考试必备分析化学仪器分析汇总习题及答案

1、 何谓原子吸收光谱法？它有什么特点？

答：原子吸收光谱法是利用待测元素的基态原子对其共振辐射光(共振线)的吸收进行分析的方法。它的特点是：(1)准确度高；(2)灵敏度高；(3)测定元素范围广；(4)可对微量试样进行测定；(5)操作简便，分析速度快。

2、 何谓共振发射线？何谓共振吸收线？在原子吸收分光光度计上哪部分产生共振发射线？哪部分产生共振吸收线？

答：电子从基态激发到能量最低的激发态(第一激发态)，为共振激发，产生的谱线称为共振吸收线。当电子从共振激发态跃迁回基态，称为共振跃迁，所发射的谱线称为共振发射线。在原子吸收分光光度计上，光源产生共振发射线、原子化器产生共振吸收线。

3、 在原子吸收光谱法中为什么常常选择共振线作分析线？

答：(1)共振线是元素的特征谱线。(2)共振线是元素所有谱线中最灵敏的谱线。

4、 何谓积分吸收？何谓峰值吸收系数？为什么原子吸收光谱法常采用峰值吸收而不应用积分吸收？

答：原子吸收光谱法中，将光源发射的电磁辐射通过原子蒸汽时，被吸收的能量称为积分吸收，即吸收线下面所包围的整个面积。中心频率处的吸收系数称为峰值吸收系数。

原子吸收谱线很窄，要准确测定积分吸收值需要用高分辨率的分光仪器，目前还难以达到。而，峰值吸收系数的测定只要使用锐线光源而不必使用高分辨率的分光仪器就可办到。 5、 原子分光光度计主要由哪几部分组成？每部分的作用是什么？

答：原子分光光度计主要由四部分组成：光源、原子化系统、分光系统和检测系统。 光源：发出待测元素特征谱线，为锐线光源。 原子化系统：将试样中的待测元素转变成原子蒸汽。 分光系统：将待测元素的共振线与邻近谱线分开。 检测系统：

6、 在原子吸收分光光度计中为什么要采用锐线光源？为什么常用空心阴极灯作光源？

答：P143原子吸收谱线很窄，半宽度仅为千分之几纳米，要准确地测定积分吸收值需要高分辨率的分光仪器，目前还难以实现。。。。。。。。。。

7、 可见分光光度计的分光系统在吸收池前面，而原子吸收分光光度计的分光系统在原子化系统(也是吸收系统)的后

面，为什么？

答：分光系统的作用是将待测谱线与邻近谱线分开。在分光光度计中，光源非单色光源，在光通过吸收池之前需要从光源发出的一系列光中将测试所需的特定波长的光线分离出来，因此分光系统在吸收池前面。而在原子吸收中，光源是单色锐线光源，当光源发出的单色光经过原子化系统后，到达检测器之前，需要将测定的特征线从原子化系统发射出的各中光线之中分离出来，因此分光系统在原子化系统后面。 8、 火焰原子吸收光谱法中的干扰有哪些？简述抑制各种干扰的方法？

答：(1)化学干扰包括离解化学干扰、氧化-还原化学干扰及电离化学干扰。通过在标液和试液中加入某种光谱化学缓冲剂可抑制或减小化学干扰。(2)物理干扰指试样的一种或多种物理性质改变所引起的干扰，主要来源于雾化过程、去溶剂过程及伴随固体转化为蒸汽过程中物理化学现象的干扰。该种干扰可用控制试液与标液的组成尽量一致来消除，也可采用标加法或稀释法来减小或消除。(3)光谱干扰是由待测元素发射或吸收的辐射光谱与干扰元素的辐射光谱不能完全分离所引起的。避免或抑制干扰的方法有用纯度较高的单元素灯、减小狭缝、另选分析线等。 9、 在火焰原子吸收光谱法中为什么要调节灯电流、燃气与助燃气的比例、燃烧器高度、测试波长、通带等仪器工作

条件？

答：调节灯电流是为了保证有稳定和足够的辐射光；调节燃气与助燃气的比例是为了改变火焰状态，进而改善原子化效率；调节燃烧器高度是为了确定观察高度，进而确定合适的灵敏度和稳定性；调节测试波长是为了选择不同的分析线来适应不同的情况的需要；调节通带时为了获得合适的光强并抑制干扰。

10、用标准加入法测定某一试样溶液中镉的浓度。各试液在加入镉标准溶液后，用水稀释至50mL，测得其吸光度如下表所示。求镉的浓度。

序号 1 2 3 4

解：设直接测定的镉浓度为cx μg/ml

加入镉标的浓度c0分别为：c0 = 0, Ax = 0.042

试液的体积/mL 20 20 20 20 加入镉标准溶液（10μg mL-1）的体积/mL 0 1 2 4 吸光度 0.042 0.080 0.116 0.190 1100.2μg/ml A1 = 0.080 502100.4μg/ml A2 = 0.116 c250 c1 c34100.8μg/ml A3 = 0.190 50将吸光度（A）—镉标准浓度C（μg/ml）的标准曲线进行线性回归得：

A = 0.1846C + 0.0424 (r = 0.99995) (*注：可用Excel做标准曲线得到回归方程) 该线性方程在x轴交点处的值即为测得镉的浓度：cx = 0.23 μg/ml ∴ 试样中镉的含量为：0.23*50/20=0.57 mg/L

11、用原子吸收光谱法测定自来水中镁的含量（用mg L-1表示）。取一系列镁标准液（1μg mL-1）及自来水水样于50mL容量瓶中，分别加入5%锶盐溶液2mL后，用蒸馏水稀释至刻度。然后与蒸馏水交替进样，测定其吸光度，其数据如下表所示。计算自来水中镁的含量。

编 号 镁标准溶的体积/mL 吸光度 1 0.00 0.043 2 1.00 0.092 3 2.00 0.140 4 3.00 0.187 5 4.00 0.234 6 5.00 0.286 7 自来水水样20mL 0.135 解：设自来水稀释后直接测定的镁浓度为cx μg/ml

1~6号中镁标的浓度分别为：c1 = 0, A1= 0.043 c2=1*1/50=0.02 μg/ml A2 = 0.092 c3=1*2/50=0.04 μg/ml A3 = 0.140 c4=1*3/50=0.06 μg/ml A4 = 0.187

c5=1*4/50=0.08 μg/ml A5 = 0.234

c6=1*5/50=0.1 μg/ml A6 = 0.286 将吸光度（A）—标准溶液含镁量（m, μg）的标准曲线进行线性回归得：

A = 2.4114C + 0.0431 (r = 0.9999)

将A = 0.135代入得自来水样中直接测得的镁含量为： cx=0.038 μg/ml(mg/L)。 ∴ 自来水中镁的含量为：0.038*50/20=0.095 mg/L

12、某原子吸收分光光度计倒线色散率为1nm/mm，狭缝宽度分别为0.1mm、0.2mm、1.0mm，问对应的通带宽度分别是多少？

解：W = D·S

已知：D = 1nm/mm, S1 = 0.1mm；S2 = 0.2mm；S3 = 1.0mm 通带宽度：

W1 = D·S1 = 1×0.1 = 0.1 nm W2 = D·S2 = 1×0.2 = 0.2 nm W3 = D·S3 = 1×1.0 = 1.0 nm

紫外-可见分光光度和红外光谱法习题及参考答案

1、分子内部的运动方式有三种，即： 、 和 ，相应于这三种不同的运动形式，分子具有 能级、 能级和 能级。

2、折射率是指光线在 速度与在 速度的比值。当温度、光波波长固定后，有机化合物折射率主要决定于物质的 和 。通过折射率可以测定出 、 以及 等。

3、饱和碳氢化合物分子中只有 键，只在 产生吸收，在200-1000nm范围内不产生吸收峰，故此类化合物在紫外吸收光谱中常用来做 。

4、在中红外光区中，一般把4000-1350cm区域叫做 ，而把1350-650区域叫做 。

5、在有机化合物中,常常因取代基的变更或溶剂的改变,使其吸收带的最大吸收波长发生移动,向长波方向移动称为___________,向短波方向移动称为___________。

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6、在朗伯—比尔定律I/Io= 10

-abc

中, Io是入射光的强度, I是透射光的强度, a是吸光系数, b是光通过透明物的距离,即

吸收池的厚度, c是被测物的浓度,则透射比T =____,百分透过率T% =_____, 吸光度A与透射比T的关系为 。 7、在单色器的线色散率为0.5mm/nm的条件下用原子吸收分析法测定铁时，要求通带宽度为0.1nm，狭缝宽度要调到 。

8、紫外吸收光谱分析可用来进行在紫外区范围有吸收峰的物质的________及________分析。 9、在紫外光谱中，随溶剂极性增加，R带_____移，K带_______移

10、某单色器的线色散率为0.5mm/nm，当出射狭缝宽度为0.1mm时，则单色仪的光谱通带宽度为 。 11、对于紫外及可见分光光度计,在可见光区可以用玻璃吸收池,而紫外光区则用________吸收池进行测量。

12、、红外光谱是由于分子振动能级的跃迁而产生，当用红外光照射分子时，要使分子产生红外吸收，则要满足两个条件：(1)________________________________________________，(2)_______________________________________________。 13、把无色的待测物质转变成为有色物质所发生的化学反应称为 所用试剂为 。 1、符合吸收定律的溶液稀释时，其最大吸收峰波长位置（ ）。

A. 向长波移动 B. 向短波移动 C. 不移动 D.不移动，吸收峰值降低 2、某化合物在紫外光区204nm处有一弱吸收带，在红外特征区有如下吸收峰： 3400cm~2400 cm宽而强的吸收，1710 cm。则该化合物可能是：（ ） A.醛 B.酮 C.羧酸 D.酯

3、光学分析法中,使用到电磁波谱,其中可见光的波长范围为_____。 A. 10～400nm; B. 400～750nm; C. 0.75～2.5mm; D. 0.1～100cm 4、棱镜或光栅可作为______。

A.滤光元件; B.聚焦元件; C.分光元件; D.感光元件. 5、红外光谱法中的红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度,可以用来__ _____。 A.鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团及进行定量分析与纯度鉴定; B.确定配位数; C.研究化学位移; D.研究溶剂效应.

6、某种化合物，其红外光谱上3000-2800cm,1460 cm,1375 cm和720 cm等处有主要吸收带，该化合物可能是 ______。 A.烷烃；B.烯烃；C.炔烃；D.芳烃；E.羟基化合物。 7、电磁辐射的微粒性表现在哪种性质上（ ）。

A.能量 B.频率 C.波长 D.波数 8、指出下列化合物中，哪个化合物的紫外吸收波长最大（ ）。

A. CH3CH2CH3 B. CH3CH2OH C. CH2=CHCH2CH=CH2 D. CH3CH=CHCH=CHCH3 9、有一含氧化合物，如用红外光谱判断是否为羰基化合物，重要依据的谱带范围为_______。 A. 3500-3200cm B. 1500-1300 cm C. 1000-650 cm D. 1950-1650 cm. 10、溶剂对电子光谱的影响较为复杂,改变溶剂的极性, _______。

A.不会引起吸收带形状的变化; B.会使吸收带的最大吸收波长发生变化; C.精细结构并不消失; D.对测定影响不大.

11、在酸性条件下，苯酚的最大吸波长将发生何种变化？_____ A.红移 B. 蓝移 C. 不变 D.不能确定 12、下列光谱中属于带光谱的有_ ____ A.IR；B.AES；C.AAS；D.UV

13、某化合物的紫外吸收光谱图如下图，其λmax为 nm。 A 250nm B 340nm C350nm D 310nm E 300nm 三、简答题

1、解释实际上红外吸收谱带(吸收峰)数目与理论计算的振动数目少的原因。 2、某一化合物分子式为C8H8O，其红外光谱图如下。试写出其结构式。

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3、某化合物的分子式为C8H8O2，红外光谱的主要峰有3030cm，2950 cm，2860 cm，2820 cm，2730 cm，1690 cm，1610

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cm，1580 cm，1520 cm，1465 cm，1430 cm，1395 cm，825 cm，请指定结构并归属各峰。

参考答案

一、 填空题

1 .电子相对于原子核的运动，原子在平衡位置的振动，分子本身绕其中心的转动，电子，振动、转动 2.空气中的传播，试样中的传播，组成，分子结构，物料的纯度，杂质的含量，溶液的浓度 3、σ键，远紫外区，溶剂 4、特征谱带区，指纹区。

5、__红移_________, ___蓝移________。

6、I/Io__________ I/Io×100%_____, _-logT__________________。 7、_0.05mm_________。 8、检定、_结构___ 9、_蓝____ _红_______ 10、0.2nm 11、石英

12、(1) 辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量相等 (2) 辐射与物质之间有耦合作用。 13、显色剂、显色反应

二、选择题1、D 2、 C 3、 B 4、 C 5、A 6、 A 7、B 8、A 9、D 10、B 11、B 12、A D 13、B 三、简答题1、 实际上红外吸收谱带(吸收峰)数目与理论计算的振动数目少的原因： （1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收； （2）相同频率的振动吸收重叠，即简并；

（3）仪器不能区别那些频率十分接近的振动，或吸收带很弱，仪器检测不出； 2、解：①U=（2+2*8-8）/2=5（可能含有苯环）

②特征区第一强峰为1685cm，为羰基峰，需仔细研究是何种羰基化合物。先否定，在3000cm以上无宽峰可否定羧酸；分子式中不含氮、氯可否定酰胺、酰氯；在～2800cm处无醛氢峰，可否定醛。否定后，肯定该化合物为酮根据不饱和度大于4，可能为芳酮。

③苯环的特征吸收有：芳氢伸缩振动3000cm左右有吸收峰；苯环骨架振动1600cm、1580 cm及1450 cm有吸收峰，加上不饱和度大于4，可以确定有苯环存在 。根据760 cm、690cm两强峰，结合分子式可确定苯为单取代。 ④在1430cm、1360cm有甲基的峰。 可以初步断定该化合物可能为苯乙酮。

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气相色谱法

2．说出下列缩写的中文名称：TCD FID ECD TID FPD WCOT柱 PLOT柱 SCOT柱 FSOT柱

3．简述范氏方程在气相色谱中的表达式以及在分离条件选择中的应用。

HAA=2dp B = 2D

BCu u2d20.01k2dp2kfCCgCl[•][••] 22(1k)Dg3(1k)Dl柱子的填充均匀度、载体的粒度、载气的种类及流速、固定液液膜厚度以及柱温等因素对柱效产生直接影响。有些因素影响方向相反，应全面综合考虑。 （1）选择流动相最佳流速。

（2）当流速较小时，可以选择相对分子质量较大的载气（如N2，Ar），而当流速较大时，应该选择相对分子质量较小的载气（如H2，He），同时还应该考虑载气对不同检测器的适应性。

（3）柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的挥发流失。在使最难分离组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。

（4）固定液用量：担体表面积越大，固定液用量可以越高，允许的进样量也越多，但为了改善液相传质，应使固定液膜薄一些。

（5）对担体的要求：担体表面积要大，表面和孔径均匀。粒度要求均匀、细小（但不宜过小以免使传质阻力过大） （6）进样速度要快，进样量要少，一般液体试样0.1~5uL,气体试样0.1~10mL. （7）气化温度：气化温度要高于柱温30-70℃。

4．某色谱柱理论塔板数很大，是否任何两种难分离的组分一定能在该柱上分离？为什么？

柱效不能表示被分离组分实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。

5．气相色谱仪主要包括哪几部分？简述各部分的作用。

载气系统．进样系统、色谱柱系统、温控系统以及检测和记录系统． 载气系统的作用是获得纯净、流速稳定的载气。

进样系统作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化，然后快速定量地转入到色谱柱中。 色谱柱系统是色谱分析的心脏，组分分离的场所。 温控系统控制气化室、柱箱和检测器的温度

检测和记录系统将各组分的浓度或质量转变成相应的电信号并记录。

6．在气相色谱中，如何选择固定液？

解：样品混合物能否在色谱上实现分离，主要取决于组分与两相亲和力的差别，及固定液的性质。组分与固定液性质越相近，分子间相互作用力越强。根据此规律：

(1)分离非极性物质一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序先后流出色谱柱，沸点低的先出峰，沸点高的后出峰。

(2)分离极性物质，选用极性固定液，这时试样中各组分主要按极性顺序分离，极性小的先流出色谱柱，极性大的后流出色谱柱。

(3)分离非极性和极性混合物时，一般选用极性固定液，这时非极性组分先出峰，极性组分(或易被极化的组分)后出峰。 (4)对于能形成氢键的试样、如醉、酚、胺和水等的分离。一般选择极性的或是氢键型的固定液，这时试样中各组分按与固定液分子间形成氢键的能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。

(5)对于复杂的难分离的物质可以用两种或两种以上的混合固定液。

以上讨论的仅是对固定液的大致的选择原则，应用时有一定的局限性。事实上在色谱柱中的作用是较复杂的，因此固定液酌选择应主要靠实践。

7．说明氢焰、热导以及电子捕获检测器各属于哪种类型的检测器，它们的优缺点以及应用范围。

氢焰检测器为质量型检测器，具有灵敏度高、响应快、线性范围宽等优点，是目前最常用的检测器之一，但对在氢焰中不电离的无机化合物不能检测。

热导检测器为浓度型检测器，其特点为对任何气体均可产生响应，通用性好，线性范围宽、价格便宜、应用范围广。但灵敏度较低。

电子捕获检测器为浓度型检测器，具灵敏度高、选择性好的特点。是目前分析痕量电负性有机化合物最有效的检测器。但对无电负性的物质如烷烃等几乎无响应

8．在气相色谱分析中，应如何选择载气流速与柱温？

当u较小时，B/u占主要，选择分子量大的载气如N2，使组分的扩散系数小； 当u较大时，Cu占主要，选择分子量小的载气H2，减小传质阻力项Cu。 高沸点混合物分析选择柱温可低于沸点100~150℃ 低沸点混合物选择低于平均沸点50℃至平均沸点柱温 宽沸程混合物采用程序升温

9．气相色谱定量分析的依据是什么？为什么要引入定量校正因子？常用的定量方法有哪几种？各在何种情况下应用？ 色谱定量分析是基于被测物质的量与其蜂面积的正比关系。但是由于同一检测器对不同的物质具有不同的响应值，所以两个相等量的物质得出的峰面积往往不相等，这样就不能用峰面积来直接计算物质的含量。为了使检测器产生的响应讯号能真实地反映出物质的含量，就要对响应值进行校正，因此引人“定量校正因子”。

常用的定量方法有以下几种

A．外标法: 色谱定量分析中较简易的方法。适合于进样量的重现性较好和操作条件较稳定的情况。 B．内标法：当只需测定试样中某几个组份，或试样中所有组份不可能全部出峰时，可采用内标法。 C．归一化法：适合于进样量很少而其体积不易准确测量的液体样品。

10．毛细管柱气相色谱有什么特点？毛细管柱为什么比填充柱有更高的柱效？

毛细管柱自加工困难，需购买成品柱，具有分离效能高、柱渗透性好、柱容量小、易实现气质联用，应用范围广等特点。 一般毛细管的比渗透率约为填充柱的100倍, 在同样的柱前压下, 可使用更长的毛细管柱(如100米以上), 而载气的线速可保持不变。这就是毛细管柱高柱效的主要原因。

11．当出现下列三种情况时，Van Deemter曲线是什么形状？（1）B/u=Cu=0；（2）A=Cu=0；（3）A=B/u=0

图中1为A=Cu=0，2为

12．用气相色谱法分离某二元混合物时，当分别改变下列操作条件之一时，推测一下对tR、H、R的影响（忽略检测器、气化室、连接管道等柱外死体积）。（a）流速加倍，（b）柱长加倍，（c）固定液液膜厚度加倍，（d）色谱柱柱温增加。

A=B/u=0，3为B/u=Cu=0

16R2H2(1k)3tr()u1k2

HABCu A=2dp B = 2D u2d20.01k2dp2kf

CCgCl[•][••](1k)2Dg3(1k)2DlRn1k()() 41k（a）流速加倍，tR↓；最佳流速前H↓，R↑，最佳流速后H↑，R↓ （b）柱长加倍，n↑，tR↑，H基本无影响，R↑ （c）固定液液膜厚度加倍，tR↑，H↑，R↑

（d）色谱柱柱温增加，tR↓；柱温对H的影响复杂，R↓

13．当色谱峰的半峰宽为2mm，保留时间为4.5min，死时间为1min，色谱柱长为2m，记录仪纸速为2cm/min，计算色谱柱的理论塔板数，塔板高度以及有效理论塔板数，有效塔板高度。

（11200 ，0.18mm；6790，0.29mm）

4.502)112190.2/2.2000H0.18mm11219

4.501.02neff5.54()67870.2/2.2000Heff0.29mm6787n5.54(

14．在某色谱分析中得到如下数据：保留时间tR=5.0min，死时间t0=1.0min，固定液体积Vs=2.0ml，载气流速F=50ml/min。计算：（1）容量因子；（2）分配系数；（3）死体积；（4）保留体积。

（4.0，100，50ml，250ml）

'tRtt5.01.0kR04.0t0t01.0V0Fc•t0501.050mlkK

VsVV50 Kkmk04.0100VmVsVs2.0VRtR•Fc5050250ml

15．用一根2米长色谱柱将两种药物A和B分离，实验结果如下：空气保留时间30秒，A与B的保留时间分别为230秒和250秒，B峰峰宽为25秒。求该色谱柱的理论塔板数，两峰的分离度。若将两峰完全分离，柱长至少为多少？（1600，

0.80，7m）

tR2502(1) nB16(B )216( )1.6103W252(tRB tRA)2(250 230)(2) R0.8 (WB WB)(25 25)(3) 若将两峰完全分离，分离度须达1.5。n1k2R12n1L1由R••可知：241k2R2n2L22L1•R221.52L27.0R120.82

即柱长至少为7m。

16．用一色谱柱分离A、B两组分，此柱的理论塔板数为4200，测得A、B的保留时间分别为15.05min及14.82min。（1）求分离度；（2）若分离度为1.0时，理论塔板数为多少？

（0.25，67200）

(1)由n16(tR2)得W216tRA1615.052WA0.9289(min)n4200216tRB1614.822WB0.9147(min)n42002(tt)(15.0514.82)RRARB20.25WAWB0.92890.9147

2n1R2R12n142001.02(2)由分离方程得2 n267200R2n2R120.25217．一气相色谱柱在Van Deemter方程中A、B、C值各为0.15cm，0.36cm2∙s1，4.3×102s。试计算最小塔板高度及最佳流速。

（0.399cm，2.85cm∙s1）

UoptB0.362.85(cm/s)C0.0036最佳流速时对应的板高为最小塔板高度

B0.36HminACUopt0.150.00432.850.399cmUopt2.8518．在2米长的某色谱柱上，分析苯与甲苯的混合物，测得死时间为0.20min，甲苯的保留时间为2.10min及半峰宽为

0.285cm，记录纸速为2cm/min。己知苯比甲苯先流出色谱柱，且苯与甲苯的分离度为1.0。求（1）甲苯与苯的分配系数比；（2）苯的容量因子与保留时间；（3）达到分离度为6σ时，柱长至少为多长？（α=1.15、k苯=8.3、tR苯=1.86min、柱长至少为4.5m）

(1) n甲苯5.54( k甲苯由Rt'R甲苯t0tR甲苯22.102 )5.54( )1.2103W1/20.285/22.100.209.50.20n1k••241k2

1.210319.51.0••得1.15419.5 k9.5 k苯甲苯8.31.15tR苯t0(1k苯)0.20(18.3)1.86minR12L12R2L22L1•R22(1.5)2L24.5R121.02即柱长至少为4.5m。

19．有一含有四种组分的样品，用气相色谱法FID检测器归一化法测定含量，实验步骤如下：（1）测相对重量校正因子，准确配制苯（内标）与组分a、b、c及d的纯品混合溶液，它们的重量分别为0.435、0.653、0.864、0.864及1.760g。吸取混合溶液0.2µl，进样三次，测得平均峰面积分别为4.00、6.50、7.60、8.10及15.0。（2）取样0.5µl，进样三次，测得平均峰面积分别为3.50、4.50、4.00及2.00。求各种组分的相对重量校正因子，以及各组分的重量百分数。

（相对重量校正因子：fa=0.924、fb=1.04、fc=0.981、fd=1.08。重量百分数：a=23.1%、b=33.4%、c=28.0%、d=15.4%）

fW(i)fW(a)mi/AiAsmims/AsAims4.000.6534.000.8640.924; fW(b)1.046.500.4357.600.4354.000.8644.001.76fW(c)0.981; fW(d)1.088.100.43515.00.435各组分的质量分数abcd

fw(a)Aafffw(i)AiAiAiAi0.9243.50100%23.1%0.9243.501.044.500.9814.001.082.001.044.50100%33.4%0.9243.501.044.500.9814.001.082.000.9814.00100%28.1%0.9243.501.044.500.9814.001.082.001.082.00100%15.4%0.9243.501.044.500.9814.001.082.00

fw(b)Abw(i)fw(c)Acw(i)fw(d)Adfw(i)20．用气相色谱法测定正丙醇中的微量水分，精密称取正丙醇50.00g及无水甲醇（内标物）0.4000g，混合均匀，进样5µl，在401有机担体柱上进行测量，测得水：h=5.00cm，W1/2=0.15cm，甲醇h=4.00cm，W1/2=0.10cm，求正丙醇中微量水的重量百分含量。

（相对重量校正因子

f水=0.55，f甲醇=0.58） （1.42%）

Ai1.065(W12h)i1.0650.155.000.80

As1.065(W12h)s1.0650.104.000.43 H2O%Aifims100%Asfsm0.800.550.4000100%

0.430.5850.001.4%21．有下列两组样品，请分别选择气液色谱所需的固定液，并说明组分的流出顺序。 （1）三种胺类混合物：一甲胺、二甲胺和三甲胺。

分析低分子量的伯、仲、叔胺时，一般采用三乙醇胺作固定液，因为胺类能与三乙醇胺形成氢键，三乙醇胺对伯、仲、叔胺有选择性，一甲胺、二甲胺、三甲胺和氨在20%三乙醇胺和酸洗红色载体(C-22保温砖)柱上的出峰顺序为：三甲胺（沸点3.5℃）、二甲胺（沸点7.4℃）和一甲胺(沸点-6.5℃)，完全是按照形成氢键的难易程度排列的，三甲胺因其分子中三个甲基的位阻效应，最不容易形成氢键，故最先出峰，而一甲胺则因最易形成氢键，被三乙醇胺保留到最后出峰。

（2）苯（bp80.1℃）与环己烷（bp80.7℃）的混合物。

被分离样品为极性物质和非极性物质的混合物，一般选用极性固定液，这时，非极性物质先出峰，极性物质后出峰。苯和环己烷的分离，当选用非极性固定液时，很难将其分离；但若选用聚乙二醇-400作固定液，苯的保留时间是环己烷的3.9倍，选用极性更强的β，β’-氧二丙腈作固定液，苯的保留时间是环己烷的6.3倍，就很容易将其分离了，这是由于苯具有p电子云结构，容易被极化，而环乙烷不易被极化之故。

22．用皂膜流量计测定分流管的流速为35.6ml/min，毛细管柱尺寸为0.25mm×12m，t0为1.01min，计算分流比。 （1:61）

Fc=r2L/t0=3.14×(0.025/2)×1200/1.01=0.583 分流比=Fc/Fw=0.583/35.6=1:61

2

高效液相色谱法

1． 简述高效液相色谱法和气相色谱法的主要异同点。

相同点：均为高效、高速、高选择性的色谱方法，兼具分离和分析功能，均可以在线检测 不同点：

GC 分析对象及范围 能气化、热稳定性好、且沸点较低的样品，占有机物的20% 流动相的选择 流动相为有限的几种“惰性”气体，只起运载作用，对组分作用小 操作条件 加温常压操作 溶解后能制成溶液的样品，高沸HPLC 流动相为液体或各种液体的室温、高压下进行 点、高分子量、难气化、离子型的稳混合。它除了起运载作用外，还可定或不稳定化合物，占有机物的80% 通过溶剂来控制和改进分离。

2．何谓化学键合相？常用的化学键合相有哪几种类型？分别用于哪些液相色谱法中？

采用化学反应的方法将固定液键合在载体表面上，所形成的填料称为化学键合相。优点是使用过程不流失，化学性能稳定，热稳定性好，适于作梯度淋洗。

目前常用的Si-O-Si-C型键合相，按极性分为非极性，中等极性与极性三类。①非极性键合相：常见如ODS键合相，既有分配又有吸附作用，用途非常广泛，用于分析非极性或弱极性化合物；②中等圾性键合相：常见的有醚基键合相，这种键合相可作正相或反相色谱的固定相，视流动相的极性而定：③极性键合相：常用氨基、氰基键合相，用作正相色谱的固定

相，氨基键合相还是分离糖类最常用的固定相。

3．什么叫正相色谱？什么叫反相色谱？各适用于分离哪些化合物？

正相色谱法：流动相极性小于固定相极性的色谱法。用于分离溶于有机溶剂的极性及中等极性的分子型物质，用于含有不同官能团物质的分离。

反相色谱法：流动相极性大于固定相极性的色谱法。用于分离非极性至中等极性的分子型化合物。

4．简述反相键合相色谱法的分离机制。

典型的反相键合色谱法是用非极性固定相和极性流动相组成的色谱体系。固定相，常用十八烷基（ODS或C18）键

合相；流动相常用甲醇-水或乙腈-水。非典型反相色谱系统，用弱极性或中等极性的键合相和极性大于固定相的流动相组成。

反相键合相表面具有非极性烷基官能团，及未被取代的硅醇基。硅醇基具有吸附性能，剩余硅醇基的多寡，视覆盖

率而定。对于反相色谱的分离机制

目前，保留机制还没有一致的看法，大致有两种观点，一种认为属于分配色谱，另一种

认为属于吸附色谱。分配色谱的作用机制是假设混合溶剂（水十有机溶剂）中极性弱的有机溶剂吸附于非极性烷基配合基表面，组分分子在流动相中与被非极性烷基配合基所吸附的液相中进行分配。吸附色谱的作用机制可用疏溶剂理论来解释。这种理论把非极性的烷基键合相，看作是在硅胶表面上覆盖了一层键合的十八烷基的\"分子毛\"，这种\"分子毛'有强的疏水特性。当用水与有机溶剂所组成的极性溶剂为流动相来分离有机化合物时，一方面，非极性组分分子或组分分子的非极性部分，由于疏溶剂作用，将会从水中被＂挤＂出来，与固定相上的疏水烷基之间产生缔合作用，其结果使组分分子在固定相得到保留。另一方面，被分离物的极性部分受到极性流动相的作用，使它离开固定相，减小保留值，此即解缔过程，显然，这两种作用力之差，决定了分子在色谱中的保留行为。一般说来，固定相上的烷基配合基或被分离分子中非极性部分的表面积越大，或者流动相表面张力及介电常数越大，则缔合作用越强，分配比k'也越大，保留值越大。不难理解，在反相键合相色谱中，极性大的组分先流出，极性小的组分后流出。

5．离子色谱法、反相离子对色谱法与离子抑制色谱法的原理及应用范围有何区别？

离子色谱法(Ion Chromatography) ：用离子交换树脂为固定相，电解质溶液为流动相。以电导检测器为通用检测器。

试样组分在分离柱和抑制柱上的反应原理与离子交换色谱法相同。离子色谱法是溶液中阴离子分析的最佳方法，也可用于阳离子分析。

反相离子对色谱法(IPC或PIC) ：反相色谱中，在极性流动相中加入离子对试剂，使被测组分与其中的反离子形成中

性离子对，增加k和tR，以改善分离。适用于较强的有机酸、碱。

反相离子抑制色谱：在反相色谱中，通过加入缓冲溶液调节流动相pH值，抑制组分解离，增加其k和tR，以达到改

善分离的目的。适用于极弱酸碱物质（pH=3~7弱酸；pH=7~8弱碱；两性化合物）

6．亲和色谱的分离机制是什么？有何特点？

传统的观念认为亲和色谱是基于配基-配体亲和反应的原理，利用色谱的差速迁移理论，实现对目标分子的分离，仅仅是一种组分分离的选择性过滤法。然而，这一理论是建立在配基-配体亲和作用是均相反应和宏观平衡态热力学的基础上的。但是，实际上目标分子在两相间分配系数过大，且在固定相上的吸附等温线多不呈线性。所以，关于生物大分子在亲和色谱中的保留机制及色谱过程数学模型的研究一直是一个相对薄弱的环节，有待进一步的完善.

亲和色谱具有较高的专属性，经其分离，纯化，浓集后的生物样品具有较高的纯度，大大降低了后续测定(如HPLC)

时的背景噪音，进而使得后续测定具有极高的灵敏度。

7．速率理论方程式在HPLC中与在GC中有何异同？如何指导HPLC实验条件的选择？

解:液相色谱中引起色谱峰扩展的主要因素为涡流扩散、流动的流动相传质、滞留的流动相传质以及柱外效应。 在气相色谱中径向扩散往往比较显著，而液相色谱中径向扩散的影响较弱，往往可以忽略。另外，在液相色谱中还

存在比较显著的滞留流动相传质及柱外效应。

在高效液相色谱中，对液液分配色谱，Van Deemter方程的完整表达形式为

由此，HPLC的实验条件应该是：①小粒度、均匀的球形化学键合相；②低粘度流动相，流速不宜过快；③柱温适当。

8．试讨论影响HPLC分离度的各种因素，如何提高分离度？

(1) 色谱填充性能

液相色谱柱分离性能的优劣，是由固定相粒度、柱长、由柱内径和填充状况决定的柱压降这三个参数度决定的。这三个参数度也决定了样品组分的保留时间，保留时间不仅与色谱过程的热力学因素k有关，还直接与决定柱效与分离度的柱性能参数及流动相的黏度有关，这些参数都是影响色谱分离过程动力学的重要因素。但在高效液相色谱中，分离柱的制备是一项技术要求非常高的工作，一般都是购买商品柱，很少自行制备。

(2) 流动相及流动相的极性

液相色谱中，改变淋洗液组成、极性是改善分离的最直接因素。液相色谱不可能通过增加柱温来改善传质。因此大多是恒温分析。流动相选择在液相色谱中显得特别重要，流动相可显著改变组分分离状况。

(3) 流速

流速大于0.5 cm/s时， H～u曲线是一段斜率不大的直线。降低流速，柱效提高不是很大。但在实际操作中，流量仍是一个调整分离度和出峰时间的重要可选择参数。

9．试讨论反相HPLC的分离条件的选择。

反相HPLC法是以表面非极性载体为固定相，以比固定相极性强的溶剂为流动相的—种液相色谱分离模式。反相HPLC色谱中样品的保留值主要由固定相比表面积、键合相种类和浓度决定，保留值通常随链长增长或键合相的疏水性增强而增。溶质保留值与固定相表面积成正比，当其他条件相同时，溶质在低表面积色谱柱上的保留值短。样品的保留值也可以通过改变流动相组成或溶剂强度来调整，溶剂强度取决于有机溶剂的性质和其在流动相中的浓度。

10．在正、反相HPLC中流动相的强度是否相同？

在正相色谱中，由于固定相是极性的，所以溶剂极性越强，洗脱能力也越强，即极性强的溶剂是强溶剂。在反相色谱中，由于固定相是非极性的，所以溶剂的强度随溶剂的极性降低而增加，即极性弱的溶剂是强溶剂。

11．什么叫梯度洗脱？它与GC的程序升温有何异同？

在一个分析周期内，按一定程序不断改变流动相的组成或浓度配比，称为梯度洗提。是改进液相色谱分离的重要手段。 梯度洗提与气相色谱中的程序升温类似，但是前者连续改变的是流动相的极性、pH或离子强度，而后者改变的温度。程序升温也是改进气相色谱分离的重要手段。

12．蒸发光散射检测器的原理及特点是什么？

蒸发光散射检测器（Evaporative Light-scattering Detector）是通用型检测器，可以检测没有紫外吸收的有机物质，如人参皂苷、黄芪甲苷等。 一、ELSD原理

恒定流速的色谱仪（高效液相、逆流色谱、高效毛细管电泳等）洗脱液进入检测器后，首先被高压气流雾化，雾化形成的小液滴进入蒸发室(漂移管，drift tube)，流动相及低沸点的组分被蒸发，剩下高沸点组分的小液滴进入散射池，光束穿过散射池时被散射，散射光被光电管接收形成电信号，电信号通过放大电路、模数转换电路、计算机成为色谱工作站的数字信号——色谱图。 二、特点

1．洗脱液需要雾化，所以雾化气流的纯度和压力会影响检测器的信噪比。

2．流动相要蒸发掉，所以不能使用不易挥发的物质来调节流动相的pH值。可以通过蒸发温度的调节来使比被测物

质沸点低的组分蒸发。在不使被测物质蒸发的前提下，温度越高，流动相蒸发越完全，色谱图基线越好、信噪比越高。如果被测物质沸点接近或低于流动相的蒸发温度，则无法检测；不过，100%的水做流动相，蒸发室温度也才设为150摄氏度，

沸点比水低的有机物质完全可以用气相色谱仪进行分离检测了。由于流动相和溶剂蒸发了，使用ELSD检测器收集的色谱图一般没有溶剂峰；而且梯度洗脱没有折光视差效应，一般不会出现基线漂移。

3.检测光散射变化，所有进入到散射池的物质都可被检测，而且响应值只与物质的量有关。 4.浓度跟峰面积不成线性，分别取自然对数后成线性。

13．常用的HPLC定量分析方法是什么？哪些方法需要用校正因子校正峰面积？哪些方法可以不用校正因子？ 常用的HPLC定量分析方法有：

外标法：外标工作曲线法、外标一点法、外标二点法等

内标法：内标工作曲线法、内标一点法、内标二点法、内标对比法等

使用内标和外标标准曲线法时，可以不必测定校正因子，其它方法须要用校正因子校正峰面积

14．指出苯、萘、蒽在反相色谱中的洗脱顺序并说明原因。

三者极性顺序从大到小是苯、萘、蒽，因此在反相色谱中的洗脱顺序为苯、萘、蒽，苯最先出峰。 15．宜用何种HPLC方法分离下列物质？

（1）乙醇和丁醇；（2）Ba2+和Sr2+；（3）正戊酸和正丁酸；（4）高摩尔质量的葡糖苷。 （1）正相键合相色谱法 （2）离子交换色谱法 （3）离子对色谱法 （4）空间排阻色谱法

16．欲测定二甲苯的混合试样中对-二甲苯的含量。称取该试样110.0mg，加入对-二甲苯的对照品30.0 mg，用反相色谱法测定。加入对照品前后的色谱峰面积(mm2)值为，对-二甲苯：计算对-二甲苯的百分含量。 （20.0%）

''104.2；间-二甲苯：A间141.8，A间156.2。试A对 40.0，A对m对m对A对/A间40.0/141.830.022.1(mg)/A间A对/A间A对104.2/156.340.0/141.8

对%22.1100%20.1%110.017．计算例2中炔雌醇的校正因子及含量。 （3.02, 0.0369mg/片）

m炔/A炔0.03510/(2.442106)f炔3.02ms/As0.073310/(6.578105)A炔2.442106

试样含炔雌醇的量m炔f炔ms3.020.0733105As6.57810m每片含炔雌醇的量炔60.30.0369(mg/片)732.818．测定黄芩颗粒中的黄芩素的含量，实验方法同例1。测得对照品溶液（5.98 µg/ml）和供试品溶液的峰面积分别为：706436和458932，求黄芩颗粒中黄芩素的含量。 （1.55%）

A试C对10610504589325.981061050黄芩素%100%1.55%

A对0.12557064360.125519．测定生物碱试样中黄连碱和小檗碱的含量，称取内标物、黄连碱和小檗碱对照品各0.2000g配成混合溶液。测得峰面积分别为3.60, 3.43和4.04cm2。称取0.2400g内标物和试样0.8560g同法配制成溶液后，在相同色谱条件下测得峰面积为4.16, 3.71和4.54cm2。计算试样中黄连碱和小檗碱的含量。

（黄连碱26.2%，小檗碱27.3%）

用校正因子法计算m/AA3.60f黄黄黄s1.05ms/AsA黄3.43A3.60f小s0.891A小4.04(C%)黄(C%)小A黄f黄ms3.711.050.2400100%26.2%Asm4.160.8560A小f小ms4.541.050.2400100%27.3%Asm4.160.8560

20．计算在反相色谱中甲醇-乙腈-水(60:10:30)的强度因子。如果改用四氢呋喃-甲醇-水，水的含量不变，为了保持相同洗脱强度，甲醇的比例是多少? (2.12，68.7%)

S混S甲甲S乙乙S水水3.00.603.20.1000.302.12水含量不变,设改变溶剂后,甲醇的比例是X,则3.0X4.5(0.7X)00.302.12X0.68768.7%21．用15cm长的ODS柱分离两个组分。柱效n=2.84×104m–1；测得t0=1.31min；组分的tR(1)求k1、k2、α、R值。(2)若增加柱长至30cm，分离度R可否达1.5? ((1)k1=2.13、k2=2.40、α=1.13、R=1.33，(2)R=1.88，能)

'tRtt4.101.31k11R102.13t0t01.31'tRtt4.451.31k22R202.40t0t01.311

4.10min；tR2=4.45min。

k22.401.13k12.13

n1k22.841040.151.1312.40R1.3341k241.1312.40R12L11.330.15,,R21.8822R2L2R20.30增加柱长至30cm分离度能达到1.5

22色谱分析法概论9．试推导有效塔板数与分离度的关系式：

证明：∵

'tRn有效＝162W22n有效＝16R21

(1)

2(tR2-tR1)R＝W1W22 设W1=W2

''2(tR2-tR1)2[(tR2t0)(tR1t0)]22(tR2tR1) R＝W1W22W22W2't'R2tR1W2＝R2 (2)

将（2）代入（1）式，得：

2'tR2'tR1'tR22n有效＝16R'2'16R2(')216R2()

tR21tR2tR11'tR1

10. 试推导最小板高的计算式：H最小＝A2证明：∵H微分，得

BC

ABCu (1) udHdHB0，则 2C 令

duduu

BC0 2uuoptBC (2)

将（2）代入（1），得：

H最小A2BC

1.在一根2.00m的硅油柱上分析一个混合物得下列数据：苯、甲苯及乙苯的保留时间分别为80s、122s、181s；半峰宽为0.211cm、0.291cm及0.409cm(用读数显微镜测得)，已知记录纸速为1200mm/h，求此色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。 解：∵n5.54(tR2) 注意：分子分母单位应保持一致 W1/280L20002）885,H苯＝＝＝2.3mm

2.11n苯8851200/3600122L20002）1082,H甲苯＝＝＝1.8mm

2.91n甲苯10821200/3600181L20002）1206,H乙苯＝＝＝1.7mm

4.09n乙苯12061200/3600tR苯2n苯＝5.54（）＝5.54（W1/2苯t2n甲苯＝5.54（R甲苯）＝5.54（W1/2甲苯t2n乙苯＝5.54（R乙苯）＝5.54（W1/2乙苯

2.在一根3.0m长的色谱柱上分离样品的结果如图17－14所示。

图17－14 一个样品的色谱图

（1）用组分2计算色谱柱的理论塔板数n及塔板高度H; (2)求调整保留时间tR1’及tR2`;(3)求有效塔板数n有效及有效塔板高度H有效；（4）求容量因子k1及k2；（5）求使二组分Rs为1.5时的柱长。 解：（1）n16(tR2L3000170.65mm )216()24.6103 H3n4.610w21.0（2）tR1′= tR1-t0 =14-1.0=13.0min tR2′=tR2-t0=17-1.0=16.0min (3)

n有效16('tR1'tR2L300016.020.73mm )216()4.1103 H有效n有效4.1103w21.0(4)

'tR13.016.0k113 k2216

t01.0t01.0(5)假设两组分峰宽相等。

R12(tR2tR1)W2W12(1714)3

1.01.0L2L1(R221.5)3.0()20.75m R13(

R12L1)R2L2

3.在2.0m长的某色谱柱上，分析苯（1）与甲苯（2）的混合物。测得死时间为0.20min,甲苯的保留时间为2.10min及半峰宽为0.285cm,记录纸速为2.00cm/min。只知苯比甲苯先流出色谱柱，且苯与甲苯的分离度为1.0。求：① 甲苯与苯的分配系数比（α）：（2）苯的容量因子与保留时间；（3）达到R=1.5时，柱长需几米？ 解：(1)n甲苯5.54(tR甲苯22.102)5.54()1203

0.285w1/2甲苯2k2'tR2t0tR2t0t02.100.209.5,

0.20Rα=1.1

14R1k241.019.5n1k2()()0.127 ()()

k241k2n12039.5'tR2'tR1(2) tR2t0'tR12.100.20'1.1,tR11.73min 'tR1tR2’ = tR1’+ t0 = 1.73 + 0.20 = 1.93 min

k1'tR1t0(1.738.65 0.20

(3)

R12L1)R2L2L2L1(R221.5)2.0()24.5m R11.04.在一根2.0 m色谱柱上，用He为载气，在3种流速下测得结果如表： 甲烷 tR / s 18.2

8.0 5.0

正十八烷 tR / s 2020.0 888.0 558.0

W /s 223.0

99.0 68.0

求算：（1）3种流速下的线速度u; （2）3种不同线速度下的n及H; (3) 计算van Deemter方程中参数A、B、C；（4）计算H最小和u最佳。 解：（1）

uLt0

200cm200cm11.0cm/s u2250cm/s

18.28.0200cmu340cm/s

5.02020.02888.02)1313 n216()1287 （2）n116(223.099.0558.02n316()1077

68.0200cm200cmH10.152cm H20.155cm

13131287200cmH30.186cm

1077u1（3）由u1u2u3和H1H2H3可分别建立三个Van Deemter方程

0.152ABC11.0 11.0B0.155AC25.0

25.0B0.186AC40.0

40.0解方程组得： A=0.0605cm B=0.683cm2/s C=0.0027s (4)

H最小A2BC0.060520.6830.00270.146cm uoptB0.68315.9cm/s C0.0027