发布时间 : 星期二 文章仪器分析练习习题集--完成更新完毕开始阅读32ba9ffb2cc58bd63086bd17
时要紧而匀 。 三、简答题：
1．用热导检测器时，为什么常用氢气或氦气作载气而不用氮气做载气？
解：根据热导检测器原理，载气与待测组分的导热系数相差越大，则灵敏度越高，由于一般组分的导热系数都比较小，而氢气、氦气导热系数最大，故选用导热系数大的作为载气，灵敏度高。
2．某人制备了一根填充色谱柱，用组分A和B为测试样测得该柱子理论塔板数为4500，因而推断A、B两组分一定能得到很好的分离，这种推断正确吗？简要说明理由。 解：不正确。
决定两组分能否分离的关键是热力学参数：选择性因子?，如果?=1，无论色谱柱柱效如何高，A、B两组分是无法分离的。
3．在色谱流出曲线上，两峰之间的距离决定于相应两组分在两相间的分配系数还是扩散速度？为什么？ 解：分配系数。
色谱流出曲线上，两峰之间的距离是由热力学性质决定的，反映在二物质流出峰之间的距离是与它们在固定相和流动相中的分配系数有关，而扩散速度是研究物质在色谱柱内的运动情况，反映在色谱曲线上即为色谱峰宽，这是色谱动力学的研究内容。
4．色谱内标法是一种准确度较高的定量方法。它有何优点？
解：色谱内标法的优点是：进样量不要求准确；操作条件变化时对结果无影响。
5．分离度R是柱分离性能的综合指标。R怎样计算？在一般定量、定性或者置备色谱纯物质时，对R如何要求。
解：分离度计算如下：R?tR(2)?tR(1)W1/2(2)?W1/2(1)， 一般定量分析时，R ? 1.5即可。制备色谱纯物质时，R越大越好。
若只做定性分析，R=1即可满足要求。
6．什么是最佳载气流速？实际分析中是否一定要选用最佳流速？为什么？
解：柱效最高时(n最大或者H最小)的载气流速叫最佳流速。实用中要根据具体情况选择流速，如果分离不好，尽量选用最佳流速，如果速度太慢而分离甚佳，则可选远大于最佳值的流速。 7．在色谱分析中对进样量和进样操作有何要求？
解：在色谱分析中，进样量——宜少不宜多。进样操作—直、稳、快、轻，即针要垂直于气化室密封垫，持针要稳，动作要快，注射要轻。
8．色谱归一化定量法有何优点？在哪些情况下不能采用归一化法？
解：色谱归一化法的优点：简便、准确；不必准确进样；操作条件稍有变化对测定结果影响不大。
采用归一化法的条件是：样品所有组分都出峰(不能有不流出或者不产生信号的组分)；所有峰都能测量峰面积或者峰高，并知道其f值。不符合上述两个条件的情况下，不能采用归一化法。
9．色谱分析中，气化室的密封垫片要常常更换。如果采用的是热导检测器，在操作过程中更换垫片时要注意什么？
解：跟换垫片时一定要先切断热导丝上的电流(桥电流)，然后才能更换。而且动作应迅速，如果不切断桥电流，气化室就会打开，因检测室中断气，可能将热丝烧毁。
10．柱温是最重要的色谱操作条件之一，柱温对色谱分析有何影响？实际分析中应如何选择柱温？
解：柱温能影响分离性能(或者柱效率)和分析速度。柱温升高时柱效率会降低，但分析速度加快。故若分离为主要矛盾时，应选择较低柱温；若分析速度为主要矛盾，则宜选用较高柱温(高低范围还要考虑固定液的适用温度范围及样品沸点。)
11．色谱柱的分离性能可用分离效率的大小描述。分离效率怎样表示？其大小说明什么问题？要提高分离效率应当怎样办？
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解 ??tR2'k1K1??：是分离效率的表达式。?描述的是不同溶质与同一固定液作用力的差异。?越大，则tR1'k2K2这两种物质与固定液的作用力相差越大，在图上两峰之间距离越远。要提高?，可以考虑更换固定液。
12．制备完的色谱柱还要进行老化处理后才能使用。如何使柱子老化？老化的作用是什么？老化时需要注意什么？
解：柱子老化的方法是：将柱子的一端接到气化室，通载气，在稍低于固定液最高允许使用温度下，加热老化直至基线平直。老化的作用是：“赶”尽溶剂，“赶”走低温点杂质，固定液可能再分布，变得更匀。老化时注意事项是：开始时的柱子另一端勿接检测器。 13．色谱固定液在使用中为什么要有温度限制？柱温高于固定液最高允许使用温度或低于其最低允许温度会造成什么后果？
解：因为必须保证固定液真正处于液态才能发挥其作用，所以要有温度限制。柱温太高，固定液会流失，基线漂移，柱子寿命缩短。柱温太低，固定液未液化，无法起到分配的作用。
14．简要说明在气相色谱分析中，柱温对分离有何影响？选择柱温的原则是什么？
解：提高柱温对分离不利。降低柱温对分离有利，但柱温下降，影响分离度，延长分析时间。
原则：使最难分离组分有尽可能好的分离前提下，尽可能采用较低的柱温，以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。
15．试样混合液中仅含有甲醇、乙醇和正丁醇，测得峰高分别为8.90, 6.20和7.40 cm，已知fi分别为0.60, 1.00和1.37，求各组分的质量百分含量(质量分数)？ 解：
峰高h/cm 8.90 6.20 7.40 校正因子fi 0.60 1.00 1.37 hhhfi 5.34 6.20 10.14 21.68 h故：W甲醇=5.34/21.68 ?100%=24.63% W乙醇=6 .20/21.68 ?100%=28 .60% W正丁醇=10.14/21.68 ?100%=46.77%
16．用一柱长2m?2.0mm的色谱柱分离乙酸乙酯，丙酸甲酯和正丁酸甲酯。它们的峰面积分别为18.1，43 .6及29 .9(依保留时间先后顺序排列)，若此三种物质的相对校正因子分别为0.60，0 .78及0.88，试计算各组分的质量分数。
解：18.1?0.60=10.86 43.6?0.78=34.01 29.9?0.88=26.31 故：w(乙酸乙酯)=10.86/(10.86+34.01+26.31)=10.86/71.18=15.26% w(丙酸甲酯)=34.01/71.08=47.78% w(正丁酸甲酯)=26.31/71.18=36.96%
17. 已知某色谱柱的理论塔板数为3600，组分A与B在该柱上的保留时间为27mm和30mm，求两峰的底宽及分离度？
解：因为n=16(tR/Y)2所以 Y=
tR27?Y??1.8(mm) 1(n/16)1/23600/162(tR2?tR1)Y1?Y2?2(30?27)6??1.6
1.8?2.03.8间二甲苯 140 邻二甲苯 105 26
?Y2?303600/16组分 ?2.0(mm)Rs?18．某混合物中只含有乙苯及二甲苯的异构体，用FID检测器得到如下数据，计算各组分的含量。
乙苯 对二甲苯 120 75 峰面积A(mm)
相对校正因子 0.97 1.00 0.96 0.98 提示：由于混合物中只含有以上四种组分且色谱图上均有响应，故可以用归一化方法计算。 解：由于mi%?故：mi(乙苯)%=
AifisA1f1s?A2f2s?A3f3s?????Aifis?????A1f1s?100
120?0.97?100=27.5
120?0.97?75?1.00?140?0.96?105?0.98同理可知：对二甲苯%=17.49，间二甲苯%=31.35，邻二甲苯%=24。
19．在PEG-20M柱上测定废水中苯酚的浓度，分别取1微升不同浓度的苯酚标准溶液，测得峰高值见下表：将废水浓缩100倍，取浓缩液一微升注入色谱仪，得峰高为6厘米，已知回收率为92%，请绘制峰高--浓度曲线，计算水样中苯酚的浓度。 浓度(mg/ml) 峰高(cm) 0.02 0.6 0.1 3.4 0.2 7.4 0.3 10.6 0.4 14.6 解：根据表中的数据绘制峰高—浓度曲线(下图)，由测得废水中苯酚峰高6cm，从工作曲线查得相当于苯酚浓度为0.174mg/ml。按下列公式计算水样中的苯酚浓度：
0.5high0.40.30.20.10.00481216mg/ml苯酚浓度(mg/l)=(相当于标准溶液的浓度(mg/ml)?1000)/(富
集倍数?回收率)=(0.174?1000)/(100?0.92)=1.89 故为1.89mg/l
20. X、Y、Z三组分混合物，经色谱柱分离后,其保留时间分别为tR(X) = 5min ,tR(Y) = 7min , tR(Z) = 12min ,非滞留组分的洗脱时间tM= 1.5min，试求：
(1)Y对X的相对保留时间是多少？ (2)Z对Y的相对保留时间是多少？
(3)Y组分在色谱柱中的容量因子是多少？ (4)X对Z的容量因子之比是多少？ 解：已知X、Y、Z、三组分的保留时间及死时间数据，根据t?R=tR–tM, ?1,2=?Y,X =(7 – 1.5)/ (5 – 1.5) = 1.57 ?Z,Y = (12– 1.5) / (7 – 1.5) = 1.90 K?Y = (7 – 1.5) / 1.5 = 3.67 K?X/K?Y =
'tR1'tR2'tR及k?=三式的关系得：
tM(5?1.5)/1.5 = 0.63
(7?1.5)/1.521．从甲醇和乙醇的色谱中，可得到tM=1.0min，t甲醇=10.5min，t乙醇=17.5min。已知固定相的体积为5ml，流动相体积为55ml，计算甲醇和乙醇的分配比、分配系数和该色谱柱的相比。 解：k?甲醇 = t?甲醇/tM = (10.5–1.0)/1.0 = 9.5 k?乙醇 = t?乙醇/tM = (17.5–1.0)/1.0 = 16.5 K甲醇 = k?甲醇VM/VS = 9.5×55/5=104.5 K乙醇 = k?乙醇VM/VS = 16.5×55/5 = 181.5 或? = K乙醇/k?乙醇 = 104.5/9.5 = 11 或? = K乙醇/k?乙醇 = 181.5/16.5 = 11
22.一试样经气相色谱分析，在6.5 min时，显示一个色谱峰，峰的宽度为5mm，记录纸移动的速度为10mm/min，在柱长为2m的色谱柱中其有效理论塔板是多少？相应的有效理论塔板高度是多少？ 解：把死时间扣除的有效理论塔板数(n有效)，有效理论塔板高度(H有效)的计算为： n有效 = 5.54(tR2t)=16R H有效 = L/n有效
W1/2wb27
由于Wb = 5/10 = 0.5min 故：n有效 = 16(tR/Wb)2 = 16×(6.5/0.5)2 = 2704
H有效 = L/n有效 = 2000/2704 = 0.74mm
23．有一气液色谱柱，长2m，在不同线速时，相应的理论塔板数如下： u/(cm/s) n 4.0 323 6.0 308 8.0 253 计算：(1)最佳线速；(2)在最佳线速时，色谱柱的理论塔板数。 解：(1)将不同线速时的塔板数换算成塔板高度。
H1 = L/n1 = 200/323 = 0.62(cm) H2 = L/n2 = 200/308 = 0.65(cm) H3 = L/n3 = 200/253 = 0.79(cm) 将不同的h及u值代入H = A + B/u + Cu,得联立方程式：
A + B/4 + 4C = 0.62 A + B/6 + 6C = 0.65 A + B/8 + 8C = 0.70 解得A = –0.54mm, B = 2.64mm2/s C = 0.125s 则u最佳=
B2.64= = 4.60mm/s h = A + 2 C0.125BC= – 0.54 + 22.64?0.125 = 0.61cm
n = l/h = 200/0.61 = 328
24. 某色谱柱的理论塔板数为3136，吡啶和2–甲基吡啶在该柱上的保留时间分别是8.5min和9.3min，空气的保留时间为0.2min。计算吡啶和2–甲基吡啶在该柱上的分离度。 解：应用公式 n=16(
4ttR24?(8.5?0.2)) 则 Wb = R Wb1 = ?0.62 bn3136Wb2=
2(t?t)2?(9.3?8.5)4?(9.3?0.2)=1.24 ?0.68 R=R2R1?Wb1?Wb20.62?0.68313625. 采用3m色谱柱对A、B二组分进行分离，此时测得非滞留组分的tM 值为0.9min，A组分的保留时间(tRA)
为15.1min，B组分的tRB为18.0min，要使二组分达到基线分离(R=1.5)，问最短柱长应该选择多少米？(设B组分的峰宽为1.1min)?
解：解法一 由已知条件，得nB=16('kB?18.0218.0?0.9)=4284 ?1,2=?1.20 1.115.1?0.942841.20?119???2.64 41.201?1918.0?0.9?19 则：RB?0.9由于
RB?1.533?1.5?0.98，故L2 = 0.99m 所以：L2?2.64l2解法二：同上知：nB = 4284, ?1,2 = 1.20, kB? = 19, 故：hB= 300/4284 = 0.07cm 则：nB(R=1.5) = 16 ? (1.5)2 ? (1.221?192)?()?1425 0.219故：L = n(R=1.5)?hB L = 1425 ? 0.07 = 99.8cm
26. 在15% OV-17 柱上(柱温1050C)测得甲烷tM=3.0mm，正壬(n=9)烷的tR=30mm,正葵(n=10)烷的tR=58mm; 两峰宽均为4.8mm。求能与正壬烷达到基线分离的组分的保留指数应为多少？ 解：未知组分定位于正壬烷与正葵烷出峰，由R=2(tR2–tR1)/(Wb1 + Wb2) 先求出I组分调整保留时间t?Ri= 1.5?4.8 + (30 – 3) = 34.2mm 故可以得到：Ii= 100 [9 + (lg34.2 – lg27) / (lg55–lg27)] = 932
27.在测定苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的峰高校正因子时，称取的各组分的纯物质质量、以及在一定色谱条件下所得色谱图上各种组分色谱峰的峰高分别如下，求各组分的峰高校正因子，以苯为标准。 质量/g 峰高/mm
苯 0.5967 180.1 甲苯 0.5478 84.4 乙苯 0.6120 45.2 邻二甲苯 0.6680 49.0 28
解：根据mi/ms=fihi/hs,则：fi?mihs mshif甲苯?组分 Ai/mm2 fi 0.6120?180.10.5478?180.10.6680?180.1?1.96 f乙苯??4.09 f邻二甲苯??4.11
0.5967?84.40.5967?49.00.5967?45.2乙苯 120 0.97 对二甲苯 75 1.00 间二甲苯 140 0.96 邻二甲苯 105 0.98 34.采用氢火焰离子化检测器，分析乙苯和二甲苯异构体，测得以下数据。计算各组分的含量。
解：Ci = mi/m ? 100% =
fiAi?fAii?1n?100%
i∑Aifi=120?0.97+75?1.00+140?0.96+105?0.98=428.7
C乙苯= 120?0.97/428.7?100=27.2
C对二甲苯= 75? 1.00/428.7? 100% = 17.5% C邻二甲苯= 105? 0.98/428.7? 100% = 24.0% C间二甲苯= 105? 0.96/428.7? 100% = 31.4%
35.采用内标法分析燕麦敌1号试样中燕麦敌含量时，称取燕麦敌试样8.12g，加入正十八烷1.88g，以色谱分析测得峰面积A燕麦敌=68.0mm2，A正十八烷=87.0mm2。已知燕麦敌以正十八烷为标准的定量校正因子fi=2.40，计算试样中燕麦敌的含量。 解：应用下式进行计算： Ci=mi/m?100%=fis?
A燕麦敌?f燕麦敌?m正十八烷68.0?2.40?1.88Aims??100%=43.4% ?100%=
A正十八烷?m试样87.0?8.12Asm试样10．若在1m长的色谱柱上测得的分离度为0.68，要使它完全分离，则柱长至少应为多少米？ 解：因为L2?(
R22)L1 完全分离时，R2 = 1.5，故：L2 = 4.87m R1 29