波谱试题解析.docx
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波谱试题解析
出题人:
王曼李媛安静彭梦娇刘琪
一、选择题
1、紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致,其能级差的大小决定了 (C)
A、吸收峰的强度 B、吸收峰的数目C、吸收峰的位置 D、吸收峰的形状
2、化合物中,下面哪一种跃迁所需的能量最高?
(A)
A、σ→σ﹡ B、π→π﹡ C、n→σ﹡ D、n→π﹡
3、π→π﹡跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量,其最大吸收波长最大 (A)
A、水 B、甲醇 C、乙醇 D、正已烷
4、化合物中只有一个羰基,却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰
这是因为:
(C)
A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻
5、含奇数个氮原子有机化合物,其分子离子的质荷比值为(B)
A、偶数 B、奇数 C、不一定 D、决定于电子数
6、苯环上哪种取代基存在时,其芳环质子化学位移值最大 (D)
A、–CH2CH3 B、–OCH3 C、–CH=CH2 D、-CHO
7、1JC-H的大小与该碳杂化轨道中S成分 (B)
A、成反比 B、成正比 C、变化无规律 D、无关
8、含奇数个氮原子有机化合物,其分子离子的质荷比值为(B)
A、偶数 B、奇数 C、不一定 D、决定于电子数
9、在四谱综合解析过程中,确定苯环取代基的位置,最有效的方法是 (C)
A、紫外和核磁 B、质谱和红外C、红外和核磁 D、质谱和核磁
10、化合物中只有一个羰基,却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰这是因为:
(C)
A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻
二、填空题
1.分子吸收波长为200-800nm的电磁波造成分子_______运动而产生的吸收光谱叫_______;分子吸收红外光区0.8-1000um的电磁波造成_______运动而产生的吸收光谱叫红外光谱;分子吸收波长1-1000m的电磁波造成分子核自旋跃迁而产生的光谱叫_______。
(外层电子跃迁,紫外光谱,分子的振动和转动跃迁,核磁共振)
2.氢核磁共振最常用的内标是_______,简写作_______。
它在高场出_______个峰,化学位移值为________。
当使用不同的MHZ数的仪器测化合物的核磁共振谱时,同一个物质的某一个质子其出峰位置即化学位移用______表示的,其数值是不变的。
(四甲基硅,TMS,1,0,ppm)
3.生色基的结构特征是含______电子。
助色基的结构特征是通常都含有_____电子。
当助色基与生色基相连时,由于________共轭效应导致______跃迁能量降低,生色基的吸收波长向长波方向移动。
(π,n,p-π,π→π*)
4.由C,H,O,N组成的离子,其中N为偶数个时,如果离子的质量数为偶数,则必含_____数个电子;如果离子的质量数为奇数,则必含______数个电子。
(奇,偶)
三、判断题
1.质谱图中质核比最大峰不一定是分子离子峰。
但分子离子峰一定是质谱图中质核比最大的峰。
(√)
2.由于不能生成带正电荷的卤素离子,所以在质谱分析中是无法确定分子结构中是否有卤元素存在的。
(×)
3.含奇数个电子的离子重排断裂后产生的离子一定含有奇数个电子;而偶数个电子的离子重排断裂后产生的离子一定含有偶数个电子。
(√)
4.质量数为奇数,核电荷数为偶数的原子核,其自旋量子数为零。
(×)
5.不同的原子核产生共振条件不同,发生共振所必须的磁场强度和射频频率不同。
(√)
6.碳谱的化学位移范围较宽(0-200),所以碳谱的灵敏度高于氢谱。
(×)
7.在分光光度法中,根据在测定条件下吸光度与浓度成正比的比尔定律的结论,被测定溶液浓度越大,吸光度也越大,测定的结果也越精确。
(×)
8.极性溶剂一般使π→π*吸收带发生红移,使n→π*吸收带发生兰移。
(√)
9.红外光谱不仅包括振动能级的跃迁,也包括转动能级的跃迁,故又称为振动光谱。
(√)
10.游离有机酸C=O伸缩振动μc=o频率一般出现在1760cm-1,但形成多聚体时,吸收频率会向高波数移动。
(×)
四、问答题
1、什么是生色团?
什么是助色团?
答:
从广义来说,所谓生色团,是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。
但是,人们通常将在近紫外及可见光区有特征吸收的基团或结构系统定义为生色团,如C=O、C=C、C=N、N―N、N=O、NO2、芳环等。
它们对应的跃迁形式是π→π*和n→π*。
有些含有杂原子的基团,如NH2、NR2、OR、SR、X、SO3H、CO2H等,它们本身在近紫外区无吸收,但连接到生色团上时,会使生色团的λmax向长波方向移动(红移),同时吸收强度增大。
对应于n→π*跃迁。
2、请简要的谈一谈1H核磁共振分析中理想的内标物应该具有那些条件?
答:
(1)有高度的化学惰性,不与样品缔合。
(2)它是磁各向同性的或者接近磁各向同性。
(3)信号为单峰,这个峰出在高场,是一般有机物的峰出在其左边。
(4)易溶于有机溶剂。
(5)易挥发,使样品可以回收。
3、影响化学位移的因素重要有哪些?
答:
(1)凡是影响屏蔽常数δ(电子云密度)的因素都可以影响化学位移,即影响NMR吸收峰的位置。
(2)诱导效应:
分子与高电负性基团相连,分子电子云密度下降(δ下降)产生共振所需磁场强度小吸收峰向低场移动。
(3)共轭效应:
使电子云密度平均化,可以使吸收峰向高或低场移动。
4、分别解释下自旋偶合和自旋分裂?
答:
自旋偶合:
自旋核与自旋核之间的相互作用称自旋-自旋偶合,简称自旋偶合。
自旋分裂:
由自旋偶合所引起的谱线增多的现象。
5、产生红外吸收的条件是什么?
是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?
为什么?
答:
条件:
激发能与分子的振动能级差相匹配,同时有偶极矩的变化.
并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱,具有红外吸收活性,只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱。
五、推断题
1.以下是C6H7N的IR图,请推导出其结构。
答案:
(1)U=1+6+(1-7)/2=4。
可能有苯环。
(2)3429cm-1,3354cm-1,1277cm-1表明可能有胺基。
(3)3037cm-1,1621cm-1,1601cm-1,1490cm-1表明有苯环。
754cm-1,693cm-1表明为单取代。
可推测结构为:
2.以下是C8H8O的13CNMR,1HNMR图谱,请推导出其结构。
答案:
(1)U=1+9+(0-10)/2=5,可能有苯环。
(2)13CNMR谱图:
25.3,t,32.8,t,-CH2-,124.2,d,125.9,d,143.9,s,Ar-C
(3)1HNMR谱图:
2.2,-CH2-,3.0,ph-(CH2),7.2,Ar-H
可推测结构为:
3.分子式C7H1402,其红外光谱如下图所示,试分析谱带归属并判断其结构。
据C7H1402,不饱和度u=1+7+(0-14)/2=1,分子中含有氧原子初步推测可能具有C=O基,或C=C基或脂环结构。
谱带归属:
1.>3000cm-1没有吸收峰,1500、1600cm-1也无峰,表明该化合物不存在OH和N-H,也不是芳香族化合物。
在2961cm-1有强峰是脂肪族化合物,与不饱和度计算一致。
2.1743cm-1强峰是υC═O,1244cm-1强峰是酯谱带的特征,而且是乙酸酯的特征。
初步判定该化合物是个乙酸酯
C5Hll烷基的异构体很多,可根据1380cm-1裂分成双峰来判断,只有在结构中存在叔丁基、偕二甲基或异丙基才能使1380cm-1裂分成双峰,故R基的可能结构有四种:
(1)R1=-CH2C(CH3)31380cm-1双峰,低频侧峰是高频侧峰强度的两倍。
(2)
δa,CH3双峰强度比为1.5/4,还应考虑端甲基的影响。
(3)
δa,CH3双峰是等强度的。
(4)
δa,CH3双峰是等强度的还应考虑,支链甲基的影响。
乙酸酯具有甲基酮的特征,它的δa,CH3~1360cm-1也有贡献,因此从红外光谱直接判定R的结构比较困难。
通过标准谱图对照确定,是属于R3结构。
R3具有异丙基结构,其1380cm-1裂分的双峰应该是等强度的,而光谱图中并不是等强度的,这是由于CH3COO-结构中的甲基δs,CH3使1367cm-1明显增高所致。
故最终推断结构为
4.某化合物分子式为C4H5ClO2,其1H-NMR波谱如图,红外光谱显示有羧基试推断其分子结构。
解:
(1)U=2,一个不饱和度是羧基,另一个是δ=6.07处的C=C
(2)δ=11.73处较宽的单峰是—CO2H
(3)δ=2.30处共振峰应属于烷基的信号,
(4)由于远程偶合等作用,δ=2.30处—CH3峰裂分为双峰,δ=6.07处C=C-H裂分为四重峰
(5)
叶刚、梁浩、陈明、赵咪娜
波谱解析试题
一、名词解释(5*4分=20分)
1.波谱学2.屏蔽效应3.电池辐射区域4.重排反应5.驰骋过程
二、选择题。
( 10*2分=20分)
1.
化合物中只有一个羰基,却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰
这是因为:
( )A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻
2.一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为:
( )A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物晶体
3.预测H2S分子的基频峰数为:
( )A、4 B、3 C、2 D、1
4.若外加磁场的强度H0逐渐加大时,则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量是如何变化的:
( )A、不变 B、逐渐变大 C、逐渐变小 D、随原核而变
5.下列哪种核不适宜核磁共振测定 :
( )A、12C B、15N C、19F D、31P
6.在丁酮质谱中,质荷比质为29的碎片离子是发生了 ( )
A、α-裂解 B、I-裂解 C、重排裂解 D、γ-H迁移
7.在四谱综合解析过程中,确定苯环取代基的位置,最有效的方法是 ( )
A、紫外和核磁 B、质谱和红外C、红外和核磁 D、质谱和核磁
8.下列化合物按1H化学位移值从大到小排列( )a.CH2=CH2b.
c.HCHOd.
A、a、b、c、dB、a、c、b、dC、c、d、a、bD、d、c、b、a
9.在碱性条件下,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
10.芳烃(M=134),质谱图上于m/e91处显一强峰,试问其可能的结构是:
( )
A.
B.
C.
D.
三、问答题(5*5分=25分)
1.红外光谱产生必须具备的两个条件是什么?
2.影响物质红外光谱中峰位的因素有哪些?
3.色散型光谱仪主要有哪些部分组成?
4.核磁共振谱是物质内部什么运动在外部的一种表现形式?
5.紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的主要贡献是什么?
四、计算和推断题(9+9+17=35分)
1.某化合物(不含N元素)分子离子区质谱数据为M(72),相对丰度100%;M+1(73),相对丰度3.5%;M+2(74),相对丰度0.5%。
(1)分子中是否含有Br Cl?
。
(2)分子中是否含有S?
。
(3)试确定其分子式为 。
2.分子式为C8H8O的化合物,IR(cm-1):
3050,2950,1695,1600,1590,1460,1370,1260,760,690等处有吸收,
(1)分子中有没有羟基(—OH)?
。
(2)有没有苯环 。
(3)其结构为 。
3.某未知物的分子式为C3H6O,质谱数据和核磁共振谱如图1、2所示,试推断其结构。
图1、C3H6O的质谱
图2、C3H6O的核磁共振谱
参考答案
一.1.波谱学是涉及电池辐射与物质量子化的能态间的相互作用,其理论基础是量子化的能量从辐射场向物质转移。
2.感生磁场对外磁场的屏蔽作用称为电子屏蔽效应。
3.γ射线区,X射线区,远紫外,紫外,可见光区,近红外,红外,远红外区,微波区和射频区。
4.在质谱裂解反应中,生成的某些离子的原子排列并不保持原来分子结构的关系,发生了原子或基团重排,产生这些重排离子的反应叫做重排反应。
5.要想维持NMR信号的检测,必须要有某种过程,这个过程就是驰骋过程,即高能态的核以非辐射的形式放出能量回到低能态,重建Boltzmann分布的过程。
二.CDBBABCCAB
三.1.答:
一是红外辐射的能量应与振动能级差相匹配,即E光=△Eν,二是分子在振动过程中偶极矩的变化必须不为零。
。
2.答:
(1)诱导效应,
(2)共轭效应,(3)氢键效应,4)振动偶合效应,(5)空间效应,(6)外部因素。
3.答:
由光源、分光系统、检测器三部分组成。
4.答:
是具有核磁矩的原子核的自旋运动在外部的一种表现形式。
5.答:
在有机结构鉴定中,紫外光谱在确定有机化合物的共轭体系、生色团和芳香性等方面有独到之处。
四、1.
(1)不含BrCl
(2)无S (3)C3H4O2
2.
(1)没有
(2)有(3)
3.从核磁共振可知只有一种氢,从质谱可知 58→43可见含有甲基,43→15说明含有羰基,结合其不饱和度=1 可推知是
一、解释下列名词(每题2分,共10分)
1、摩尔吸光系数;2、非红外活性振动;3、弛豫时间;4、麦氏重排;
二、选择题:
每题1分,共20分
1、频率(MHz)为4.47×108的辐射,其波长数值为 ( )A、670.7nm B、670.7μ C、670.7cm D、670.7m
2、紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致,其能级差的大小决定了 ( )
A、吸收峰的强度 B、吸收峰的数目C、吸收峰的位置 D、吸收峰的形状
3、紫外光谱是带状光谱的原因是由于( )
A、紫外光能量大 B、波长短C、电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因D、电子能级差大
4、化合物中,下面哪一种跃迁所需的能量最高?
( )A、σ→σ﹡ B、π→π﹡ C、n→σ﹡ D、n→π﹡
5、π→π﹡跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量,其最大吸收波长最大 ( )
A、水 B、甲醇 C、乙醇 D、正已烷
6、CH3-CH3的哪种振动形式是非红外活性的( )A、νC-C B、νC-H C、δasCH D、δsCH
7、化合物中只有一个羰基,却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰这是因为:
( )
A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻
8、一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为:
( )
A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物晶体
9.分子内存在着多种运动形式,下列运动中所需能量最大的是()
A.核的自旋跃迁B.振动跃迁C.转动跃迁D.外层电子跃迁
10、若外加磁场的强度H0逐渐加大时,则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态需
的能量是如何变化的?
( )A、不变 B、逐渐变大 C、逐渐变小 D、随原核而变
11、下列哪种核不适宜核磁共振测定( )A、12C B、15N C、19F D、31P
12、苯环上哪种取代基存在时,其芳环质子化学位移值最大( )
A、–CH2CH3 B、–OCH3 C、–CH=CH2 D、-CHO
13、质子的化学位移有如下顺序:
苯(7.27)>乙烯(5.25)>乙炔(1.80)>乙烷(0.80),其原因为:
( )
A.导效应所致 B.杂化效应和各向异性效应协同作用的结果 C.各向异性效应所致 D.杂化效应所致
14、确定碳的相对数目时,应测定 ( )
A、全去偶谱 B、偏共振去偶谱C、门控去偶谱D、反门控去偶谱
15.有机化合物成键电子的能级间隔越小,受激发跃迁时吸收的电磁辐射的()
A.能量越大B.波数越大C.波长越长D.频率越高
16.红外光谱芳香族酮化合物的C=O伸缩振动频率向低波数位移的原因为()
A.共轭效应B.氢键效应C.诱导效应D.空间效应
17、含奇数个氮原子有机化合物,其分子离子的质荷比值为:
( )
A、偶数 B、奇数 C、不一定 D、决定于电子数
18、二溴乙烷质谱的分子离子峰M与M+2、M+4的相对强度为:
( )
A、1:
1:
1 B、2:
1:
1 C、1:
2:
1 D、1:
1:
2
19、在丁酮质谱中,质荷比质为29的碎片离子是发生了 ( )
A、α-裂解 B、I-裂解 C、重排裂解 D、γ-H迁移
20、在四谱综合解析过程中,确定苯环取代基的位置,最有效的方法是 ( )
A、紫外和核磁 B、质谱和红外C、红外和核磁 D、质谱和核磁
三、回答下列问题(每题2分,共10分)
1、红外光谱产生必须具备的两个条件是什么?
2、色散型光谱仪主要有哪些部分组成?
3、核磁共振谱是物质内部什么运动在外部的一种表现形式?
4、紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的主要贡献是什么?
5、在质谱中亚稳离子是如何产生的以及在碎片离子解析过程中的作用是什么?
四、化合物C4H10O2,根据如下NMR数据确定结构,并说明依据
参考答案:
一、
1、摩尔吸光系数;浓度为1mol/L,光程为1cm时的吸光度
2、非红外活性振动;分子在振动过程中不发生瞬间偶极矩的改变。
3、弛豫时间;高能态的核放出能量返回低能态,维持低能态的核占优势,产生NMR谱,该过程称为弛豫过程,所需要的时间叫弛豫时间。
4、麦氏重排具有γ-氢原子的不饱和化合物,经过六元环空间排列的过渡态,γ-氢原子重排转移到带正电荷的杂原子上,伴随有Cα-Cβ键的断裂。
二、ACCAA ACDDB ADBDC ABCBC
三、1、光谱产生必须具备的两个条件是什么?
答:
一是红外辐射的能量应与振动能级差相匹配,即E光=△Eν,二是分子在振动过程中偶极矩的变化必须不为零。
2、色散型光谱仪主要有哪些部分组成?
答:
由光源、分光系统、检测器三部分组成。
3、核磁共振谱是物质内部什么运动在外部的一种表现形式?
答:
是具有核磁矩的原子核的自旋运动在外部的一种表现形式。
4、紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的主要贡献是什么?
答:
在有机结构鉴定中,紫外光谱在确定有机化合物的共轭体系、生色团和芳香性等方面有独到之处。
5、在质谱中亚稳离子是如何产生的以及在碎片离子解析过程中的作用是什么?
答:
离子m1在离子源主缝至分离器电场边界之间发生裂解,丢失中性碎片,得到新的离子m2。
这个m2与在电离室中产生的m2具有相同的质量,但受到同m1一样的加速电压,运动速度与m1相同,在分离器中按m2偏转,因而质谱中记录的位置在m*处,m*是亚稳离子的表观质量,这样就产生了亚稳离子。
由于m*=m22/m1,用m*来确定m1与m2间的关系,是确定开裂途经最直接有效的方法。
四、化合物分子式是C4H10O2,不饱和度u=0,为一饱和化合物。
根据1HNMR,说明该化合物有四类质子,从左开始,个数比为3:
1:
4:
2;最高场三个质子应是甲基;其次1个质子应是次甲基(耦合裂分);4个质子应是两个亚甲基(耦合裂分)。
甲基和两个亚甲基都裂分成双峰,因此他们应该与次甲基相连。
低场的2个质子出的单峰,结合分子式它们应是两个羟基。
根据13CNMR出峰个数说明该化合物有三种碳,它们分别是65ppm分裂成三重峰,37ppm双峰和13ppm四重峰,根据碳谱的n+1规则,分别对应于亚甲基、次甲基和甲基。
比较分子式,化合物中存在对称因素,结合1HNMR判断应有2个相同的亚甲基。
故该化合物的结构为:
一:
名词解释(10分)
1:
助色基:
与生色基相连能使生色基的吸收谱带明显的向长波方向移动。
而且吸收强度也相应增加的基团。
2:
费米共振:
当一振动的倍频与另一振动的基频接近时,二者相互作用而产生强吸收峰或发生裂分的现象。
3:
饱和现象:
由于两种核的总数相差不大,若高能级的核没有其他途径回到低能级,也就是没有过多的低能级核可以跃迁,就不会有净的吸收,核磁信号将消失。
4:
化学位移:
不同的质子,由于在分子中所处的化学环境不同,因而在不同的磁场下共振的现象叫化学位移。
5:
化学等价:
有相同化学位移值的核是化学等价的。
二:
填空(20分)
填空题
1.苯的紫外光谱中有三条吸收带B,E1,E2,它们的波长顺序为(B>E2>E1),εmax大小顺序(B>E2>E1)。
2.将红外频率填入适当的化合物当中a.Vc=o1690cm-11660cm-1
(1660)(1690)
b.Vc=o1800cm-11715cm-1
(1880)(1715)
3.在一个2DNMR实验中,整个时间轴按其物理意义分割成__预备期,发展期,混合期,检测期__四个区间。
4.在核磁共振谱中,化学位移与外磁场强度__有__关系,偶合常数与外磁场强度___无___关系
5.含奇数个氮原子的有机化合物,其分子离子的质荷比为__奇_数,含偶数个氮原子的有机化合物,其分子离子的质荷比为__偶___数。
三:
选择题(30分)
1.有机化合物成键电子的能级间隔越小,受激跃迁时吸收电磁辐射的()
A.能量越大 B.波数越大 C. 波长越长 D.频率越高
2.下列测试方法在测试过程中必须要破坏样品结构的是()
A.红外光谱 B.核磁共振波谱 C.有机质谱 D.分子发光光谱
3.下列化合物中,分子离子峰的质荷比为奇数的是()
A.
B.
C.
D.
4.某一化合物分子离子峰区相对丰度近似为M:
(M+2)=1:
1,则该化合物分子式中可能含有一个()
A.F B.Cl C.
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- 波谱 试题 解析