(2025年)色譜分析基礎(chǔ)知識(shí)試題及答案一、選擇題（每題2分，共30分）1.以下色譜類(lèi)型中，流動(dòng)相為超臨界流體的是（）A.氣相色譜（GC）B.液相色譜（LC）C.超臨界流體色譜（SFC）D.離子色譜（IC）2.氣固色譜中，固定相的主要作用是（）A.溶解樣品組分B.吸附樣品組分C.與組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D.提供流動(dòng)通道3.色譜圖中，保留時(shí)間（tR）是指（）A.流動(dòng)相流經(jīng)色譜柱的時(shí)間B.組分從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)濃度極大值的時(shí)間C.不被固定相保留的組分的流出時(shí)間D.相鄰兩峰保留時(shí)間的差值4.塔板理論的核心假設(shè)是（）A.組分在兩相中的分配瞬間達(dá)到平衡B.流動(dòng)相流速對(duì)分離無(wú)影響C.色譜峰展寬僅由分子擴(kuò)散引起D.固定相均勻且無(wú)缺陷5.分離度（R）的計(jì)算公式為（）A.R=2(tR2-tR1)/(W1+W2)B.R=(tR2-tR1)/(W1+W2)C.R=2(tR2-tR1)/(W1×W2)D.R=(tR2-tR1)/(W1×W2)6.火焰離子化檢測(cè)器（FID）對(duì)以下哪類(lèi)物質(zhì)響應(yīng)最敏感？（）A.無(wú)機(jī)氣體B.含電負(fù)性原子的有機(jī)物C.烴類(lèi)有機(jī)物D.金屬離子7.高效液相色譜（HPLC）中，梯度洗脫的主要目的是（）A.提高柱效B.縮短分析時(shí)間C.改善復(fù)雜樣品中各組分的分離D.降低流動(dòng)相消耗8.范第姆特方程（H=A+B/u+Cu）中，B項(xiàng)代表（）A.渦流擴(kuò)散項(xiàng)B.分子擴(kuò)散項(xiàng)C.傳質(zhì)阻力項(xiàng)D.柱外效應(yīng)項(xiàng)9.死時(shí)間（t0）可通過(guò)以下哪種物質(zhì)測(cè)定？（）A.強(qiáng)保留組分B.不被固定相保留的物質(zhì)C.與固定相反應(yīng)的物質(zhì)D.高沸點(diǎn)組分10.色譜峰展寬的主要原因是（）A.進(jìn)樣量過(guò)大B.柱外死體積C.柱內(nèi)傳質(zhì)阻力D.檢測(cè)器響應(yīng)延遲11.以下檢測(cè)器中，屬于質(zhì)量型檢測(cè)器的是（）A.紫外檢測(cè)器（UV）B.示差折光檢測(cè)器（RID）C.火焰離子化檢測(cè)器（FID）D.電導(dǎo)檢測(cè)器（CD）12.氣相色譜中，程序升溫的適用場(chǎng)景是（）A.分析低沸點(diǎn)單一組分B.分析寬沸程多組分混合物C.提高固定相穩(wěn)定性D.降低檢測(cè)器噪聲13.離子色譜（IC）分離的主要機(jī)制是（）A.吸附-脫附B.分配平衡C.離子交換D.尺寸排阻14.色譜圖中，峰面積主要用于（）A.定性分析B.定量分析C.判斷柱效D.計(jì)算保留指數(shù)15.以下固定相中，屬于高效液相色譜反相色譜常用固定相的是（）A.硅膠（極性）B.C18鍵合硅膠（非極性）C.離子交換樹(shù)脂D.凝膠二、填空題（每空1分，共20分）1.色譜法的基本原理是利用樣品中各組分在固定相和流動(dòng)相之間的________差異實(shí)現(xiàn)分離。2.氣液色譜的固定相由________和________組成，其中起分離作用的是________。3.理論塔板數(shù)（n）的計(jì)算公式為_(kāi)_______，其值越大，色譜柱的分離效能________。4.當(dāng)分離度R=________時(shí)，兩色譜峰達(dá)到基線分離（分離程度≥98%）。5.高效液相色譜常用的檢測(cè)器除紫外-可見(jiàn)檢測(cè)器外，還有________、________等（列舉兩種）。6.范第姆特方程中，A項(xiàng)（渦流擴(kuò)散項(xiàng)）與________有關(guān)，降低填料粒徑可________A項(xiàng)。7.死體積（V0）的計(jì)算公式為_(kāi)_______（t0為死時(shí)間，F(xiàn)0為流動(dòng)相流速）。8.離子色譜主要用于分離________化合物，其流動(dòng)相通常為_(kāi)_______。9.色譜圖中，峰高或峰面積與組分的________成正比，是________分析的依據(jù)。10.氣相色譜中，程序升溫通過(guò)逐步________柱溫，使不同沸點(diǎn)的組分依次流出，適用于________樣品的分析。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共48分）1.簡(jiǎn)述氣相色譜（GC）與液相色譜（LC）的主要區(qū)別（至少列出4點(diǎn)）。2.塔板理論的核心內(nèi)容是什么？其主要優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？3.范第姆特方程中各參數(shù)的物理意義是什么？如何通過(guò)調(diào)整參數(shù)提高柱效？4.梯度洗脫在高效液相色譜中的作用是什么？適用于哪些類(lèi)型的樣品？5.檢測(cè)器的性能指標(biāo)主要包括哪些？簡(jiǎn)述火焰離子化檢測(cè)器（FID）的工作原理。6.提高色譜分離度的主要方法有哪些？（從柱效、容量因子、選擇性三方面說(shuō)明）7.死時(shí)間（t0）和保留時(shí)間（tR）的定義是什么？它們?cè)谏V定性分析中的作用是什么？8.色譜峰展寬的主要原因有哪些？如何減小峰展寬以提高分離效果？四、計(jì)算題（共22分）1.（6分）某色譜柱分離兩組分，測(cè)得組分1的保留時(shí)間tR1=4.5min，半峰寬W1/2=0.25min；組分2的保留時(shí)間tR2=5.8min，半峰寬W1/2=0.30min。計(jì)算該色譜柱對(duì)兩組分的平均理論塔板數(shù)（n）。2.（6分）已知某色譜柱的死時(shí)間t0=1.2min，組分A的保留時(shí)間tRA=6.5min，組分B的保留時(shí)間tRB=8.2min，兩組分的峰底寬分別為WA=0.8min，WB=1.0min。計(jì)算：（1）組分A的容量因子kA；（2）兩組分的分離度R。3.（5分）某檢測(cè)器的噪聲N=0.02mV，靈敏度S=500mV·mL/mg（質(zhì)量型）。計(jì)算該檢測(cè)器的檢測(cè)限D(zhuǎn)（單位：mg/mL）。4.（5分）在某色譜條件下，組分X的調(diào)整保留時(shí)間tR’=12.6min，組分Y的調(diào)整保留時(shí)間tR’’=15.2min，計(jì)算兩組分的相對(duì)保留值α（以X為基準(zhǔn)）。答案一、選擇題1.C2.B3.B4.A5.A6.C7.C8.B9.B10.C11.C12.B13.C14.B15.B二、填空題1.分配（或吸附、親和）2.載體；固定液；固定液3.n=5.54(tR/W1/2)2（或n=16(tR/W)2）；越高4.1.55.熒光檢測(cè)器（FLD）；蒸發(fā)光散射檢測(cè)器（ELSD）（或示差折光檢測(cè)器、質(zhì)譜檢測(cè)器等）6.填料粒徑和填充均勻性；減小7.V0=t0×F08.離子型（或極性）；稀酸、稀堿或鹽溶液9.濃度（或質(zhì)量）；定量10.升高；寬沸程多組分三、簡(jiǎn)答題1.主要區(qū)別：（1）流動(dòng)相：GC為氣體（如N2、H2），LC為液體（如甲醇、水）；（2）固定相：GC為固體吸附劑或固定液涂漬載體，LC為鍵合硅膠、離子交換樹(shù)脂等；（3）應(yīng)用范圍：GC適用于沸點(diǎn)<400℃、熱穩(wěn)定樣品，LC適用于高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定或大分子樣品；（4）檢測(cè)器：GC常用FID、ECD，LC常用UV、RID；（5）溫度控制：GC需程序升溫，LC通常在室溫或恒溫下運(yùn)行。2.塔板理論核心：將色譜柱類(lèi)比為精餾塔，假設(shè)組分在每塊塔板的兩相中瞬間達(dá)到分配平衡，通過(guò)塔板數(shù)（n）和塔板高度（H）衡量柱效。優(yōu)點(diǎn)：解釋了色譜峰的正態(tài)分布形狀和柱效與保留時(shí)間、峰寬的關(guān)系；缺點(diǎn)：未考慮流動(dòng)相流速、傳質(zhì)阻力等動(dòng)力學(xué)因素，無(wú)法解釋峰展寬的本質(zhì)原因。3.范第姆特方程H=A+B/u+Cu中，A為渦流擴(kuò)散項(xiàng)（與填料粒徑、填充均勻性有關(guān)），B/u為分子擴(kuò)散項(xiàng)（與組分在流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù)、流速u(mài)成反比），Cu為傳質(zhì)阻力項(xiàng)（與固定相厚度、組分在固定相中的擴(kuò)散系數(shù)、流速u(mài)成正比）。提高柱效的方法：（1）減小填料粒徑（降低A項(xiàng)）；（2）選擇合適流速（u≈√(B/C)時(shí)H最?。?；（3）降低固定液膜厚度（減小C項(xiàng)）；（4）使用低黏度流動(dòng)相（降低傳質(zhì)阻力）。4.梯度洗脫作用：通過(guò)改變流動(dòng)相的組成（如有機(jī)溶劑比例），逐漸增加洗脫強(qiáng)度，使不同保留強(qiáng)度的組分在合適的時(shí)間流出，提高分離度并縮短分析時(shí)間。適用于：（1）復(fù)雜樣品（如生物大分子、天然產(chǎn)物提取物）；（2）組分保留值范圍寬（k值差異大）的樣品；（3）常規(guī)等度洗脫無(wú)法分離的樣品。5.檢測(cè)器性能指標(biāo)：靈敏度（S，響應(yīng)值與組分量的比值）、檢測(cè)限（D，能檢測(cè)的最小組分量）、線性范圍（響應(yīng)值與組分量呈線性關(guān)系的范圍）、選擇性（對(duì)特定類(lèi)型組分的響應(yīng)能力）、穩(wěn)定性（基線噪聲和漂移）。FID工作原理：含碳有機(jī)物在氫火焰中電離產(chǎn)生離子，離子在電場(chǎng)作用下形成微電流，電流大小與有機(jī)物含量成正比，通過(guò)放大后記錄信號(hào)。6.提高分離度的方法：（1）增加柱效（n）：使用高效色譜柱（小粒徑填料）、優(yōu)化流速和溫度；（2）調(diào)整容量因子（k）：改變固定相或流動(dòng)相極性（如HPLC中調(diào)整有機(jī)相比例，GC中調(diào)整柱溫），使k在2-10之間；（3）改善選擇性（α）：選擇對(duì)組分有不同親和力的固定相（如GC中更換固定液極性，HPLC中選擇C18或C8柱），或調(diào)整流動(dòng)相pH、離子強(qiáng)度（離子色譜）。7.死時(shí)間（t0）：不被固定相保留的組分（如GC中的空氣，LC中的溶劑）從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)峰最大值的時(shí)間；保留時(shí)間（tR）：組分從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)峰最大值的時(shí)間。定性作用：在相同色譜條件下，組分的保留時(shí)間（或調(diào)整保留時(shí)間tR’=tR-t0）是特征值，可通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)品保留時(shí)間對(duì)比進(jìn)行定性。8.峰展寬主要原因：（1）柱內(nèi)因素：渦流擴(kuò)散（填料不均勻）、分子擴(kuò)散（組分在流動(dòng)相中縱向擴(kuò)散）、傳質(zhì)阻力（組分在兩相中分配平衡延遲）；（2）柱外因素：進(jìn)樣器死體積、連接管路體積、檢測(cè)器死體積。減小峰展寬的方法：（1）使用小粒徑、均勻填料的色譜柱；（2）優(yōu)化流速（范第姆特方程最優(yōu)流速）；（3）縮短柱外連接管路，減小死體積；（4）降低固定液膜厚度（GC）或固定相粒徑（HPLC）。四、計(jì)算題1.理論塔板數(shù)n=5.54(tR/W1/2)2組分1：n1=5.54×(4.5/0.25)2=5.54×(18)2=5.54×324≈1795組分2：n2=5.54×(5.8/0.30)2=5.54×(19.33)2≈5.54×373.6≈2070平均n=(1795+2070)/2≈1