(2025年)氣相色譜法習(xí)題(配簡明答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.氣相色譜中，以下檢測器對含硫、磷化合物靈敏度最高的是（）。A.氫火焰離子化檢測器（FID）B.熱導(dǎo)檢測器（TCD）C.火焰光度檢測器（FPD）D.電子捕獲檢測器（ECD）2.分離沸點(diǎn)相近但極性差異較大的兩組分，應(yīng)優(yōu)先選擇（）。A.非極性固定液，低柱溫B.極性固定液，低柱溫C.非極性固定液，高柱溫D.極性固定液，高柱溫3.氣相色譜中，載氣純度對（）檢測器的基線穩(wěn)定性影響最大。A.FIDB.TCDC.ECDD.FPD4.某色譜峰的保留時間為12.5min，半峰寬為0.8min，死時間為2.0min，則調(diào)整保留時間為（）。A.10.5minB.12.5minC.14.5minD.8.5min5.以下關(guān)于程序升溫的描述，錯誤的是（）。A.適用于寬沸程多組分樣品的分離B.可提高低沸點(diǎn)組分的分離度C.需匹配檢測器的溫度控制范圍D.會延長高沸點(diǎn)組分的保留時間6.內(nèi)標(biāo)法中，內(nèi)標(biāo)物的選擇不要求（）。A.與樣品中各組分互不反應(yīng)B.與待測物保留時間相近C.純度高于99.9%D.在檢測器上有不同響應(yīng)7.衡量色譜柱柱效的參數(shù)是（）。A.分離度（R）B.相對保留值（γ）C.理論塔板數(shù)（n）D.容量因子（k）8.氣相色譜中，載氣流速過小時，影響柱效的主要因素是（）。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)9.用歸一化法進(jìn)行定量分析時，要求（）。A.所有組分均出峰且響應(yīng)因子已知B.只需待測組分出峰C.內(nèi)標(biāo)物與待測物峰面積比恒定D.樣品中不含不揮發(fā)組分10.以下固定液中，極性最強(qiáng)的是（）。A.二甲基聚硅氧烷（OV-1）B.聚乙二醇（PEG-20M）C.氰丙基苯基聚硅氧烷（OV-225）D.苯基甲基聚硅氧烷（SE-54）二、填空題（每空1分，共20分）1.氣相色譜儀的核心部件是________，其作用是實(shí)現(xiàn)組分的分離。2.熱導(dǎo)檢測器的響應(yīng)信號與載氣和組分的________差異相關(guān)，因此常用________作為載氣以提高靈敏度。3.分離度R的計(jì)算公式為________，當(dāng)R≥________時，兩組分可基本完全分離。4.容量因子k的定義是________，其值越大，組分在固定相中保留越________。5.電子捕獲檢測器對________化合物（如含鹵素、硝基）響應(yīng)敏感，常用________作為載氣以減少基線噪聲。6.氣相色譜定性分析的主要依據(jù)是________，定量分析的關(guān)鍵是保證________與待測物濃度成正比。7.程序升溫時，初始溫度應(yīng)________（填“高于”或“低于”）樣品中最低沸點(diǎn)組分的沸點(diǎn)，升溫速率需根據(jù)樣品沸程調(diào)整，通常為________℃/min。8.內(nèi)標(biāo)法的優(yōu)點(diǎn)是可抵消________（如進(jìn)樣量、儀器波動）的影響，缺點(diǎn)是需額外加入________。9.理論塔板高度（H）與理論塔板數(shù)（n）的關(guān)系為________，H越小，柱效越________。10.極性固定液分離樣品時，極性越強(qiáng)的組分保留時間越________，這是由于固定液與組分間的________作用力更強(qiáng)。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述速率理論（范第姆特方程）對氣相色譜分離條件優(yōu)化的指導(dǎo)意義。2.比較外標(biāo)法與內(nèi)標(biāo)法的適用場景及優(yōu)缺點(diǎn)。3.氣相色譜中，如何通過調(diào)整柱溫改善分離效果？舉例說明。4.檢測器基線出現(xiàn)漂移和噪聲的可能原因有哪些？如何排查？5.固定液的選擇遵循“相似相溶”原則，具體可分為哪幾類情況？分別舉例說明。四、計(jì)算題（每題8分，共32分）1.某色譜柱分離苯和甲苯，測得苯的保留時間tR1=5.2min，半峰寬W1/2(1)=0.3min；甲苯的保留時間tR2=7.8min，半峰寬W1/2(2)=0.4min；死時間tM=1.0min。計(jì)算：（1）苯的理論塔板數(shù)n1；（2）甲苯的容量因子k2；（3）兩組分的分離度R。（已知n=5.54(tR/W1/2)2）2.用內(nèi)標(biāo)法測定樣品中乙醇含量。稱取0.5000g樣品，加入0.0500g內(nèi)標(biāo)物正丙醇，混合后進(jìn)樣。測得乙醇峰面積A1=1200mV·s，正丙醇峰面積A2=800mV·s。已知乙醇對正丙醇的校正因子f1=0.85，正丙醇對自身的校正因子f2=1.00。計(jì)算樣品中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3.某色譜柱在載氣流速u=20cm/s時，理論塔板高度H=0.5mm；u=40cm/s時，H=0.6mm。根據(jù)范第姆特方程H=A+B/u+Cu，求：（1）A、B、C的值；（2）最佳載氣流速uopt及對應(yīng)的最小塔板高度Hmin。4.用歸一化法分析某混合樣品，其中組分A、B、C的峰面積分別為200、300、500mV·s，校正因子分別為0.8、1.2、1.0。已知所有組分均出峰，計(jì)算各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。五、綜合分析題（共18分）某實(shí)驗(yàn)室用氣相色譜法檢測食品中殘留的三氯甲烷（沸點(diǎn)61.2℃）和四氯化碳（沸點(diǎn)76.8℃），采用HP-5毛細(xì)管柱（5%苯基-95%甲基聚硅氧烷，非極性），初始柱溫40℃，保持2min，以10℃/min升至80℃，保持1min；檢測器為ECD，載氣為氮?dú)猓兌?9.99%），分流比20:1。實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)以下問題：（1）三氯甲烷峰形拖尾嚴(yán)重；（2）四氯化碳與相鄰雜質(zhì)峰分離度R=1.0，未達(dá)到定量要求；（3）基線在程序升溫后期出現(xiàn)上漂。請分析可能原因，并提出改進(jìn)措施。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.B3.C4.A5.D6.D7.C8.B9.A10.B二、填空題1.色譜柱；2.熱導(dǎo)率；氫氣（或氦氣）；3.R=2(tR2-tR1)/(W1+W2)；1.5；4.組分在固定相與流動相中的質(zhì)量比；強(qiáng)；5.電負(fù)性；高純氮?dú)猓?.保留時間（或保留指數(shù)）；響應(yīng)信號（或峰面積/峰高）；7.低于；5-20；8.操作誤差；內(nèi)標(biāo)物；9.H=L/n；高；10.長；極性（或氫鍵、誘導(dǎo)）。三、簡答題1.范第姆特方程H=A+B/u+Cu指出，柱效受渦流擴(kuò)散項(xiàng)（A）、分子擴(kuò)散項(xiàng)（B/u）和傳質(zhì)阻力項(xiàng)（Cu）共同影響。優(yōu)化分離條件時，需選擇粒徑小且均勻的填料（降低A）、控制載氣流速接近最佳流速（平衡B/u和Cu）、使用低黏度固定液（降低液相傳質(zhì)阻力）等，以減小H，提高柱效。2.外標(biāo)法適用于樣品組成簡單、待測物濃度穩(wěn)定的場景，優(yōu)點(diǎn)是操作簡便、無需內(nèi)標(biāo)物；缺點(diǎn)是對進(jìn)樣量和儀器穩(wěn)定性要求高。內(nèi)標(biāo)法適用于復(fù)雜樣品或進(jìn)樣量不易控制的情況，優(yōu)點(diǎn)是可抵消操作誤差；缺點(diǎn)是需準(zhǔn)確稱量內(nèi)標(biāo)物，分析時間延長。3.降低柱溫可增加固定相對組分的保留，提高分離度（尤其對低沸點(diǎn)組分），但會延長分析時間；升高柱溫可縮短保留時間，適用于高沸點(diǎn)組分，但可能降低分離度。例如分離沸點(diǎn)差小的樣品（如苯和甲苯），降低柱溫（如從80℃降至60℃）可增大保留差異，提高R。4.基線漂移可能原因：柱溫波動、固定液流失、載氣純度不足；排查方法：檢查柱溫箱穩(wěn)定性，老化色譜柱，更換高純載氣?；€噪聲可能原因：檢測器污染、電路干擾、載氣流量波動；排查方法：清洗檢測器，檢查電路接地，穩(wěn)定載氣流速。5.（1）非極性樣品選非極性固定液（如OV-1分離烷烴），按沸點(diǎn)順序出峰；（2）極性樣品選極性固定液（如PEG-20M分離醇類），按極性順序出峰；（3）極性與非極性混合樣品選極性固定液（如OV-225分離含鹵素和烴類化合物），極性組分保留更強(qiáng)；（4）形成氫鍵的樣品選氫鍵型固定液（如聚乙二醇分離水、醇），氫鍵作用強(qiáng)的組分保留更久。四、計(jì)算題1.（1）n1=5.54×(5.2/0.3)2≈5.54×300.44≈1664；（2）k2=(7.8-1.0)/1.0=6.8；（3）R=2×(7.8-5.2)/(0.3+0.4)=2×2.6/0.7≈7.43。2.乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(f1×A1×m2)/(f2×A2×m樣)×100%=(0.85×1200×0.0500)/(1.00×800×0.5000)×100%=(51)/(400)×100%=12.75%。3.（1）代入數(shù)據(jù)得：0.5=A+B/20+20C；0.6=A+B/40+40C。假設(shè)A=0（填充柱渦流擴(kuò)散項(xiàng)可忽略），解得B=8，C=0.005；（2）uopt=√(B/C)=√(8/0.005)=√1600=40cm/s（與題設(shè)矛盾，說明A≠0）。重新設(shè)A=0.2mm，解得B=4，C=0.005，則uopt=√(4/0.005)=√800≈28.28cm/s，Hmin=0.2+2×√(4×0.005)=0.2+2×0.141≈0.48mm（具體數(shù)值需根據(jù)實(shí)際方程求解）。4.總校正面積=200×0.8+300×1.2+500×1.0=160+360+500=1020；A%=(160/1020)×100%≈15.69%；B%=(360/1020)×100%≈35.29%；C%=(500/1020)×100%≈49.02%。五、綜合分析題（1）峰拖尾原因：樣品吸附（三氯甲烷含極性基團(tuán)，非極性柱表面活性位點(diǎn)吸附）或柱溫過低。改進(jìn)措施：使用