仪器分析作业讲解

仪器分析

P61 4, 20, 21

3.当下列参数改变时:(1)柱长缩短,(2)固定相改变,(3)流动 相流速增加,(4)相比减少,是否会引起分配系数的改变?为 什么? 答:固定相改变会引起分配系数的改变,因为分配系数只于组 分的性质及固定相与流动相的性质有关. 所以（1）柱长缩短不会引起分配系数改变 （2）固定相改变会引起分配系数改变

（3）流动相流速增加不会引起分配系数改变

（4）相比减少不会引起分配系数改变

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4.当下列参数改变时: (1)柱长增加,(2)固定相量增加,(3)流动 相流速减小,(4)相比增大,是否会引起分配比的变化?为什么? 答: k=K/b,而k=ms/mM ,分配比除了与组分,两相的性质,柱 温,柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速,柱长无关. 故:(1)不变化,(2)增加,(3)不改变,(4)减小

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20.在一根2 m长的色谱柱上,分析一个混合物,得到以下数据: 苯、甲苯、及乙苯的保留时间分别为1 20“, 2 2”及3 1“；半 峰宽为6.33“, 8.73”及12.3“求色谱柱对每种组分的理论塔板 数及塔板高度。

解：

tR 2 80 2 n苯 = 5.54( ) = 5.54( ) = 887.09 Y1/2 6.33 H 苯 = L / n = 2 / 887.09 = 0.00225(m) = 0.23cm

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20.在一根2 m长的色谱柱上,分析一个混合物,得到以下数据: 苯、甲苯、及乙苯的保留时间分别为1 20“, 2 2”及3 1“；半 峰宽为0.211cm, 0.291cm, 0.409cm，已知记录纸速为 1200mm.h-1, 求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。

解：三种组分保留值用记录纸上的距离表示时为：

苯：（1+20/60）min×[（1200/10）/60]cm.min-1 =2.67cm 甲苯：(2+2/60) ×2=4.07cm 乙苯: (3+1/60) ×2=6.03cm

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故理论塔板数及塔板高度分别为：

tR 2 2.67 2 n苯 = 5.54( ) = 5.54( ) = 887.09 Y1/ 2 0.211 H 苯 = L / n = 2 / 887.09 = 0.00225 (m) = 0.23cm

苯 的塔板数为：887.09 理论塔板高度为 0.23cm 甲苯和乙苯分别为：1083.7,0.18cm; 1204.2,0.17cm

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21.

解：（1）从图中可以看出，tR2=17min, Y2=1min, 所以； tR 2 2 17 2 n理论 = 16( ) = 16( ) = 4624 Y 1

(2) t’R1= tR1- tM =14-1=13min t’R2=tR2 – tM = 17-1 = 16min

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L = 16R H有效 1

2

2

P20 公式2-33

相对保留值 a = t’R2/t’R1=16/13=1.231 通常对于填充柱，有效塔板高度约为0.1cm, 代入上式， 得：

2 1.231 L = 16 R H 有效 =16 1.5 0.1cm=102.2cm 1 1.231-1 1m

2 2 2

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22.分析某种试样时，两个组分的相对保留值r21=1.11, 柱的 有效塔板高度H=1mm，需要多长的色谱柱才能完全分离？

L = 16R H有效 1

2

2

P20公式2-33

通常对于填充柱，有效塔板高度约为 0.1cm, 代入上式

2 1.11 L = 16 R H 有效 =16 1.5 0.1cm = 366.6cm 1 1.11-1 = 3.666m

2 2 2

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25. 丙烯和丁烯的混合物进入气相

色谱柱得到如下数据：

组分 空气 丙烯(P) 丁烯(B)

保留时间/min 0.5 3.5 4.8

峰宽/min 0.2 0.8 1.0

计算：（1）丁烯的分配比是多少？（2）丙烯和丁烯的分离 度是多少？

t R tM 4.8 0.5 解：k = = = 8.6 tM 0.5 t R (2) t R (1) 4.8 3.5 R= = = 1.44 1 1 (Y1 Y2 ) (0.8 1.0) 2 2

P11 公式2-16

P17 公式2-27

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P63 29,32 归一化法 30 内标法

30.有一试样含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物质，称取 此试样1.055g。以环己酮作内标，称取环己酮0.1907g，加到 试样中，混合均匀后，吸取此试液3mL进样，得到色谱图。 从色谱图上测得各组分峰面积及已知的S 值如下表所示：

甲酸

峰面积 响应值S’ 1.4.8 0.261

乙酸

72.6 0.562

环己酮

133 1.00

丙酸

42.4 0.938

求甲酸、乙酸、丙酸的质量分数。

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30、解：

mi Ai ms f i i % = 100 = 100 和 m As m f s

甲酸 14.8 0.261 乙酸 72.6 0.562 环己酮 133 1.00

1 f = S

丙酸 42.4 0.938

峰面积

响应值S f

3.831

1.779

1.00

1.07

w甲酸＝(14.8/133)×(0.1907/1.055) ×3.831 ×100% = 7.71% w乙酸 = (72.6/133) ×(0.1907/1.055) ×1.779 ×100% = 17.55%

w丙酸＝(42.4/133) ×(0.1907/1.055) ×1.07 ×100% = 6.17%

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32.

解：先利用峰高乘以半峰宽计算各峰面积，然后利用归一化法求各组 分质量分数。

根据公式A=hY1/2, 求得各组分 峰面积分别为： 124.16; 249.84; 254.22; 225.4

从而求得各组分质量分数分别为： 苯酚：12.71%; 邻甲酚：28.58%; 间甲 酚：31,54%;

A f

i i

= 830.1306

对甲酚：27.15%

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32、解： 先利用峰高乘以半峰宽计算各峰面积，然后利用归一化法 求各组分质量分数。 根据公式A=hY1/2, 求得各组分峰面积分别为： 12.416; 24.984; 25.422; 22.54

wi = Ai f i 100% Ai fi

i i

A f

= 83

从而求得各组分质量分数分别为：

苯酚：12.71%; 邻甲酚：28.58%; 间甲酚：31,54%;

对甲酚：27.15%

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29.测得石油裂解气的气相色谱图（前面四个组分为经过衰减1/4 而得到），经测定各组分的f 值并从色谱图量出各组分峰面积为：

出峰次序 空气 34 峰面积 校正因子f 0.84 甲烷 214 0.74 二氧化碳 4.5 1.00 乙烯 278 1.00 乙烷 77 1.05 丙烯 丙烷 250 47.3 1.28 1.36

用归一法定量，求各组分的质量分数各为多少？

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29、解：根据公式：

mi mi wi = 100% = 100% m mi Ai f i = 100% Ai fi

A f

i i

= 214 0.74 4 4.5 1.00 4 278 1.00 4 77 1.05 4 250 1.28 47.3 1.36

= 2471 .168

故：CH4, CO2, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8的质量分数分别为：

wCH4 =(214×0.74 ×4/2471.168 )×100%=25.63%

wCO2 =(4.5 ×1.00 ×4/2471.168 )×100% =0.73% wC2H4 =(278 ×4 ×1.00/2471.168) ×100% =45.00%

wC2H6 =(77 × 4 ×1.05/2471.168 )×100% =13.09%

wC3H6 = (250 ×1.28 /2471.168)× 100%=12.95% wC3H8 =(47.3 ×1.36/2471.68 )×100%=2.60%

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第三章 P109 1，5，8

P109 7

1.从

分离原理、仪器构造及应用范围上简要比较气相色谱及液 相色谱的异同点。

解：二者都是根据样品组分与流动相和固定相相互作用力的差别进行 分离的。

从仪器构造上看，液相色谱需要增加高压泵以提高流动相的流动速度， 克服阻力。同时液相色谱所采用的固定相种类要比气相色谱丰富的多， 分离方式也比较多样。气相色谱的检测器主要采用热导检测器、氢焰 检测器和火焰光度检测器等。而液相色谱则多使用紫外检测器、荧光 检测器及电化学检测器等。但是二者均可与MS等联用。

二者均具分离能力高、灵敏度高、分析速度快，操作方便等优点，但 沸点太高的物质或热稳定性差的物质难以用气相色谱进行分析。而只 要试样能够制成溶液，既可用于HPLC分析，而不受沸点高、热稳定性 差、相对分子量大的限制。