(2025年)氣相色譜儀試題附答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.氣相色譜儀中，載氣的主要作用是（）A.提供化學(xué)反應(yīng)環(huán)境B.攜帶樣品通過色譜柱C.激活檢測器信號D.平衡柱溫波動答案：B2.以下檢測器中，屬于質(zhì)量型檢測器的是（）A.熱導(dǎo)檢測器（TCD）B.火焰離子化檢測器（FID）C.電子捕獲檢測器（ECD）D.火焰光度檢測器（FPD）答案：B3.程序升溫操作適用于（）A.沸點(diǎn)相近的單一組分分析B.寬沸程多組分樣品分離C.高沸點(diǎn)固定液的色譜柱D.恒溫條件下基線不穩(wěn)定的情況答案：B4.氣相色譜中，若色譜峰出現(xiàn)嚴(yán)重拖尾，最可能的原因是（）A.載氣流速過快B.柱溫過高C.進(jìn)樣量過大超過柱容量D.檢測器靈敏度不足答案：C5.評價(jià)色譜柱分離效能的關(guān)鍵參數(shù)是（）A.保留時(shí)間（tR）B.理論塔板數(shù)（n）C.相對保留值（r21）D.分離度（R）答案：B6.火焰離子化檢測器（FID）的工作原理基于（）A.組分在電場中電離產(chǎn)生電流B.組分燃燒提供離子，在電場中形成電流C.組分與載氣熱導(dǎo)率差異引起電阻變化D.組分捕獲電子導(dǎo)致電流變化答案：B7.以下載氣中，最適合用于毛細(xì)管柱氣相色譜且擴(kuò)散系數(shù)較小的是（）A.氮?dú)猓∟?）B.氫氣（H?）C.氦氣（He）D.氬氣（Ar）答案：A8.分流進(jìn)樣時(shí)，若分流比設(shè)置為100:1，進(jìn)樣量為1μL，則實(shí)際進(jìn)入色譜柱的樣品量約為（）A.0.01μLB.0.1μLC.1μLD.10μL答案：A9.氣相色譜中，固定液的選擇原則“相似相溶”主要指（）A.固定液與樣品的極性相似B.固定液與載氣的分子量相似C.固定液與檢測器的響應(yīng)特性相似D.固定液與柱溫的穩(wěn)定性相似答案：A10.若某組分的保留時(shí)間為10min，死時(shí)間為2min，則其調(diào)整保留時(shí)間為（）A.2minB.8minC.10minD.12min答案：B11.熱導(dǎo)檢測器（TCD）的靈敏度隨橋電流增加而提高，但橋電流過大會導(dǎo)致（）A.基線噪聲降低B.色譜柱壽命延長C.熱敏元件損壞D.樣品分解答案：C12.毛細(xì)管柱與填充柱相比，主要優(yōu)勢是（）A.柱容量大B.分離效率高C.成本更低D.載氣流速要求低答案：B13.氣相色譜分析中，內(nèi)標(biāo)法的主要優(yōu)點(diǎn)是（）A.無需準(zhǔn)確進(jìn)樣量B.操作簡單快速C.適用于痕量分析D.對檢測器靈敏度要求低答案：A14.若色譜峰的半高峰寬為0.5min，保留時(shí)間為5min，則理論塔板數(shù)約為（）（公式：n=5.54(tR/W?/?)2）A.554B.1108C.2216D.5540答案：A15.以下哪種情況會導(dǎo)致氣相色譜基線出現(xiàn)規(guī)則的正弦波波動？（）A.載氣漏氣B.檢測器污染C.柱溫箱溫度控制不良D.進(jìn)樣墊老化答案：C二、填空題（每空1分，共20分）1.氣相色譜儀的核心部件包括進(jìn)樣系統(tǒng)、______、檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。答案：色譜柱（分離系統(tǒng)）2.火焰離子化檢測器需要三種氣體：載氣、氫氣和______。答案：空氣3.衡量色譜柱選擇性的參數(shù)是______，其值越大，分離效果越好。答案：相對保留值（r21）4.毛細(xì)管柱的固定相通常通過______技術(shù)涂覆在柱內(nèi)壁。答案：交聯(lián)（或鍵合）5.程序升溫的初始溫度應(yīng)低于樣品中______組分的沸點(diǎn)。答案：最低沸點(diǎn)6.熱導(dǎo)檢測器的響應(yīng)信號與組分和載氣的______差異有關(guān)。答案：熱導(dǎo)率7.氣相色譜中，常用的定性分析方法是______對照法。答案：保留時(shí)間（或保留指數(shù)）8.分流/不分流進(jìn)樣口的分流比是指______與柱內(nèi)流量的比值。答案：分流出口流量9.為避免檢測器被污染，使用ECD時(shí)應(yīng)選擇______作為載氣（填氣體名稱）。答案：氮?dú)猓ɑ蚋呒兊獨(dú)猓?0.色譜峰的峰面積主要用于______分析，峰位置用于______分析。答案：定量；定性11.固定液的極性可用______表示，值越大，極性越強(qiáng)。答案：麥?zhǔn)铣?shù)（或極性常數(shù)）12.氣相色譜中，載氣流速的最佳操作點(diǎn)由______理論確定，此時(shí)柱效最高。答案：范第姆特（速率理論）13.若樣品中含有高沸點(diǎn)組分，應(yīng)選擇______固定液（填“極性”或“非極性”）以提高保留。答案：極性14.檢測器的靈敏度（S）定義為響應(yīng)信號（R）與______的比值。答案：樣品量（或濃度）15.毛細(xì)管柱的柱長增加會提高_(dá)_____，但會延長分析時(shí)間。答案：分離效率（或理論塔板數(shù)）16.氣相色譜中，常用的柱溫控制方式有恒溫模式和______模式。答案：程序升溫17.進(jìn)樣量過大會導(dǎo)致色譜峰______，分離度下降。答案：拖尾（或展寬）18.火焰光度檢測器（FPD）對______和磷元素有高選擇性。答案：硫19.氣相色譜的流動相是______，固定相可以是固體或液體。答案：載氣（或氣體）20.內(nèi)標(biāo)法中，內(nèi)標(biāo)物應(yīng)與待測組分的______相近，且不與樣品反應(yīng)。答案：保留時(shí)間（或理化性質(zhì)）三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述氣相色譜中“速率理論”的核心內(nèi)容及其對分離條件優(yōu)化的指導(dǎo)意義。答案：速率理論（范第姆特方程）表達(dá)式為H=A+B/u+Cu，其中H為理論塔板高度，u為載氣流速，A為渦流擴(kuò)散項(xiàng)，B/u為分子擴(kuò)散項(xiàng)，Cu為傳質(zhì)阻力項(xiàng)。核心內(nèi)容是解釋了影響柱效的主要因素：渦流擴(kuò)散與固定相顆粒大小及填充均勻性有關(guān)；分子擴(kuò)散與載氣種類、流速及柱溫有關(guān)；傳質(zhì)阻力與固定液膜厚度、載氣流速及組分在固定相中的擴(kuò)散系數(shù)有關(guān)。指導(dǎo)意義：通過選擇合適的載氣（如低分子量載氣降低分子擴(kuò)散）、控制最佳流速（uopt=√(B/C)）、使用小粒徑固定相、薄液膜色譜柱等，可降低H，提高柱效。2.比較火焰離子化檢測器（FID）與電子捕獲檢測器（ECD）的適用范圍及注意事項(xiàng)。答案：FID適用于大多數(shù)含碳有機(jī)物的檢測（尤其是烴類），對無機(jī)物、永久性氣體無響應(yīng)；ECD對電負(fù)性強(qiáng)的物質(zhì)（如鹵素、硝基化合物、含磷/硫化合物）有高靈敏度，適用于環(huán)境污染物（如農(nóng)藥殘留）分析。注意事項(xiàng)：FID需保持氫氣、空氣、載氣比例（約1:10:1），避免滅火；ECD需使用高純載氣（如氮?dú)?，純?gt;99.999%），防止氧氣和水污染，且檢測器溫度需高于柱溫（避免固定液流失污染）。3.氣相色譜分析中，如何通過調(diào)整操作參數(shù)改善兩組分的分離度？答案：分離度R=√n/4×(α-1)/α×k/(1+k)，其中n為理論塔板數(shù)，α為相對保留值，k為容量因子。改善分離度的方法：（1）提高柱效（n）：增加柱長、降低固定相顆粒度、優(yōu)化載氣流速至最佳點(diǎn)；（2）增大α：選擇極性匹配的固定液（如極性樣品用極性柱）、調(diào)整柱溫（降低柱溫可增大α，但延長分析時(shí)間）；（3）調(diào)節(jié)k：通過改變柱溫（降低柱溫增大k）或固定液用量（增加液膜厚度增大k），使k在2-10范圍內(nèi)（k過大延長分析時(shí)間）。4.簡述毛細(xì)管柱分流進(jìn)樣的原理及常見問題的解決方法。答案：分流進(jìn)樣原理：樣品在進(jìn)樣口汽化后，大部分經(jīng)分流出口排出（分流流量），小部分進(jìn)入色譜柱（柱流量），分流比=分流流量/柱流量，適用于濃度較高的樣品。常見問題及解決：（1）分流歧視（不同組分分流比例不同）：采用保溫進(jìn)樣口（溫度高于樣品沸點(diǎn)）、使用玻璃襯管（減少吸附）、降低分流比（<100:1）；（2）進(jìn)樣口污染：定期更換襯管和進(jìn)樣墊；（3）峰形拖尾：檢查襯管是否破損、是否需添加玻璃棉（減少樣品凝聚）。5.氣相色譜中，基線漂移和基線噪聲的區(qū)別是什么？可能的原因有哪些？答案：基線漂移是基線隨時(shí)間單向緩慢變化（如逐漸上升或下降），噪聲是基線的高頻無規(guī)則波動。漂移原因：柱溫箱溫度逐漸變化（如程序升溫后未平衡）、固定液流失（柱老化不足）、載氣壓力緩慢變化（氣瓶壓力不足）；噪聲原因：檢測器污染（如FID噴嘴堵塞）、電路干擾（如接地不良）、載氣不純（含雜質(zhì)）、橋電流過高（TCD）。四、計(jì)算題（每題8分，共16分）1.某樣品用氣相色譜分析，測得死時(shí)間t?=1.5min，組分A的保留時(shí)間tR(A)=8.5min，組分B的保留時(shí)間tR(B)=10.5min，A的半高峰寬W?/?(A)=0.8min，B的半高峰寬W?/?(B)=1.0min。計(jì)算：（1）組分A的容量因子k(A)；（2）兩組分的分離度R；（3）以組分B計(jì)算的理論塔板數(shù)n(B)。（公式：k=(tR-t?)/t?；R=2(tR(B)-tR(A))/(W?/?(A)+W?/?(B))；n=5.54(tR/W?/?)2）答案：（1）k(A)=(8.5-1.5)/1.5=7/1.5≈4.67；（2）R=2×(10.5-8.5)/(0.8+1.0)=4/1.8≈2.22；（3）n(B)=5.54×(10.5/1.0)2=5.54×110.25≈610.8（保留整數(shù)為611）。2.用內(nèi)標(biāo)法測定樣品中組分X的含量。稱取樣品0.500g，加入內(nèi)標(biāo)物S0.050g，混合后進(jìn)樣，測得X的峰面積為1200，S的峰面積為800。已知X對S的校正因子f'=1.2，計(jì)算樣品中X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（公式：w(X)=f'×(A(X)/A(S))×(m(S)/m(樣))×100%）答案：w(X)=1.2×(1200/800)×(0.050/0.500)×100%=1.2×1.5×0.1×100%=18%。五、綜合分析題（14分）某實(shí)驗(yàn)室使用氣相色譜儀分析空氣中苯系物（苯、甲苯、二甲苯），出現(xiàn)以下問題：（1）基線在程序升溫過程中持續(xù)上升；（2）二甲苯峰形嚴(yán)重拖尾；（3）苯的保留時(shí)間重復(fù)性差（RSD>5%）。請逐一分析可能原因，并提出解決措施。答案：（1）基線程序升溫時(shí)持續(xù)上升：可能原因是色譜柱固定液流失（柱老化不足或柱溫超過最高使用溫度）、載氣純度不足（含雜質(zhì)在高溫下被檢測器響應(yīng)）、進(jìn)樣口污染（襯管或隔墊分解物隨溫度升高流出）。解決措施：老化色譜柱（在最高使用溫度下通載氣3-4h）、更換高純載氣（純度>99.999%）、清洗或更換進(jìn)樣口襯管及隔墊。（2）二甲苯峰形拖尾：可能原因是色譜柱過載（進(jìn)樣量過大）、固定相極性不匹配（二甲苯為非極性，使用極性柱導(dǎo)致吸附）、進(jìn)樣口襯管破損（樣品在襯管內(nèi)凝聚）、柱溫過低（組分在固定相中滯留時(shí)間過長）。解決措施：減少進(jìn)樣量