分析化学课后习题答案（第六版，李发美）(6)

第十六章 色谱分析法概论习题解答

2、一个组分的色谱峰可用哪些参数描述？这些参数各有何意义？ 答：一个组分的色谱峰可用三个参数来描述： 峰高（h）或峰面积（A）：用于定量； 峰位（用保留值表示）：用于定性； 峰宽（W，W1/2或）： 用于衡量柱效；

3、说明保留因子的物理含义及分配系数的关系。为什么保留印子不等是分离的前提？ 答：（1） 容量因子的物理含义：在一定的温度和压力下，达到分配平衡时，组分在固定相和流动相中的质量（m）之比。 数学表达式：k = ms/mm

（2） 容量因子k和分配系数K的关系可用数学式表达为：

k = K˙Vs/Vm

（3） 容量因子和分配系数不等是分离的前提，因为对于A、B两组分，由色谱过程方程式得：

tRA = t0（1+ KA˙Vs/Vm） ① tRB = t0（1+ KB˙Vs/Vm） ②

两式相减，得：tRA - tRB = t0（KA - KB） Vs/Vm = t0（kA - kB） 要使两组分分离，则 tRA ≠ tRB 即KA ≠ KB 或者kA ≠ kB 所以，容量因子或分配系数不等是分离的前提。 4、各类基本类型色谱的分离原理有何异同？

答：相同点：各类色谱的分离原理都是分配系数的不等（或容量因子的不等）并且都可用下面式子表示：

tR = t0（1+ K˙Vs/Vm） VR = V0 + KVs

不同点：（1） 上两式中K、Vs在各种色谱中的物理意义不同，如下表： 参数 K

分配色谱 狭义分配系数K

吸附色谱 吸附系数 Ka

离子交换色谱 选择性系数KA/B

空间排阻色谱 渗透系数Kp

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Vs 柱内固定液体积

吸附剂表面积

离子交换剂总交换容量

凝胶孔隙的总体积

（2） 在各种色谱中使物质分离的物理量不一样。 分配色谱：由于溶解度差别； 吸附色谱：由于吸附能力的差别； 离子交换色谱：由于离子交换能力的差别； 空间排阻色谱：由于分子的线团尺寸的差别； 8、谱带展宽的原因有如下三点：

①涡流扩散项A：由于填料粒径大小不等，填充不均匀，使同一个组分的分子经过多个不同长度的途径流出色谱柱，一些分子沿较短的路径运行，较快通过色谱柱，另一些沿较长的路径运行，发生滞后，结果使色谱峰展宽。（

p）

② 纵向扩散项B：由于组分浓度分布呈：“塞子”状，浓度梯度的存在，组分向“塞子”前、后扩散，造成区带展宽。（

m）

③ 传质阻抗项C：由于传质阻抗的存在，组分不能在两相间瞬间达到平衡，结果使有些分子移动快，另一些分子滞后，从而引起展宽。（C = Cg+C l） 9、① ② ③ 11、A、B、C 12、A、C 13、A

14、A、B、C 15、C、D

16、解： 由 V0 = t0 . Fc

∴ t0 = V0/ Fc = 1.5/0.5 = 3 min 又∵ tR = t0（1+ K˙Vs/Vm）

tRA = 3[1+10（0.5/1.5）] =13 min tRB = 3[1+15（0.5/1.5）] =18 min 由 VR = tR . Fc

VRA = 13×0.5 = 6.5 mL ， VRB = 18×0.5 = 9 mL

17、解：① 由n = 16（tR/W）2

n2 = 16（17/1）2 = 4.6×103

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H2 = L/n2 = 3000/4.6×103 = 0.65 mm

② t’R1 = tR1?t0 = 14-1= 13 min t’R2 = tR2? t0 = 17?1= 16 min

③ neff（2） = 16（t’R2/W2） = 16（16/1）2 = 4.1×103

Heff（2） = L/ nef（2） = 3000/4.1×103 = 0.73 mm

④ k1 = t’R1/t0 = 13/1 = 13

k2 = t’R2/t0 = 16/1 = 16 ⑤

r2.1 = t’R2/ t’R1 = 16/13 = 1.2 ，

n??1k24.6?1031.2?116R???????3.0

4?1?k241.21?1618、解：已知Fc=43.75 mL/min， Vs=14.1 mL， tR（苯）=1.41 min， tR（甲苯）=2.67 min，tR（乙苯）

=4.18 min， tR（异丙苯）=5.34 min， t0=0.24 min

① V0 = t0 . Fc = 0.24×43.75 = 10.5 mL = 10.5 cm3 ② t’R（苯） = tR（苯） – t0 = 1.41 – 0.24 = 1.17 min

t’R（甲苯） = tR（甲苯） – t0 = 2.67 – 0.24 = 2.43 min t’R（乙苯） = tR（乙苯） – t0 = 4.18 – 0.24 = 3.94 min t’R（异丙苯） = tR（异丙苯） – t0 = 5.34 – 0.24 = 5.10 min ③ 由 k = K˙Vs/Vm = t’R/t0 ， K = t’R˙Vm /t0 ˙Vs

K苯 = 1.17˙10.5 /0.24 ˙14.1 = 3.63 ， K甲苯= 2.43˙10.5 /0.24 ˙14.1 = 7.54 K乙苯= 3.94˙10.5 /0.24 ˙14.1 = 12.2 K异丙苯= 5.10˙10.5 /0.24 ˙14.1 = 15.8 ④ r甲苯/苯 = t’R（甲苯）/ t’R（苯） = 2.43/1.17 = 2.08

r乙苯/甲苯= t’R（乙苯）/ t’R（甲苯） = 3.94/2.43 = 1.62 r异丙苯/乙苯= t’R（异丙苯）/ t’R（乙苯） = 5.10/ 3.94 = 1.29 20、解：① u1?L2?100??11.0cm/s t018.2L2?100??25.0cm/s t08.0 u2? 28

u3?L2?100??40.0cm/s t05.0tR22020.02)?16?()?1.31?103 W223.0t28882 n2?16(R)?16?()?1.29?103

W99.0t2558.02 n3?16(R)?16?()?1.08?103

W68② n1?16(则 H1?L200??0.152cm 3n11.31?10L200??0.155cm n21.29?103L200??0.186cm 3n31.08?10 H2? H3?③ 由 H = A + B/u + Cu

则 0.152?A?B/11.0?C?11.0 （1） 0.155?A?B/25.0?C?25.0 （2） 0.186?A?B/40.0?C?40.0 （3） 解联立方程，得：A= 0.0576 cm，B= 0.703 cm2/s，C= 0.00277 s 则该色谱操作条件下的van Deemter 方程为： H = 0.0576 + 0.703/u + 0.00277u

21、解：① 由 t’R = tR –t0 而 tR（甲烷）=t0=4.9 s

∴ t’R（正己烷）= 84.9 – 4.9 = 80.0 s， t’R（正庚烷）=145.0 – 4.9 = 140.1 s

t’R（正辛烷）=250.3 – 4.9 = 245.4 s， t’R（正壬烷）=436.9 – 4.9 = 432.0 s t’R（苯）=128.8 – 4.9 = 123.9 s， t’R（3-正己酮）=230.5 – 4.9 = 225.6 s t’R（正丁酸乙酯）=248.9 – 4.9 = 244.0 s， t’R（正己醇）=413.2 – 4.9 = 408.3 s t’R（正构烷烃）=50.6 – 4.9 = 45.7 s

∵ Ix = 100[z + n(lgt’R（x）?lgt’R（z）)/(lgt’R（z+n）?lgt’R（z）)]

∴ I苯= 100[6 + 1?（lg123.9?lg80.0）/（lg140.1?lg80.0）]=678.1

I3-正己酮=100[7 +1?（lg225.6?lg140.1）/（lg245.4?lg140.1）]=785.0 I正丁酸乙酯=100[7 +1?（lg244.0?lg140.1）/（lg245.4?lg140.1）]=799.0 I正己醇=100[8 +1?（lg408.3?lg245.4）/（lg432.0?lg245.4）]=890.1

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I未知物=100[6 +1?（lg45.7?lg80.0）/（lg140.1?lg80.0）]=500.1 ∴ 未知正构烷烃为正戊烷。

② OV-1为甲基硅氧烷类固定液，属于弱极性固定液。被分离组分为极性和弱极性物，它们和固定液之间的作用力主要为诱导力，被分离组分的极性越强，诱导力越强，出峰顺序按极性从弱到强出峰。正戊烷、苯、3-正己酮、正丁酸乙酯和正己醇的极性依次增大，故在OV-1柱上的保留指数也是依次增大的，分别为500.1、678.1、785.0、799.0、890.0 ③ 应使待测物质的t’R位于两个正构烷烃物质之间。 22、解：t0 = L/Fc = 100/0.1 = 1000 s=16.7 min = tm

R’= t0/tR =16.7/40 =0.42

23、解：由 n= 5.54（tR/W1/2）2

n苯= 5.54（4.65/0.79/5）2 =4.8×103

n萘= 5.54（7.39/1.14/5）2= 5.82×103

R?2(tR2?tR1)2(tR1?tR2)?

W1?W21.699(W1/2(1)?W1/2(2))?2(7.39?4.65)?8.36

0.791.141.699(?)5524、解：已知tRA=15.0 min，tRB=25.0 min，t0=2.0 min，

∴ t’RA=15.0?2.0=13.0 min， t’RB=25.0?2.0=23.0 min

① ② ③ ④

r B，A= t’RB /t’RA=23.0/13.0=1.77 r A，B= t’RA /t’RB=13.0/23.0=0.565 kA= t’RA/t0=13.0/2.0=6.5

组分B在固定相的保留时间t’RB为23.0 min。

第十七章 气相色谱法

1．名词解释：噪音 检测限 死体积 分离度 程序升温 保留温度 分流进样 分流比 线性分流 相对重量校正因子 麦氏常数

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。

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