比较原子吸收分光光度法和紫外可见分光光度法的异同点。（5 分）相同点：（1）均属于光吸收分析方法，且符合比尔定律

（2）仪器装置均由四部分组成（光源、试样器、单色器、检测及读数系统）

不同点：（1）光源不同。分光光度法是分子吸收（宽带吸收），采用连续光源，原子吸收是锐线吸收（窄带吸收），采用锐线光源

（2）吸收池不同，且排列位置不同。分光光度法吸收池是比色皿，置于单色器之后，原子吸收法则为原子化器，置于单色器之前。

3、原子吸收光谱分析中为什么要用锐线光源？（5 分）

原子吸收法的定量依据是比尔定律，而比尔定律只适应于单色光，并且只有当光源的宽带比吸收峰的宽度窄时，吸收光和浓度的线性关系才成立。然而即使使用一个质量很好的单色器，其所提供的有效宽带也更明显大于原子吸收线的宽度。若采用连续光源的单色器分光的方法测定原子吸收则不可避免的出现非线性校正曲子线，且灵敏度也很低。故原子吸收光谱分析中要用锐线光源。

4、原子发射光就业分析所用仪器由哪几部分组成，其主要作用是什么？（5 分）

①原子发射光谱分所用仪器装置通常包括光源、光谱仪和检测器三部分组成。

②光源作用是提供能源，使物质蒸发和激发。

③光谱仪作用是把复合光分解为单色光，即起分解作用。

④检测器是进行光谱信号检测，常用检测方法有摄谱法和光电法。摄谱法是用感光板记录光谱信号，光电法是用光电管增管等电子元件检测光谱信号。

四、计算题

2、已知物质 A 和 B 在一根 30.00cm 长的柱子上的调整保留时间分别为 16.40min 和

17.63min。峰的底宽分别为 1.11min 和 1.21min。计算：（1）柱的分离度（2）柱的平均塔板数（3）达到 1.5 分离度所需柱的长度。

答1.06 3445 60cm

气相色谱分析法习题

二、选择题

1.在气相色谱分析中, 用于定性分析的参数是 (A )

A 保留值

B 峰面积

C 分离度

D 半峰宽

2.在气相色谱分析中, 用于定量分析的参数是 (D )

A 保留时间

B 保留体积

C 半峰宽

D 峰面积

3.良好的气-液色谱固定液为 ( D)

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分离能力

D A、B 和 C

4.使用热导池检测器时, 应选用下列哪种气体作载气, 其效果最好？ (A )

A H2

B He

C Ar

D N2

5.试指出下列说法中, 哪一个不正确? 气相色谱法常用的载气是 (C )

A 氢气

B 氮气

C 氧气

D 氦气

6.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时 ( B)

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

7.在气-液色谱分析中, 良好的载体为 ( D)

A 粒度适宜、均匀, 表面积大

B 表面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 A、B 和 C

8.热导池检测器是一种 (A )

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, 选用下列哪种气体作载气最合适？ (D )

A H2

B He

C Ar

D N2

10.下列因素中,对色谱分离效率最有影响的是 ( A)

A 柱温

B 载气的种类

C 柱压

D 固定液膜厚度

11．气 液色谱中，保留值实际上反映的物质分子间的相互作用力是: C

A.组分和载气；

B.载气和固定液；

C.组分和固定液；

D.组分和载体、固定液

12．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，则:A

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13．根据范姆特方程，色谱峰扩张、板高增加的主要原因是: A

A.当 u 较小时，分子扩散项；

B. 当 u 较小时，涡流扩散项；

C. 当 u 比较小时，传质阻力项；

D. 当 u 较大时，分子扩散项

14．如果试样中组分的沸点范围很宽，分离不理想，可采取的措施为: C

A.选择合适的固定相；

B.采用最佳载气线速；

C.程序升温；

D.降低柱温

15．要使相对保留值增加，可以采取的措施是: B

A.采用最佳线速；

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

三、填空题

1．在一定操作条件下，组分在固定相和流动相之间的分配达到平衡时的浓度比，称为分配系数。

2．为了描述色谱柱效能的指标，人们采用了塔板理论。

3．在线速度较低时，分子扩散项是引起色谱峰扩展的主要因素，此时宜采用相对分子量大的气体作载气，以提高柱效。

4．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死时间。

5．气相色谱分析的基本过程是往气化室进样，气化的试样经色谱柱分离，然后各组分依次

流经检测器,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。

6．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达到的平衡，随柱温柱压变化，

而与固定相及流动相体积无关的是分配系数。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，则是容量因子。

7．描述色谱柱效能的指标是理论塔板数，柱的总分离效能指标是分离度。

8．气相色谱的仪器一般由气路系统、进样系统、分离系统、温度控制系统、检测和记录系统组成

9．分配比又叫容量因子或容量比，是指在一定温度和压力下当两相间达到分配平衡时，被分析组分在固定相和流动相中质量比。。

10．气相色谱的浓度型检测器有TCD，ECD；质量型检测器有FID，FPD；其中 TCD 使用氢气或者氦气气体时灵敏度较高；FID 对大多有机物的测定灵敏度较高；ECD 只对有电负性的物质有响应；之所以有浓度型和质量型检测器的区别，主要是由于前者对载气有响应，而后者没有。

四、正误判断

1．试样中各组分能够被相互分离的基础是各组分具有不同的热导系数。（×）

2．组分的分配系数越大，表示其保留时间越长。（√）

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及提高柱效的途径。（√）

5．在载气流速比较高时，分子扩散成为影响柱效的主要因素。（×）

6．分离温度提高，保留时间缩短，峰面积不变。（√）

7．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。（×）

8．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。（×）

9．组分在流动相和固定相两相间分配系数的不同及两相的相对运动构成了色谱分离的基础。（√）

10．气液色谱分离机理是基于组分在两相间反复多次的吸附与脱附，气固色谱分离是基于组分在两相间反复多次的分配。（×）

11．色谱柱理论塔板数 n 与保留时间的平方成正比，组分的保留时间越长，色谱柱理论塔板数越大， t R 值越大，分离效率越高。（×）

12．在色谱分离过程中，单位柱长内，组分在两相向的分配次数越多，分离效果越好。（√）13．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。（×）

14．检测器性能好坏将对组分分离度产生直接影响。（×）

15．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。（√）16．采用相对分子质量大的气体作为载气，有利于降低分子扩散，提高柱效，但热导检测器灵敏度较低。（√）

17．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。（×）18．柱效随载气流速的增加而增加。（×）

19．速率理论方程式的一阶导数等于零时的流速为最佳流速。（√）

20．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速率理论中的分子扩散项增大，使柱效降低。（√）

21．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。（√）22．色谱的塔板理论提出了衡量色谱柱效能的指标，速率理论则指出了影响柱效的因素。（√）23．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。（√）24．色谱分离时，增加柱温，组分的保留时间缩短，色谱峰的峰高变低，峰宽变大，但峰面积保持不变。（×）

25．控制载气流速是调节分离度的重要手段，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。（×）

26．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。（×）

27．当用苯测定某分离柱的柱效能时，结果表明该柱有很高的柱效，用其分离混合醇试样时，一定能分离完全。（×）

28．当用一支极性色谱柱分离某烃类混合物时，经多次重复分析，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。（×）

29．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。（√）

30．色谱内标法对进样量和进样重复性没有要求，但要求选择合适的内标物和准确配制试样。（√）

31．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。（√）

32．FID 检测器对所有的化合物均有响应，故属于广谱型检测器。（×）

33．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。（√）

34．毛细管气相色谱分离复杂试样时，通常采用程序升温的方法来改善分离效果。（√）35．毛细管色谱的色谱柱前需要采取分流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。（√）

一、简答题

1．简要说明气相色谱分析的基本原理

答：借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。

气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。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、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。

2．气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用?

答：气路系统、进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统．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．当下列参数改变时： (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及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．当下列参数改变时：(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?

答：k=K/β ，而 β= 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：（1）不变化，（2）增加，（3）不改变， （4）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 equation)来解释，同时考虑流速的影响，选择最佳载气流速。（1）选择流动相最佳流速。（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),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。在使最难分离组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。（4）固定液用量：担体表面积越大，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：担体表面积要大，表面和孔径均匀。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 0.1~5uL,气体试样 0.1~10mL. （7）气化温度：气化温度要高于柱温 30 -70℃。

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?

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，因而引起色谱的扩张。由于 A=2λdp ，表明A 与填充物的平均颗粒直径 dp 的大小和填充的不均匀性λ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 ( 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=2rDg r 是因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数 ( 弯曲因子 ) ， D g 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 与组分及载气的性质有关：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表面的过程，在这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。这种过程若进行缓慢，表示气相传质阻力大，就引起色谱峰扩张。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内部，并发生质量交换，达到分配平衡，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，这也造成峰形的扩张。对于填充柱，气相传质项数值小，可以忽略。由上述讨论可见，范弟姆特方程式对于分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、峰扩张的影响。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，塔板高度 H 最小（H 最小）。此时柱效最高。该点所对应的流速即为最佳流速 u 最佳，即 H 最小可由速率方程微分求得：则：所以：当流速较小时，分子扩散（B 项）就成为色谱峰扩张的主要因素，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)保留时间延长,峰形变宽 (2)保留时间缩短,峰形变窄 (3)保留时间延长,峰形变宽 (4)保留时间缩短,峰形变窄

8．为什么可用分离度 R 作为色谱柱的总分离效能指标?

答：分离度同时体现了选择性与柱效能，即热力学因素和动力学因素，将实现分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分离的可能性?为什么?

答：不能，有效塔板数仅表示柱效能的高低，柱分离能力发挥程度的标志，而分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．对担体和固定液的要求分别是什么?

答：对担体的要求； (1)表面化学惰性,即表面没有吸附性或吸附性很弱,更不能与被测物质起化学反应. (2)多孔性,即表面积大,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,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 目及 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,以避免流失 (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,否则,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分离能力. (5)化学稳定性好,不与被测物质起化学反应. 担体的表面积越大,固定液的含量可以越高.

11．试述“相似相溶”原理应用于固定液选择的合理性及其存在的问题。

解：样品混合物能否在色谱上实现分离，主要取决于组分与两相亲和力的差别，及固定液的性质。组分与固定液性质越相近，分子间相互作用力越强。根据此规律： (1)分离非极性物质一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序先后流出色谱柱，沸点低的先出峰，沸点高的后出峰。 (2)分离极性物质，选用极性固定液，这时试样中各组分主要按极性顺序分离，极性小的先流出色谱柱，极性大的后流出色谱柱。 (3)分离非极性和极性混合物时，一般选用极性固定液，这时非极性组分先出峰，极性组分(或易被极化的组分)后出峰。 (4)对于能形成氢键的试样、如醉、酚、胺和水等的分离。一般选择极性的或是氢键型的固定液，这时试样中各组分按与固定液分子间形成氢键的能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。 (5)对于复杂的难分离的物质可以用两种或两种以上的混合固定液。以上讨论的仅是对固定液的大致的选择原则，应用时有一定的局限性。事实上在色谱柱中的作用是较复杂的，因此固定液酌选择应主要靠实践。

12．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：热导池作为检测器是基于不同的物质具有不同的导热系数。当电流通过钨丝时、钨丝被加热到一定温度，钨丝的电阻值也就增加到一定位(一般金属丝的电阻值随温度升高而增加)。在未进试样时，通过热导池两个池孔(参比池和测量池)的都是载气。由于载气的热传导作用，使钨丝的温度下降，电阻减小，此时热导池的两个池孔中钨丝温度下降和电阻减小的数值是相同的。在进入试样组分以后，裁气流经参比池，而裁气带着试样组分流经测量池，由于被测组分与载气组成的混合气体的导热系数和裁气的导热系数不同，因而测量池中钨丝的散热情况就发生变化，使两个池孔中的两根钨丝的电阻值之间有了差异。此差异可以利用电桥测量出来。桥路工作电流、热导池体温度、载气性质和流速、热敏元件阻值及热导池死体积等均对检测器灵敏度有影响。

13．试述氢焰电离检测器的工作原理。如何考虑其操作条件？

解：对于氢焰检测器离子化的作用机理，至今还不十分清楚。目前认为火焰中的电离不是热电离而是化学电离，即有机物在火焰中发生自由基反应而被电离。化学电离产生的正离子

( CHO+、H3O+)和电子(e)在外加 150~300v 直流电场作用下向两极移动而产生微电流。经放大后，记录下色谱峰。氢火焰电离检测器对大多数的有机化合物有很高的灵敏度，故对痕量有机物的分析很适宜。但对在氢火焰中不电离的元机化合物例如 CO、CO2、SO2、N2、NH3等则不能检测。

14．色谱定性的依据是什么?主要有那些定性方法?

解：根据组分在色谱柱中保留值的不同进行定性。主要的定性方法主要有以下几种: (1)直接根据色谱保留值进行定性 (2)利用相对保留值 r21进行定性 (3)混合进样 (4)多柱法 (5)保留指数法 (6)联用技术 (7)利用选择性检测器

15.何谓保留指数?应用保留指数作定性指标有什么优点?

答：用两个紧靠近待测物质的标准物（一般选用两个相邻的正构烷烃）标定被测物质，并使用均一标度（即不用对数），用下式定义： X 为保留值（tR’, VR ’,或相应的记录纸距离），下脚标 i 为被测物质，Z, Z+1 为正构烷烃的碳原子数，XZ < Xi < XZ+1，IZ = Z × 100 优点：准确度高,可根据固定相和柱温直接与文献值对照而不必使用标准试样.

17．有哪些常用的色谱定量方法?试比较它们的优缺点和使用范围?

（1）外标法外标法是色谱定量分析中较简易的方法．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）内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，可采用内标法．具体做法是：准确称取样品，加入一定量某种纯物质作为内标物，然后进行色谱分析．根据被测物和内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．内标法是通过测量内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—定程度上消除操作条件等的变化所引起的误差．内标法的要求是：内标物必须是待测试样中不存在的；内标峰应与试样峰分开，并尽量接近欲分析的组份．内标法的缺点是在试样中增加了一个内标物，常常会对分离造成一定的困难。

（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．通过下列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：经过色谱分离后、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