2025年大學(xué)《化學(xué)測(cè)量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——離子色譜分析技術(shù)探討考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題（每空2分，共20分）1.離子色譜中，當(dāng)固定相帶電荷與流動(dòng)相中溶質(zhì)離子電荷相同時(shí)，發(fā)生______交換，此時(shí)固定相帶負(fù)電荷，選擇溶質(zhì)離子為______離子。2.在離子色譜中，用于提高分離選擇性的技術(shù)之一是______，它通過(guò)改變流動(dòng)相的pH值來(lái)改變?nèi)苜|(zhì)的______。3.電導(dǎo)檢測(cè)器對(duì)______離子響應(yīng)最高，其靈敏度受流動(dòng)相______的影響很大。為了提高檢測(cè)靈敏度，常使用______來(lái)降低背景電導(dǎo)。4.離子色譜中常用的抑制器類型有______和______，其核心作用是______。5.使用離子色譜進(jìn)行水樣中陰離子分析時(shí)，若樣品基質(zhì)復(fù)雜，可能需要采用______技術(shù)來(lái)去除干擾物質(zhì)。二、名詞解釋（每題3分，共15分）1.離子交換色譜2.抑制型檢測(cè)3.梯度洗脫4.離子對(duì)色譜5.理論塔板數(shù)三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述強(qiáng)陰離子交換色譜與弱陰離子交換色譜在分離原理和適用范圍上的主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)述電導(dǎo)檢測(cè)器和紫外檢測(cè)器在離子色譜分析中的主要區(qū)別及優(yōu)缺點(diǎn)。3.在離子色譜實(shí)驗(yàn)中，選擇合適的淋洗液pH值需要考慮哪些因素？4.簡(jiǎn)述使用離子色譜分析樣品時(shí)，進(jìn)行樣品前處理的主要目的和可能采用的方法。四、論述題（每題10分，共30分）1.試述離子色譜的基本分離過(guò)程，并解釋影響分離效果的主要因素有哪些。2.某環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室需要同時(shí)測(cè)定水樣中F?、Cl?、NO??和SO?2?四種陰離子，請(qǐng)簡(jiǎn)述你會(huì)如何選擇離子色譜分析方法，包括柱選擇、流動(dòng)相選擇、檢測(cè)器選擇以及可能的梯度洗脫程序。說(shuō)明選擇理由。3.結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，論述離子色譜技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的一個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例，包括分析目的、樣品類型、測(cè)定離子、分析方法選擇及該方法的優(yōu)勢(shì)。試卷答案一、填空題1.反向；陽(yáng)2.離子排斥；電荷3.陰；電導(dǎo)率；抑制器4.雙離子交換；單離子交換；將淋洗液的背景電導(dǎo)降至最低5.固相萃取二、名詞解釋1.離子交換色譜：利用固定相（離子交換樹脂）上帶電荷的活性基團(tuán)與流動(dòng)相中具有相同電荷的離子發(fā)生可逆交換反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)分離的一種色譜技術(shù)。2.抑制型檢測(cè)：利用抑制器將色譜柱流出液的背景電導(dǎo)（由淋洗液電導(dǎo)引起）顯著降低，同時(shí)將溶質(zhì)離子的電導(dǎo)放大，從而提高檢測(cè)器靈敏度的技術(shù)。3.梯度洗脫：在離子色譜分析過(guò)程中，隨時(shí)間改變流動(dòng)相組成（如濃度、pH或鹽濃度）的洗脫方式，用于分離保留時(shí)間相差較大的組分。4.離子對(duì)色譜：在分析離子型化合物時(shí)，向流動(dòng)相中加入一種與溶質(zhì)離子電荷相同但體積較大的有機(jī)分子（離子對(duì)試劑），形成離子對(duì)，使離子對(duì)的保留行為類似于非離子型化合物，從而改善分離的選擇性或提高峰形。5.理論塔板數(shù)：衡量色譜柱分離效率的指標(biāo)，表示在一個(gè)色譜柱長(zhǎng)度內(nèi)，假想將分離過(guò)程分割成的理論分離單元的數(shù)量。塔板數(shù)越高，分離效果越好。三、簡(jiǎn)答題1.答：強(qiáng)陰離子交換色譜固定相帶強(qiáng)堿性基團(tuán)（如季銨鹽），能與大多數(shù)陰離子（包括弱酸陰離子）牢固結(jié)合；洗脫時(shí)需要高濃度強(qiáng)堿性淋洗液。弱陰離子交換色譜固定相帶弱堿性基團(tuán)（如胺基），主要對(duì)強(qiáng)酸陰離子有較強(qiáng)親和力；洗脫時(shí)可用較溫和的淋洗液（如中性或弱堿性）。適用范圍上，強(qiáng)陰離子交換用于更廣泛的陰離子，而弱陰離子交換更側(cè)重于強(qiáng)酸陰離子。2.答：電導(dǎo)檢測(cè)器基于離子在溶液中的電導(dǎo)率變化進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)陰離子和陽(yáng)離子均有響應(yīng)，靈敏度受流動(dòng)相電導(dǎo)率影響大，需要使用抑制器提高靈敏度。紫外檢測(cè)器基于物質(zhì)對(duì)紫外光的吸收進(jìn)行檢測(cè)，選擇性高，只對(duì)具有紫外吸收的溶質(zhì)響應(yīng)，靈敏度較高，不受流動(dòng)相電導(dǎo)率影響，但無(wú)法檢測(cè)無(wú)紫外吸收的離子（如F?、Cl?、Br?、I?、Na?、K?等）。電導(dǎo)檢測(cè)器通用性強(qiáng)，紫外檢測(cè)器靈敏度高、選擇性好。3.答：選擇淋洗液pH值主要考慮：①確保目標(biāo)分析離子在淋洗液中以合適的離子形態(tài)存在，避免發(fā)生水解或沉淀；②控制分析離子的解離狀態(tài)，影響其在固定相上的保留；③影響固定相的交換容量和選擇性；④滿足檢測(cè)器的要求（如電導(dǎo)檢測(cè)器需考慮背景電導(dǎo)）；⑤與離子對(duì)試劑（若使用）的兼容性。4.答：樣品前處理的主要目的是去除樣品中的干擾物質(zhì)（如高鹽、有機(jī)物、色度等），保護(hù)色譜柱和檢測(cè)器，提高分析準(zhǔn)確度和靈敏度，使目標(biāo)離子能夠被有效分離和檢測(cè)。可能采用的方法包括：過(guò)濾或離心去除懸浮物；酸化或堿化調(diào)節(jié)pH以沉淀干擾離子或改變目標(biāo)離子形態(tài)；加入離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑（如高濃度電解質(zhì)）；使用固相萃取（SPE）或凝膠過(guò)濾（GPC）等凈化技術(shù)；稀釋以降低基質(zhì)強(qiáng)度。四、論述題1.答：離子色譜的基本分離過(guò)程是：帶電荷的樣品離子在高壓下進(jìn)入色譜柱，與固定相上的可交換離子發(fā)生可逆的離子交換作用。不同離子由于與固定相的親和力（受離子電荷、大小、水合半徑、固定相性質(zhì)及流動(dòng)相條件影響）不同，在柱中的停留時(shí)間也不同，從而實(shí)現(xiàn)分離。各組分依次流出色譜柱，進(jìn)入檢測(cè)器被檢測(cè)，根據(jù)保留時(shí)間進(jìn)行定性，根據(jù)峰面積或峰高進(jìn)行定量。影響分離效果的主要因素包括：固定相的選擇（類型、粒徑、交聯(lián)度、季胺化度/胺化度等）；流動(dòng)相的選擇（淋洗液組成、pH、濃度、離子強(qiáng)度、梯度程序等）；柱溫；流速。這些因素相互關(guān)聯(lián)，需要綜合考慮和優(yōu)化。2.答：選擇離子色譜分析方法：*柱選擇：應(yīng)選擇適用于陰離子分離的強(qiáng)陰離子交換柱或離子排斥柱。強(qiáng)陰離子交換柱對(duì)各種陰離子都有較好的保留，適用于混合陰離子分析。離子排斥柱對(duì)強(qiáng)酸陰離子保留較好，對(duì)弱酸陰離子保留較差。根據(jù)需要選擇合適的柱尺寸（如50mm×7mm或4mm×250mm）。*流動(dòng)相選擇：淋洗液通常為堿性溶液（如氫氧化鉀或氫氧化銨水溶液），濃度通常為1-5mM。pH值需高于目標(biāo)陰離子的pKa，以確保其以陰離子形式存在。對(duì)于易水解的陰離子（如亞硫酸根），pH控制尤為重要?？墒褂玫榷认疵摶蛱荻认疵摗Ｌ荻认疵摮绦蛐柙O(shè)計(jì)合理，以使各組分在合理的時(shí)間內(nèi)流出。例如，可以從低濃度堿性溶液開始，逐漸增加濃度或pH值。*檢測(cè)器選擇：由于F?、Cl?、NO??、SO?2?均為無(wú)紫外吸收的陰離子，最適合的檢測(cè)器是電導(dǎo)檢測(cè)器。為了提高檢測(cè)靈敏度和降低背景電導(dǎo)干擾，必須使用抑制器（如雙離子交換抑制器）。*可能的梯度洗脫程序示例（以等度堿液為例）：淋洗液為2mMKOH溶液，流速為1.0mL/min。*選擇理由：強(qiáng)陰離子交換柱能有效地分離這四種常見陰離子。堿性淋洗液能保證所有目標(biāo)離子以陰離子形式存在并被有效洗脫。電導(dǎo)檢測(cè)器配合抑制器是檢測(cè)無(wú)紫外吸收陰離子的標(biāo)準(zhǔn)配置，靈敏度和選擇性滿足要求。等度洗脫對(duì)于這四種常見陰離子在標(biāo)準(zhǔn)柱上的分離可能已足夠，若分離不佳再考慮梯度洗脫。3.答：離子色譜在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例：血離子（電解質(zhì)）分析。*分析目的：測(cè)定血液中的關(guān)鍵離子濃度，如鈉（Na?）、鉀（K?）、氯（Cl?）、碳酸氫根（HCO??）、鈣（Ca2?）、鎂（Mg2?）等，用于評(píng)估體液平衡、酸堿平衡、電解質(zhì)紊亂等狀況，為臨床診斷和治療提供依據(jù)。*樣品類型：血清或血漿（需去蛋白處理，如加入乙二胺四乙酸二鈉EDTA或氟化物抑制鈣鎂沉淀和酶促反應(yīng)）。*測(cè)定離子：Na?,K?,Cl?,HCO??(通常需要預(yù)處理或特殊方法),Ca2?,Mg2?(常需要配位劑調(diào)節(jié)或使用專用色譜柱/方法)。*分析方法選擇：通常使用陽(yáng)離子交換色譜柱進(jìn)行陽(yáng)離子分析，使用強(qiáng)陰離子交換色譜柱進(jìn)行陰離子分析。流動(dòng)相分別為適合陽(yáng)離子的酸性溶液（如甲基磺酸或鹽酸）和適合陰離子的堿性溶液（如KOH）。檢測(cè)器均為電導(dǎo)檢測(cè)器，并配有抑制器。對(duì)于Ca2?、