计算题1. 在硅油柱上苯与环己烷的保留时间分别是330s和365s,测得两个峰的半峰宽分别是0.5cm和0.8cm,已知记录器的纸速为2.0cm/min。试求分离度R?两个峰是否完全分开?
[解]
。两个峰分不开。
2. 有一水样中含有甲酸、乙酸和丙酸,用费休法测得水含量的质量分数为82.0%,进样后得到各组分的峰面积和相对质量校正因子见表1。试计算各组分的质量分数?
表1
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| 甲 酸 | 乙 酸 | 丙 酸 |
峰面积/mm2 相对质量校正因子f'm | 14.8 3.83 | 72.6 1.78 | 42.4 1.07 |
|
[解]
,W
(乙酸)=10.06%,W
(丙酸)=3.53%
3. 用色谱法测定未知样品中O
2含量,进未知样5mL,得到O
2的峰面积100cm
2,进标样1mL,质量分数为1.00%,在4档时测得O
2的峰面积为40.0cm
2。试求未知气样中的含氧量是多少?
[解]
4. 甲、乙两个组分的相对保留值α
2,1=1.23,要在一根色谱柱上完全分离,分离度R=1.5时,试求所需有效塔板数是多少?假定有效塔板高度为H=0.1cm时,谱柱长度应是多少米?
[解]
5. 根据下面的色谱数据,试计算组分A、B的分离度R?
空气的t
r=1.05’组分A:t
r=4.05’半峰宽W
1/2=0.26min
组分B:t
r=5.10’半峰宽W
1/2=0.30min
[解]
6. 试计算上题中色谱柱对A组分的塔板数n?
[解]
7. 表2是测定热导检测器上校正因子的数据。试计算以甲醇为基准物时各组分的相对质量校正因子f'
m?
表2
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| 甲 醇 | 乙 醇 | 丙 醇 | 丁 醇 |
质量/mg 面积/cm2 | 12.55 13.22 | 46.79 45.90 | 21.88 20.90 | 18.81 19.98 |
|
[解]
,f'
甲=1.00,f'
乙=1.07,f'
丙=1.10,f'
丁=0.99
8. 一根长3m内径4mm的填充柱,空气峰的保留时间t
M=28s。试求该柱载气的体积流速是多少?
[解]
,v=81mL/min。该柱载气的体积流速是81mL/min。
9. 用内标法测定甲醇的含量,称取1.5200g样品,加入内标物乙醇0.2100g,混匀后进样,得到甲醇峰面积为320cm
2,乙醇峰面积为400cm
2。试求样品中甲醇的质量分数(已知甲醇的F'
m=0.75乙醇的F'
m=0.82)?
[解]
,w
甲醇=10.11%
10. 某气体样品含有甲烷、乙烷、一氧化碳和二氧化碳,在热导色谱上得到各组分的峰面积和相对体积校正因子见表3。试计算各组分的体积质量分数?
表3
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气体种类 | CH4 | C2H6 | CO | CO2 |
峰面积/cm2 | 1336 | 527 | 125 | 33 |
相对体积校正因子f'V | 0.58 | 0.75 | 0.86 | 1.18 |
[解]
,w
甲烷=58.086%,w
乙烷=30.02%,w
CO=8.17%,w(CO
2)=2.96%
11. 色谱法测定水中的微量己烷,称取水样3.5000g,加入内标物庚烷0.0100g,混匀后用5mL壬烷萃取,进0.1μL萃取液,得到己烷峰面积135mm
2,庚烷峰面积200mm
2。试求水样中的己烷含量(己烷的f'
m=0.89,庚烷的f'
m=0.91)?
[解]
,w=0.189%
12. 色谱法测定庚烷中的微量水,进1μL样品得到水的峰高125mm,同样条件下进1μLL饱和水的庚烷标样,水的峰高210mm,已知标样的含水量为120×10
-6。试计算样品的含水量?
[解]
,样品的含水量是:71.4×10
-6
13. 在色谱图上测得组分1和组分2的峰顶点距离为1.08cm,峰底宽W
1=0.65cm,W
2=0.76cm。试求分离度R=?这两个组分是否能完全分开?
[解]
,能完全分开。
14. 为测定物质A的校正因子,将4.500g物质A(纯度为98.5%)和1.500g的参比物质苯(纯度也是98.5%)混合均匀后进样,根据谱图测得两峰面积为284.0cm
2和71.00cm
2。试求物质A的相对质量校正因子f'
m=?
[解]
15. 在一根40m长的空心柱上,测得正辛醇的保留时间t
R=8.56min,半峰宽W
h/2=0.036min,死时间t
M=2.12min。试计算容量因子K和每米的理论塔板数n=?
[解]
16. 在一张色谱图上空气峰的保留时间为1.10min,组分A的保留时间为4.10min,组分B的保留时间为5.00min,峰底宽度分别为0.50mm和0.55mm。试求A、B两组分的分离度R=?
[解]
17. 根据上题数据,以A为参比。试计算A、B组分的相对保留值?
[解]
18. 根据表4所列数据计算各组分的相对质量校正因子(以甲醇为参比物)。
表4
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| 甲 醇 | 苯 | 甲 苯 | 苯乙烯 |
质量/g | 0.10 | 0.50 | 0.020 | 0.20 |
峰面积/cm2 | 15.0 | 58.0 | 2.00 | 25.0 |
[解]
,f
甲醇=1.00,f
苯=1.28,f
甲苯=1.49,f
苯乙烯=1.19
19. 用色谱法分析煤气时得到表5数据。试计算各组分的体积分数?
表5
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| CH4 | C2H6 | C3H8 | CO | CO2 |
峰面积/mm2 | 1650 | 832 | 215 | 400 | 56 |
相对体积校正因子 | 2.80 | 1.96 | 1.55 | 2.38 | 2.08 |
[解] w甲烷=60.37%,w乙烷=21.31%,w丙烷=4.35%,wCO=12.44%,wCO2=1.52%
20. 色谱法测定水中的甲醇含量,称取2.500g水样,加入内标物丙酮0.1200g,混匀后进样,得到甲醇峰面积120mm
2,丙酮峰面积250mm
2。试计算水中甲醇的质量分数?(已知甲醇的f'
m=0.75,丙酮的f'
m=0.87)
[解]
,w
甲醇=1.99%
21. 热导色谱法测定无水乙醇中水含量,注入1.0μL样品,得到水的峰高196mm,同样条件下注入1.0μL苯饱和水标样,得到水的峰高110mm,已知苯标样中含水280×10
-6,苯的密度为0.80g/mL,无水乙醇的密度为0.78g/mL。试求无水乙醇中的含水量?
[解]
,无水乙醇样品中含水量是512×10
-6。
22. 用外标法测定水中的溶解乙炔含量,将标样为1.0mL纯C
2H
2稀释至100mL,进样1mL,峰高为10.2cm,衰减为8;进水样10μL,C
2H
2峰高5.0cm,衰减为1。试计算水样中C
2H
2含量?
[解]
,水样中C
2H
2的含量是69.6mg/L。
23. 在原子吸收分光光度计上测得表6数据。试用内插法计算未知样浓度是多少?
表6
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试样号 | 浓度/(mg/L) | 吸光度 |
标样1 | 14.0 | 0.240 |
标样2 | 21.0 | 0.330 |
未知样 | Cx | 0.280 |
[解] 由待测试液测出
的比值,在内标工作曲线上用内插法查出试液的浓度并计算度样中待测元素的含量,未知样浓度是17.1g/L。
24. 某色谱峰的保留时间为45s,峰底宽为3.5s,柱长是2.0m。试计算理论塔板数和塔板高度?
[解]
,n=2645,
,H=0.76mm
25. 在鲨鱼烷柱上60℃时下列物质的保留时间为:空气147.9s,正己烷410.0s,正庚烷809.2s,苯543.3s。试计算苯在鲨鱼烷柱上的保留指数I值?
[解]
26. 一液体混合物中含有苯、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯。采用气相色谱法,以热导池为检测器进行定量,苯的峰面积为1.26cm
2,甲苯的峰面积为0.95cm
2,邻二甲苯的峰面积为2.55cm
2,对二甲苯的峰面积为1.04cm
2。试求各组分的质量分数(质量校正因子:苯为0.780,甲苯为0.794,邻二甲苯为0.840,对二甲苯为0.812)?
[解] A苯=1.26cm2 A甲苯=0.95cm2 A邻=2.55cm2 A对=1.04cm2
归一化法:f苯=0.780 f甲苯=0.794 f邻=0.840 f对=0.812
Y=f苯A苯+f甲苯A甲苯+f邻A邻+f对A对
=0.780×1.26+0.794×0.95+0.840×2.55+0.812×1.04
=0.9828+0.7543+2.142+0.8448
=4.7236
W苯=0.9828/4.7236×100%=20.8%
W甲苯=0.7543/4.7236×100%=16.0%
W邻=2.142/4.7236×100%=45.3%
W对=0.8448/4.7236×100%=17.9%
27. 试求T=300K时,处于3p激发态的钠原子数与处于3s基态原子数的比值(已知共振线的波长为589nm,g
j/g
o=2)?
[解]
28. 原子吸收光谱法测定元素M时,由未知试样溶液得到的吸光度读数为0.435,而在9mL未知液中加入1mL浓度为100mg/L的M标准溶液后,混合溶液在相同条件下测得的吸光度为0.835。试问未知试样溶液中M的浓度是多少?
[解]
解得:c
x=9.8mg/L
29. 原子吸收光谱法测定食品中的成分M时,称取1.000g样品制备成100mL溶液,再用10mL萃取液萃取M(萃取率为90%),然后将所得溶液平分为两份,其中一份加入浓度为5.00μg/mL的M标准溶液2.00mL。两份均用水稀释至25mL后,测得吸光度分别为0.32和0.60。试求食品中M的含量?
[解]
解得:c
x=2.3μg/mL
食品中M的含量为
30. 测得浓度为2μg/mL的镁标准溶液的透光率为50%。试计算镁的特征浓度?
[解] 根据特征浓度的表达式S=C×0.0044/A[μg/(mL·1%吸收)],A=-1gT,所以S=0.0292μg/(mL·1%吸收)。
31. 已知钙的特征浓度为0.004μg/(mL·1%)吸收,某土壤中钙的质量分数约为0.01%。若用原子吸收分光光度法测定钙,其最适宜的测定浓度是多少?应称取多少克试样制成多少体积的溶液进行测定(提示:吸光度控制在0.15~0.60范围内)?
[解] 吸光度在0.15~0.60范围内相应钙的浓度范围为0.14~0.55μg/mL。
的适宜范围为0.0015~0.0055μg/mL,所以,应称取0.075~0.275g试样制成50mL体积溶液测量较为合适。
32. 采用原子吸收分光光度法分析尿样中的铜,测定结果见表7。试计算样品中铜的含量?
表7
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加入Cu的浓度/(μg/mL) | 0 | 2.0 | 4.0 | 6.0 | 8.0 |
吸光度值/A | 0.280 | 0.440 | 0.600 | 0.757 | 0.912 |
[解] 标准加入法求得试样中铜的浓度,也可以用加入的铜的浓度及相应的吸光度值进行线性回归计算。当A=0时,所求浓度即为铜的浓度。所以,铜的含量为3.56μg/mL。
33. 制成的储备液含钙0.1mg/mL,取一系列不同体积的储备液于50mL容量瓶中,以蒸馏水稀释至刻度。将5mL天然水样品置于50mL容量瓶中,并以蒸馏水稀释至刻度,测定结果见表8。试计算天然水样中钙的含量?
表8
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储备溶液体积/mL | 1.00 | 2.00 | 3.00 | 4.00 | 5.00 | 稀释水样 |
吸光度值A | 0.224 | 0.447 | 0.675 | 0.900 | 1.122 | 0.475 |
[解] 标准曲线法求得水中钙的含量,或者进行线性回归,根据回归方程计算水中钙的含量。所以,天然水样中钙的含量为0.042mg/mL。
34. 采用标准加入法测定溶液中镉的浓度。在各试样中加入镉标准溶液(浓度为10.0μg/mL)后,用水稀释至50mL,测得吸光度见表9。试求试样中镉的浓度?
表9
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测定次数 | 试样体积/mL | 加入镉标准液的体积/mL | 吸光度A |
1 | 20 | 0 | 0.042 |
2 | 20 | 1 | 0.080 |
3 | 20 | 2 | 0.116 |
4 | 20 | 3 | 0.190 |
35. 某工业废水的半定量结果是:锌2000μg/mL,铜1000μg/mL,铬500μg/mL。现用原子吸收分光光度法对上述元素进行准确定量测定,已知锌、铜、铬的特征浓度分别是0.01μg(mL·1%)、0.05μg/(mL·1%)、0.1μg(mL·1%)。试问在测定前对水样是否需要预先浓缩或稀释?如果需要,应浓缩或稀释多少倍为宜?
[解] 在原子吸收分析中,吸光度在0.15~0.60范围内的测量误差较小。根据特征浓度的表达式S=C×0.0044/A[μg/(mL·1%吸收)],求出各元素的测量浓度的合适范围,结果均高于各元素的测量浓度合适范围,故均应稀释。经计算:锌需稀释2000倍,铜需稀释200倍,铬需稀释50倍。