2025年大學(xué)《化學(xué)測量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在化學(xué)測量中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題（每空2分，共20分）1.氣相色譜法的主要分離原理是利用不同組分在固定相和流動相之間具有不同的________而實現(xiàn)分離。2.質(zhì)譜圖中，分子離子峰的質(zhì)荷比（m/z）代表了該化合物的________。3.在GC-MS接口中，程序升溫解吸（PTD）技術(shù)主要用于分析________的樣品。4.電子轟擊（EI）離子源通常能得到分子量范圍為__________的準(zhǔn)分子離子峰。5.選擇離子監(jiān)測（SIM）是一種常用的GC-MS定量分析方法，其主要優(yōu)點是________。6.質(zhì)譜圖中，基峰（BasePeak）的相對豐度定義為________。7.GC-MS在環(huán)境樣品分析中，常需要使用________去除樣品基質(zhì)干擾。8.用于分析極性揮發(fā)性化合物的GC-MS接口通常是________。9.多級質(zhì)譜（MS/MS）技術(shù)可以通過選擇特定碎片離子進行進一步裂解，其主要目的是________。10.在食品安全檢測中，GC-MS常用于分析蔬菜水果中的________殘留。二、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后括號內(nèi)）1.下列哪種檢測器最適合檢測非極性或弱極性有機物？（）A.離子阱（IonTrap）B.質(zhì)譜計（MassSpectrometer）C.火焰離子化檢測器（FID）D.電子捕獲檢測器（ECD）2.當(dāng)GC柱的固定相與樣品分子間作用力較弱時，樣品的出峰順序通常是？（）A.極性強的先出峰B.極性弱的先出峰C.沸點高的先出峰D.沸點低的先出峰3.在GC-MS分析中，若某組分在EI質(zhì)譜圖上無分子離子峰，但在CI質(zhì)譜圖上出現(xiàn)，則該組分可能是？（）A.醇類B.酚類C.醚類D.酮類4.下列哪個選項不是GC-MS聯(lián)用中樣品前處理的目的？（）A.去除干擾物B.提高樣品濃度C.保護GC柱D.增加分子量5.全掃描（FullScan）模式在GC-MS分析中主要用于？（）A.選擇離子定量B.獲取化合物全質(zhì)量范圍信息C.獲取最大豐度碎片離子信息D.進行高效能分離6.與EI相比，CI離子源的主要優(yōu)點是？（）A.靈敏度高B.操作溫度低C.可分析所有化合物D.譜圖信息豐富7.在GC-MS數(shù)據(jù)處理中，將未知化合物的質(zhì)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜庫進行比對，屬于哪種定性方法？（）A.基峰索引法B.保留時間對比法C.質(zhì)譜庫檢索法D.碎片離子流圖法8.對于分析沸點較高、揮發(fā)性較差的化合物，通常需要采用？（）A.載氣流速較慢的GC柱B.載氣流速較快的GC柱C.程序升溫的GC操作D.使用較長的GC柱9.在GC-MS分析中，選擇合適的溶劑進行樣品提取，其主要依據(jù)是？（）A.溶劑的極性B.溶劑的沸點C.溶劑與樣品的相溶性D.溶劑的毒性10.下列哪個領(lǐng)域不是GC-MS技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域？（）A.毒品分析B.星際分子探測C.食品添加劑檢測D.石油組分分析三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述GC-MS聯(lián)用中接口的作用及其面臨的主要挑戰(zhàn)。2.簡述EI和CI兩種離子源的主要區(qū)別及其適用情況。3.簡述GC-MS全掃描（SCAN）和選擇離子監(jiān)測（SIM）兩種掃描方式的原理和主要區(qū)別。4.簡述GC-MS在環(huán)境樣品分析中，進行樣品前處理時常用的方法及其目的。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述GC-MS技術(shù)在食品安全檢測中的一個具體應(yīng)用實例，包括分析對象、可能遇到的挑戰(zhàn)以及GC-MS方法的選用理由。2.論述在選擇GC-MS分析條件（包括GC柱、進樣方式、離子源類型、掃描模式等）時應(yīng)考慮的主要因素及其相互關(guān)系。五、分析題（共20分）假設(shè)你獲得了一份未知揮發(fā)性有機物混合物的GC-MS分析總離子流圖（TIC）和其中兩個主要組分的質(zhì)譜圖。請根據(jù)以下信息進行分析：*TIC圖特征：顯示一個對稱的峰形，保留時間約為5.0分鐘，峰面積較大。*組分A質(zhì)譜圖特征：分子離子峰m/z156，基峰m/z77，碎片離子峰m/z99,119。*組分B質(zhì)譜圖特征：分子離子峰m/z184，基峰m/z105，碎片離子峰m/z167,99。請回答：1.根據(jù)TIC圖信息，判斷該混合物中主要組分的極性大小，并說明理由。2.根據(jù)質(zhì)譜圖信息，推斷組分A和組分B的分子式，并簡述推斷依據(jù)。3.基于質(zhì)譜圖提供的碎片離子信息，對組分A和組分B的結(jié)構(gòu)提出可能的結(jié)構(gòu)式。試卷答案一、填空題1.分配系數(shù)（或相互作用力）2.相對分子質(zhì)量3.大分子或非揮發(fā)性化合物4.50-1000amu（或50-1000）5.選擇性好，靈敏度較高6.100%7.固相萃?。ɑ騍PE）8.電動進樣（或ESI或電噴霧）9.結(jié)構(gòu)鑒定10.農(nóng)藥二、選擇題1.C2.A3.A4.D5.B6.B7.C8.C9.C10.B三、簡答題1.接口作用：GC-MS接口的作用是將氣相色譜柱流出物（氣相）高效、無損失地引入質(zhì)譜儀的離子源。它需要完成樣品蒸氣化、壓力和流速轉(zhuǎn)換、以及離子化等過程。主要挑戰(zhàn)：主要挑戰(zhàn)包括如何減少樣品在傳輸和離子化過程中的損失、如何抑制或去除不需要的離子（如溶劑峰、基質(zhì)干擾物）、以及如何提高目標(biāo)化合物的離子化效率和豐度。接口的性能直接影響GC-MS分析的靈敏度、選擇性和覆蓋度。2.主要區(qū)別：*電離方式：EI使用高能電子轟擊分子，產(chǎn)生廣泛質(zhì)量范圍的碎片離子；CI使用化學(xué)試劑（如甲烷）在較低能量下反應(yīng)，主要產(chǎn)生準(zhǔn)分子離子[M+H]+或[M+H2]+。*離子豐度：EI譜圖碎片信息豐富，但分子離子峰強度通常較低；CI譜圖分子離子峰強度較高，但碎片信息相對較少。*適用性：EI適用于大多數(shù)有機物，特別是脂肪族、芳香族和含雜原子的化合物，是結(jié)構(gòu)鑒定的常用方法；CI對極性或熱不穩(wěn)定的化合物更友好，常用于醇、胺、酸等，或當(dāng)EI無分子離子時輔助判斷分子量。3.原理與區(qū)別：*全掃描（SCAN）：掃描質(zhì)譜儀的所有或大部分質(zhì)量范圍，記錄在給定時間窗口內(nèi)所有離子的豐度，得到一張完整的質(zhì)譜圖。優(yōu)點是信息全面，可發(fā)現(xiàn)未知峰，但掃描速度慢，靈敏度相對較低。*選擇離子監(jiān)測（SIM）：只選擇一個或幾個特定的質(zhì)量數(shù)離子進行檢測。優(yōu)點是選擇性好，可消除干擾，靈敏度高，定量重復(fù)性好，但只能檢測所選離子，無法發(fā)現(xiàn)未知物或丟失目標(biāo)物信息。4.常用方法與目的：*方法：常用的方法包括固相萃?。⊿PE）、液液萃?。↙LE）、頂空進樣（HS）、吹掃捕集（PD）等。*目的：主要目的是去除樣品基質(zhì)（如油脂、色素、水分等）和其他干擾物，富集目標(biāo)分析物，提高分析的靈敏度、選擇性和準(zhǔn)確性，保護GC柱和離子源，以及改善峰形。四、論述題1.應(yīng)用實例：農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留檢測*分析對象：水果、蔬菜、糧食等農(nóng)產(chǎn)品中的多種農(nóng)藥殘留，如有機磷類（樂果、敵敵畏）、有機氯類（六六六、DDT）、氨基甲酸酯類（甲胺磷、克百威）等。*挑戰(zhàn)：農(nóng)藥種類繁多，結(jié)構(gòu)差異大；存在基質(zhì)效應(yīng)干擾（農(nóng)產(chǎn)品基質(zhì)復(fù)雜）；殘留量通常很低，要求高靈敏度；部分農(nóng)藥性質(zhì)不穩(wěn)定或揮發(fā)性差。*GC-MS方法選用理由：GC-MS結(jié)合了GC的高分離能力和MS的高選擇性和高靈敏度，特別適合分析復(fù)雜基質(zhì)中種類繁多的揮發(fā)性有機物。EI-MS或CI-MS能夠提供豐富的結(jié)構(gòu)信息，用于農(nóng)藥的定性確認(rèn)；選擇離子監(jiān)測（SIM）或多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式可以顯著提高方法的靈敏度和選擇性，滿足痕量或超痕量殘留的檢測要求。對于某些不易揮發(fā)或不穩(wěn)定的農(nóng)藥，可采用衍生化技術(shù)提高其揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性，配合GC-MS進行檢測。GC-MS是農(nóng)藥殘留確證和定量分析的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。2.選擇條件因素與關(guān)系：*GC柱：是分離的核心，選擇依據(jù)是目標(biāo)化合物的極性、沸點和穩(wěn)定性。極性強的物質(zhì)用極性柱，沸點高的物質(zhì)用長柱或低選擇性的柱。柱溫程序是關(guān)鍵，需覆蓋所有組分的沸點范圍，使分離效果最佳。*進樣方式：根據(jù)樣品的揮發(fā)性選擇。揮發(fā)性好、熱穩(wěn)定性高的樣品可用分流/不分流進樣；揮發(fā)性差或熱不穩(wěn)定的樣品需用程序升溫解吸（PTD）、頂空進樣（HS）等。*離子源類型：EI適用于大多數(shù)易揮發(fā)、熱穩(wěn)定的有機物，是結(jié)構(gòu)鑒定的標(biāo)準(zhǔn)選擇；CI適用于極性或熱不穩(wěn)定化合物，或需要準(zhǔn)分子離子用于分子量確定時；ESI適用于極性較大的化合物，如醇、胺、酸、糖等。*掃描模式：全掃描（SCAN）用于方法開發(fā)、未知物篩查和獲取完整質(zhì)譜信息；選擇離子監(jiān)測（SIM）或多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）用于高靈敏度、高選擇性的定量分析。*相互關(guān)系：這些因素相互關(guān)聯(lián)、相互影響。例如，選擇了GC柱和程序升溫條件后，會影響離子源的選擇（如某些化合物在特定GC條件下可能不穩(wěn)定），也決定了哪些化合物能被有效分析。進樣方式的選擇直接影響樣品進入離子源的狀態(tài)，進而影響離子化和檢測效率。最佳的分析條件通常需要根據(jù)具體樣品的性質(zhì)和分析目標(biāo)進行優(yōu)化，是一個綜合考量的過程。五、分析題1.極性判斷：該混合物中主要組分（保留時間5.0分鐘）的極性較小。理由：在相同的GC柱和溫度程序下，保留時間越長，通常表示該組分與固定相的作用力越弱，即極性越小。5.0分鐘是一個相對較長的保留時間，表明該組分是較非極性的揮發(fā)性化合物。2.分子式推斷：*組分A：分子離子m/z156。質(zhì)譜圖中有準(zhǔn)分子離子[M+H]+m/z77，說明分子量為77。M+H=156，則分子式為C?H?。基峰m/z77是苯環(huán)的特征峰。碎片m/z99(C?H?)可能是C?H?-CH?失去一個H，或m/z119(C?H??)失去一個H，但這似乎不合理。更可能是M-CH?(156-15=141)，但141未出現(xiàn)；或M-H?O(156-18=138)，138未出現(xiàn)。仔細看，基峰77，碎片99，可能代表C?H?。若考慮C?H?，則M為156，可能結(jié)構(gòu)如甲苯（但碎片模式不符），或環(huán)庚三烯（符合77,99）。假設(shè)題目意圖是C?H?，則M=156，分子式為C?H??（如果題目給的是M+H=77，則M=76，C?H?）。此處按M=156推斷，分子式C?H??。*組分B：分子離子m/z184。質(zhì)譜圖中有準(zhǔn)分子離子[M+H]+m/z105，說明分子量為105。M+H=184，則分子式為C?H???；錷/z105是苯環(huán)的特征峰。碎片m/z167(C?H??)可能是C?H?-CH?失去一個H(105-1=104)，或[M+H]-C=CH?(105-14=91，但91未出現(xiàn))。碎片m/z99(C?H?)未在組分A譜圖中出現(xiàn)，但在組分B譜圖中出現(xiàn)，可能來自C?H?-C?H?或類似結(jié)構(gòu)。綜合考慮，分子式為C??H??。推斷依據(jù)：主要依據(jù)是質(zhì)譜圖中的分子離子峰（或準(zhǔn)分子離子峰）所對應(yīng)的質(zhì)荷比，通過計算得出分子量，并與可能的結(jié)構(gòu)式匹配。3.結(jié)構(gòu)式推斷：*組分A：分子式C?H??。質(zhì)譜特征：m/z77(基峰),99。最可能的結(jié)構(gòu)是萘。萘的準(zhǔn)分子離子[M+H]+m/z128(萘分子量為128)，題目中給出m/z77，這不符合。如果題目m/z77是[M+H]+，則分子量應(yīng)為76，對應(yīng)C?H?。C?H?有苯乙烯、環(huán)庚三烯等結(jié)構(gòu)。如果題目m/z156是M，m/z77是[M+H]