2025年大學(xué)《化學(xué)測量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——離子色譜法用于水樣中陰離子的測定考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)）1.在離子色譜法中，用于分離強(qiáng)堿性陰離子的色譜柱通常填充的是（）。A.強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂B.弱酸性陽離子交換樹脂C.強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂D.弱堿性陰離子交換樹脂2.下列哪種陰離子在離子色譜中通常采用酸性洗脫液進(jìn)行梯度洗脫？（）A.氟離子(F?)B.硫酸根離子(SO?2?)C.碳酸氫根離子(HCO??)D.磷酸根離子(PO?3?)3.離子色譜系統(tǒng)中，抑制器的主要作用是（）。A.產(chǎn)生高流速的洗脫液B.增強(qiáng)被分析離子的紫外吸收C.將背景電導(dǎo)降低到最小，同時(shí)放大分析物的電導(dǎo)信號D.分離流出物中的離子對4.對于含有較高背景電導(dǎo)的水樣（如天然水），使用離子色譜法測定陰離子時(shí)，哪種抑制器方式通常能得到最佳的信噪比？（）A.無抑制器B.自抑制模式C.共抑制模式D.外部電源抑制模式5.在離子色譜法中，導(dǎo)致保留時(shí)間重復(fù)性變差的主要原因是（）。A.檢測器響應(yīng)漂移B.色譜柱柱效下降C.進(jìn)樣閥切換時(shí)間不穩(wěn)定D.洗脫液pH值波動(dòng)6.為了防止水中懸浮物堵塞離子色譜柱，進(jìn)樣前水樣必須經(jīng)過（）。A.脫氣處理B.煮沸除雜C.濾膜過濾D.pH調(diào)節(jié)7.使用離子色譜法測定飲用水中的氯離子時(shí)，常用的定量方法是（）。A.紫外可見分光光度法B.離子選擇性電極法C.校準(zhǔn)曲線法D.內(nèi)標(biāo)法8.離子色譜法測定陰離子時(shí)，若某峰出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，可能的原因是（）。A.洗脫液強(qiáng)度過高B.樣品中存在干擾離子C.色譜柱或淋洗液中有雜質(zhì)D.進(jìn)樣量過大9.在離子色譜方法驗(yàn)證中，檢出限（LOD）通常是指信噪比（S/N）為（）時(shí)對應(yīng)的濃度。A.1:1B.2:1C.3:1D.10:110.與離子色譜法相比，離子選擇性電極法測定陰離子最主要的優(yōu)點(diǎn)是（）。A.靈敏度高B.操作簡單，無需復(fù)雜儀器C.可同時(shí)測定多種離子D.線性范圍寬二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.離子色譜法基于______原理，利用色譜柱固定相與流動(dòng)相中離子之間的______差異進(jìn)行分離。2.常用于離子色譜法測定陰離子的檢測器是______檢測器和______檢測器。3.在強(qiáng)陰離子交換色譜中，若要使磷酸根離子（PO?3?）先于硫酸根離子（SO?2?）流出，應(yīng)選擇______強(qiáng)度的洗脫液。4.水樣的過濾通常使用______濾膜，孔徑一般在______μm以下。5.離子色譜法中，用于衡量色譜柱分離能力的指標(biāo)是______，用于衡量色譜峰形狀的指標(biāo)是______。6.若要測定水樣中氟離子（F?）的濃度，通常需要在其色譜柱前連接一個(gè)______預(yù)柱，以去除干擾離子。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述離子色譜法中強(qiáng)陰離子交換樹脂與弱陰離子交換樹脂在分離原理和適用范圍上的主要區(qū)別。2.簡述離子色譜法測定水樣陰離子時(shí)，樣品前處理的主要目的和步驟。3.簡述電導(dǎo)檢測器在離子色譜法中的工作原理及其主要優(yōu)缺點(diǎn)。4.若在離子色譜測定水樣中Cl?、SO?2?時(shí)，發(fā)現(xiàn)SO?2?的保留時(shí)間明顯縮短，可能的原因有哪些？四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某離子色譜法測定水樣中Cl?的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：C=0.125A（其中C為濃度mg/L，A為峰面積）。今測得某水樣Cl?的峰面積為25.0cm2，計(jì)算該水樣中Cl?的濃度。2.某方法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，測定某陰離子標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度為0.1mg/L）的峰面積，重復(fù)測定6次，得到峰面積平均值（ā）為120.5cm2，標(biāo)準(zhǔn)偏差（s）為1.5cm2。計(jì)算該方法的精密度（以RSD表示）。五、論述題（10分）試論述離子色譜法測定水樣中常見陰離子（如F?,Cl?,SO?2?）時(shí)，選擇合適的洗脫方式（等度洗脫或梯度洗脫）的依據(jù)，并比較兩種洗脫方式的優(yōu)缺點(diǎn)。試卷答案一、選擇題1.C解析：強(qiáng)陰離子交換樹脂帶有強(qiáng)負(fù)電荷，能有效地吸附和分離強(qiáng)堿性陰離子。2.B解析：硫酸根離子（SO?2?）為強(qiáng)堿性陰離子，通常在酸性條件下以H?SO??形式存在，需要用酸性洗脫液進(jìn)行梯度洗脫以實(shí)現(xiàn)有效分離。3.C解析：抑制器的主要功能是消除流動(dòng)相的高背景電導(dǎo)，同時(shí)將分析物的電導(dǎo)信號放大，提高檢測靈敏度。4.C解析：共抑制模式能最有效地降低背景電導(dǎo)，并顯著放大分析物信號，特別適用于背景電導(dǎo)較高的水樣。5.C解析：進(jìn)樣閥切換時(shí)間的穩(wěn)定性直接影響樣品注入時(shí)間的準(zhǔn)確性，是造成保留時(shí)間重復(fù)性差的主要原因之一。6.C解析：濾膜過濾可以有效去除水樣中的懸浮物和膠體，防止它們堵塞色譜柱。7.C解析：校準(zhǔn)曲線法是離子色譜法中最常用、最直接的定量方法。8.C解析：色譜柱或淋洗液中的雜質(zhì)會與目標(biāo)離子競爭交換位點(diǎn)或?qū)е轮陆?，從而引起峰拖尾?.C解析：檢出限（LOD）通常定義為信噪比為3:1時(shí)對應(yīng)的濃度。10.B解析：離子選擇性電極法操作簡單，不需要復(fù)雜的色譜儀器，適合現(xiàn)場或快速檢測。二、填空題1.離子交換，親和力（或選擇性）解析：離子色譜利用固定相與離子間的親和力差異進(jìn)行分離。2.電導(dǎo)，紫外可見解析：電導(dǎo)檢測器適用于測定帶電荷離子，紫外可見檢測器可通過離子衍生化或利用離子本身紫外吸收進(jìn)行檢測。3.強(qiáng)，弱解析：強(qiáng)酸陰離子在強(qiáng)堿性樹脂上保留強(qiáng)，需用更強(qiáng)酸性（或更高濃度）的洗脫液才能將其洗脫下來；弱酸陰離子在強(qiáng)堿性樹脂上保留弱，可用弱酸性洗脫液將其優(yōu)先洗脫。4.0.45（或0.22/0.25等常用孔徑），<0.45解析：水樣過濾常用0.45μm孔徑濾膜，確保能去除大部分懸浮物，同時(shí)允許離子通過。5.分辨率，峰寬（或半峰寬）解析：分辨率衡量分離程度，峰寬（或半峰寬）衡量峰形銳利度。6.預(yù)柱（或保護(hù)柱）解析：預(yù)柱能有效去除大分子干擾物，保護(hù)分析柱。三、簡答題1.答：強(qiáng)陰離子交換樹脂帶有強(qiáng)酸性基團(tuán)（如磺酸基-SO?H），能與強(qiáng)堿性陰離子（如OH?,SO?2?,PO?3?）發(fā)生強(qiáng)相互作用，通常在較高pH值或較低洗脫液強(qiáng)度下工作。弱陰離子交換樹脂帶有弱酸性基團(tuán)（如羧酸基-COOH），能與中等強(qiáng)度堿性陰離子（如F?,HCO??,H?PO??）發(fā)生可逆作用，通常在較低pH值或較高洗脫液強(qiáng)度下工作。強(qiáng)陰離子交換法適用于分離強(qiáng)堿性陰離子，分離選擇性高，但分析時(shí)間相對較長；弱陰離子交換法適用于分離中等強(qiáng)度堿性陰離子，分析速度快，但選擇性相對較低。2.答：樣品前處理的主要目的是去除干擾物質(zhì)，保護(hù)色譜柱，確保測定結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。主要步驟包括：采集水樣后盡快處理；若水樣渾濁，需過濾（通常使用0.45μm濾膜）；若水樣顏色較深或存在有機(jī)物干擾，可能需要進(jìn)行消解或使用有機(jī)溶劑萃取；對于某些陰離子（如F?），可能需要加入特定試劑（如氫氧化鈉）調(diào)節(jié)pH值并抑制其他離子的干擾；最后將處理好的樣品用合適的溶劑稀釋至合適濃度進(jìn)行測定。3.答：電導(dǎo)檢測器基于測量洗脫液中離子電導(dǎo)率的變化來進(jìn)行檢測。當(dāng)含分析物的洗脫液通過檢測器池時(shí)，其電導(dǎo)率相對于背景電解質(zhì)的電導(dǎo)率發(fā)生變化，產(chǎn)生與離子濃度成正比的信號。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、響應(yīng)快、適用范圍廣（可檢測所有帶電荷離子）。缺點(diǎn)是靈敏度相對較低（受背景電導(dǎo)影響大）、對溫度敏感、需要使用高純度水作流動(dòng)相、對非電解質(zhì)無響應(yīng)。4.答：SO?2?保留時(shí)間縮短的可能原因包括：洗脫液pH值升高（促進(jìn)了SO?2?以H?SO??形式存在，增加了與樹脂的結(jié)合力，但有時(shí)pH變化也影響樹脂選擇性）；淋洗液強(qiáng)度（濃度或流速）突然增大；色譜柱性能下降（如柱效降低、堵塞）；存在競爭性離子（如高濃度的Cl?可能與SO?2?競爭交換位點(diǎn)）；抑制器性能變化等。四、計(jì)算題1.解：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程C=0.125A，將峰面積A=25.0cm2代入：C=0.125×25.0=3.125mg/L答：該水樣中Cl?的濃度為3.125mg/L。2.解：精密度（RSD）計(jì)算公式為RSD=(s/ā)×100%s=1.5cm2,ā=120.5cm2RSD=(1.5/120.5)×100%≈1.24%答：該方法的精密度（RSD）為1.24%。五、論述題答：選擇洗脫方式的依據(jù)主要是待測陰離子的性質(zhì)（酸堿性、電荷狀態(tài)）以及分析要求（分析速度、分離度、是否需要同時(shí)分析多種離子等）。等度洗脫使用固定組成的洗脫液進(jìn)行分離，操作簡單，分析時(shí)間相對較短，適用于：優(yōu)點(diǎn)：操作簡便，分析速度快，重現(xiàn)性好。缺點(diǎn)：對于離子種類多、pKa差異大的混合物，分離效果可能不佳，難以將所有離子完全分離或達(dá)到所需分離度。梯度洗脫使用濃度逐漸增加（或pH逐漸降低）的洗