923第三章红外答案.docx
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923第三章红外答案
第三章红外光谱
一、名词解释
基频峰、倍频峰、费米共振、特征频率区、指纹区
基频峰:
当分子吸收一定频率的红外线后,振动能级从基态(V0)跃迁到第一激发态(V1)时所产生的吸收峰,称为基频峰.
倍频峰:
如果振动能级从从基态(V0)跃迁到第二激发态(V2)、第三激发态(V3)……所产生的吸收峰称为倍频峰。
费米共振:
当一振动的倍频(或组频)与另一振动的基频吸收峰接近时,由于发生相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分,这种倍频(或组频)与基频峰之间的振动偶合称费米共振.
特征频率区:
特征谱带区有机化合物的分子中一些主要官能团的特征吸收多发生在红外区域的4000~1500cm-2.该区域吸收峰比较稀疏,容易辨认,故通常把该区域叫特征谱带区。
红外光谱指纹区:
红外吸收光谱上1500~40Ocm-1的低频区,通常称为,在核指纹区。
该区域中出现的谱带主要是C—X(X=C,NsO)单键的伸缩振动以及各种弯曲振动对和确认有机化合物时用处很大。
二、填空
1。
红外光谱的产生是由于—--——-—---————-—--。
化学键的振动与转动跃迁。
2。
红外光谱产生的条件是—————-——--——--—-———---—-—-———、—-——--————---—-——-----—-——--—--—--—-———-—-—-——-——-。
红外光谱产生的条件是辐射的能量满足跃迁所需能量,辐射引起偶极矩的变化。
3。
红外光谱中影响基团频率位移的因素有外部因素和内部因素,内部因素主要有、、等。
此外,振动耦合、费米共振等也会使振动频率位移。
外部因素(样品的状态等)、电子效应(诱导效应、共轭效应和偶极场效应)、空间效应、氢键
4.在红外光谱中,将基团在振动过程中有偶极矩变化的称为,相反则称为。
红外活性,非红外活性.
5。
基团—OH和—NH,-C≡N和—C≡CH,-C=C-和-C=N-的伸缩振动频率范围分别是cm-1,cm-1,cm—1。
4000—2500(3000)、2500—2000、2000-1500
6.C=O和C=C键的伸缩振动谱带,强度大的是______________.C=O
7。
在中红外区(4000~400
)中,人们经常把4000~1500
区域称为__________,而把1500~400
区域称为_____________。
官能团区(或特征谱带区)、指纹区
8。
氢键效应使OH伸缩振动频率向______波数方向移动(低或高或不移动)。
低
9.随着环张力增大,使环外双键的伸缩振动频率__增加_____________,而使环内双键的伸缩振动频率___减小______________.
10。
红外光谱以波长或波数为横坐标,以表示吸收峰的位置.以透射率为纵坐标,表示吸收强度,吸收带为吸收峰在光谱上的波带位置
11。
仅考虑C=O所受到的电子效应,请按高低排出下列物质中
(伸缩振动)的次序:
,
,
,
,
。
答案:
〉
〉
>
>
。
12.仅考虑C=O受到的电子效应,在酸、醛、酯、酰卤和酰胺类化合物中,出现C=O伸缩振动频率的大小顺序应是怎样?
答案:
酰卤〉酸〉醛〉酯〉酰胺。
13.分别在95%乙醇和正已烷中测定2-戊酮的红外光谱,试预测C=O的伸缩振动吸收峰在哪种溶剂中出现的
较高?
为什么?
答案:
在正已烷
较高(极性溶剂的效应)。
14。
从以下红外特征数据鉴别特定的苯取代衍生物C8H10:
①化合物A:
吸收带在约790和695cm-1处。
②化合物B:
吸收带在约795cm-1处.
③化合物C:
吸收带在约740和690cm-1处。
④化合物D:
吸收带在约750cm-1处.
答案:
三、选择题(单项选择)
1.CH3—CH3的哪种振动形式是非红外活性的
A.υC—C B。
υC—H C.δasCH D。
δsCH
2.预测H2S分子的基频峰数为
A。
4 B.3 C.2 D.1
3。
下列官能团在红外光谱中吸收峰频率最高的是
A。
B.—C≡C- C。
D。
-O—H
4。
下面四种气体,不吸收红外光的是:
A。
H2OB。
CO2C。
HClD。
N2
5。
某种化合物,其红外光谱上3000—2800cm-1,1460cm—1,1375cm-1和720cm-1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。
6。
分子不具有红外活性的者,必须是:
()
A:
分子的偶极矩为零 B:
分子没有振动 C:
非极性分子 D:
分子振动时没有偶极矩变化
7。
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—1; B.1500-1300cm—1; C.1000-650cm—1;D。
1950—1650cm-1.
8。
下列化合物在IR谱的1720cm—1左右有强吸收峰的是()
A.丙烷B。
丙烯C.丙炔D。
丙酮
9。
线性分子的自由度为:
A:
3N-5B:
3N—6C:
3N+5D:
3N+6
10.某化合物在3000—2500cm—1有散而宽的峰,其可能为:
A。
有机酸B.醛C。
醇D.醚
11.下列化合物的νC=C的频率最大的是:
A.B.C.D。
12.下列化合物的νC=C的频率最大的是:
A.B。
C.D.
13。
偕三甲基(特丁基)的弯曲振动的双峰的裂距为:
A10~20cm-1B15~30cm-1C20~30cm—1D30cm-1以上
14.在红外吸收光谱图中,2000—1650cm—1和900—650cm-1两谱带是什么化合物的特征谱带:
A.苯环B。
酯类C.烯烃D.炔烃
15。
下列化学键的伸缩振动所产生的吸收峰波数最大的是:
A。
C=OB。
C-HC。
C=CD。
O-H
16.在醇类化合物中,O-H伸缩振动频率随溶液浓度增加而向低波数移动,原因是
A.溶液极性变大;B。
分子间氢键增强;
C。
诱导效应变大;D.易产生振动耦合。
17.某化合物在紫外光区未见吸收,在红外光谱的官能团区有如下吸收峰:
3000cm—1左右,1650cm-1。
该化合物可能是:
A。
芳香族化合物B。
烯烃C.醇D。
酮
18.乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式两种互变异构体,与烯醇式结构相对应的一组特征红外吸收峰是:
A.1738cm-1,1717cm-1B.3000cm—1,1650cm—1
C。
3000cm-1,1738cm—1D。
1717cm-1,1650cm—1
19.某化合物在1500~2800cm—1无吸收,该化合物可能是:
A.烷烃B.烯烃C.芳烃D。
炔烃
20。
芳香酮类化合物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。
21。
下列化合物υC=O频率最大的是(D)
22。
酰胺类化合物C=O振动频率多出现在1680~1650cm—1范围内,比醛酮C=O伸缩振动频率低的原因为;
A.共轭效应和形成分子间氢键;B.中介效应和形成分子间氢键;
C.诱导效应和形成分子内氢键;D。
中介效应和形成分子内氢键。
23.酯类化合物的两个特征谱带是(A)。
A.1760~1700cm—1和1300~1000cm-1B.1760~1700cm-1和900~650cm-1
C。
3300~2500cm-1和1760~1700cm—1D。
3000~2700cm-1和1760~1700cm—1
24.确定烯烃类型的两个特征谱带是(B)。
A.1680~1630cm—1和1300~1000cm-1B.1680~1630cm-1和1000~700cm—1
C.2300~2100cm—1和1000~700cm—1D.3000~2700cm-1和1680~1630cm-1
25.在CO2的四种振动自由度中,属于红外非活性振动而非拉曼活性振动的是:
A。
不对称伸缩振动B.对称伸缩振动C。
面内变形振动D.面外变形振动
26。
下列四种羰基化合物,C=O伸缩振动频率最低的是哪一种?
A。
;B.
;C。
;D。
.
27.下列两种化学键的伸缩振动,所产生的红外吸收峰,吸收频率较大的是哪一种?
吸收强度较大的是哪一种?
(1)F-H键;
(2)C-H键。
A.两者都是
(1);B.两者都是
(2);C.
(1)的吸收频率大,
(2)的吸收强度大;
D.
(1)的吸收强度大,
(2)的吸收频率大;
28.某一含氧化合物的红外吸收光谱中,在3300~2500cm-1处有一个宽、强的吸收峰,下列物质中最可能的是哪一种?
A.
;B.
;C。
;D.
.
29。
下列四种红外光谱数据(单位cm-1),哪一组数据与
相符合?
A.3000-2700,2400-2100,1000-650;B.3300-3010,1675-1500,1475-1300;
C.3300-3010,1900-1650,1000-650;D.3000-2700,1900-1650,1475-1300。
30.某有机化合物的化学式为
,其IR谱有如下特征吸收峰:
(1)在3000cm—1上下有一大组中等强度吸收峰;
(2)~2820及2720cm-1有两个中等强度峰;
(3)~1450及1370cm-1有两个弱强度峰;
(4)~1720cm—1有一个很强峰;
(5)~1600及1500cm-1有两组中弱强度峰;
(6)~850cm—1有一个中强峰。
从以上光谱数据,判断该化合物最可能是以下的哪一种?
A.
;B.
;
C.
;D.
。
31。
某化合物的化学式为C8H10O,它的IR谱如下图所示。
该化合物最可能是下列的哪一种?
A.
;B.
;
C.
;D.
。
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
四、是非判断(对者打√,错者打×)
1.在IR光谱法中,CDCl3(氘代氯仿)中C—D的伸缩振动频率比CHCl3(氯仿)中C-H的伸缩振动频率高。
(╳)
2。
当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时,分子就要释放能量,从原来的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级.(×)
3.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,故又称为振转光谱.(T)
4.同核双原子分子N≡N、Cl—Cl、H—H等无红外活性。
(T)
5.由于振动能级受分子中其他振动的影响,因此红外光谱中出现振动耦合谱带.(T)
6。
对称结构分子,如H2O分子,没有红外活性,水分子的H-O—H对称伸缩振动不产生吸收峰。
(F)
7。
不考虑其他因素的影响,下列羰基化合物υc=0伸缩频率的大小顺序为:
酰卤〉酰胺〉酸〉醛>酯。
(F)
8.红外吸收峰的数目一般比理论振动数目少,原因之一是有些振动是非红外活性的。
(T)
9。
Fermi共振是一个基频振动与倍频(泛频)或组频之间产生耦合作用。
(T)
五、回答问题
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。
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.影响红外光谱吸收强度的因素有哪些?
2、答振动中偶极矩的变化幅度越大,吸收强度越大;
极性大的基团,吸收强度大
使基团极性降低的诱导效应使吸收强度减小,使基团极性增大的诱导效应使吸收强度增加。
共轭效应使π电子离域程度增大,极化程度增大,吸收强度增加.
振动耦合使吸收增大,费米振动使倍频或组频的吸收强度显著增加。
氢键使参与形成氢键的化学键伸缩振动吸收显著增加。
4、影响红外光谱中基团频率的主要因素有哪些?
举例说明.(5分)
(1)外部因素:
样品状态、制样方法;(1分)
(2)内部因素:
诱导效应(1分)、共轭效应(1分)、氢键(1分)、共振效应(1分)
2。
如何用红外光谱区别下列各对化合物?
a P-CH3—Ph—COOH和Ph-COOCH3
b 苯酚和环己醇
2、答案:
a、在红外谱图中P—CH3—Ph—COOH有如下特征峰:
vOH以3000cm—1为中心有
一宽而散的峰。
而Ph-COOCH3没有。
b、苯酚有苯环的特征峰:
即苯环的骨架振动在1625~1450cm—1之间,有几
个吸收峰,而环己醇没有.
3。
一个化合物的结构不是A就是B,其部分光谱图如下,试确定其结构。
(A)
(B)
3、答案:
化合物的结构为:
(A)
由图可得,在2300cm—1左右的峰为C≡N产生的。
而图在1700cm—1
左右也没有羰基的振动峰。
故可排除(B)而为(A)。
4。
下图是分子式为C8H8O化合物的红外光谱图,bp=202℃,试推测其结构.
4、答案:
5.请根据下面的红外光谱图试推测化合物C7H5NO3(mp106℃)的结构式。
5、答案:
6.分子式为C8H16的未知物,其红外光谱如图,试推测结构。
6、答案:
25.
下列两个化合物,C=O的伸缩振动吸收带出现在较高的波数区的是哪个?
为什么?
(a)
(b)
答案:
a〉b(中介效应).
26。
下图为不同条件下,丁二烯(1,3)均聚物的红外光谱图,试指出它们的键结构.
答案:
。
1.比较下列五个化合物的红外吸收波数的大小(从小到大排序),并解释原因?
七、谱图解析
试用红外光谱区别下列异构体:
和
某化合物IR谱中,1700cm-1有一强吸收,3020cm-1处有一中强吸收峰,由此可推断该化合物是下列化合物中的哪一种?
如何通过红外来鉴别下面两个化合物:
(A)
(B)
2.某化合物在4000~1300cm–1区间的红外吸收光谱如下图所示,问此化合物的结构是(A)还是(B)?
答:
以下是A的谱图
★已知某化合物,分子式C3H6O,其IR谱中有下列吸收峰,试推测其结构。
IRν(cm-1):
2960,2840,2760,1720,1380。
答案:
Ω=3+1—6/2=1,1720cm-1——νC=O,含羰基。
相关峰:
2840,2760cm—1——νO=C—H,为醛。
1380cm-1——δ—CH3,含-CH3结构。
2960cm—1-—ν饱和C-H.
结构为:
CH3CH2CHO丙醛
★分子式为C4H10O
IR:
2950cm—1(2000cm-1以上仅此吸收带)
1H-NMR为:
δH1.55(d,6H)3.1(s,3H)4。
1(h,1H)ppm
推测化合物的结构。
答案:
★推测其结构。
解析:
答案:
Ω=9+1-12/2=4
★无色液体,分子量89.09,沸点131℃,含C、H和N。
红外光谱特征吸收为(cm-1):
2950(中)、1550(强)、1460(中)、1438(中)、1380(强)、1230(中)、1130(弱)、896(弱)、872(强),
(纯液体涂层),试推断未知物为何物?
答案:
CH3CH2CH2NO2
★一个化合物分子式为C4H6O2,已知含一个酯羰基和一个乙烯基。
用溶液法制作该化合物的红外光谱有如下特征谱带:
3090cm—1(强),1765cm—1(强),1649cm—1(强),1225cm—1(强)。
请指出这些吸收带的归属,并写出可能的结构式。
答案:
CH3COOCH=CH2
1、某一化合物分子式为C8H8O,其红外光谱图如下,沸点202℃,试通过解析光谱,判断其结构。
1、解:
①U=(2+2*8-8)/2=5(可能含有苯环)
在3500cm—1~3300cm-1区间内无任何吸收(3400cm-1附近吸收为水干扰峰),证明分子中无—OH。
在2830cm-1与2730cm-1没有明显的吸收峰,可否认醛的存在.
1680cm-1说明是酮,且发生共轭。
②特征区第一强峰为1685cm—1,为羰基峰,需仔细研究是何种羰基化合物。
先否定,在3000cm-1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—1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—1左右有吸收峰;苯环骨架振动1600cm—1、1580cm-1及1450cm-1有吸收峰,加上不饱和度大于4,可以确定有苯环存在。
根据760cm—1、690cm—1两强峰,结合分子式可确定苯为单取代。
④在1430cm-1、1360cm—1有甲基的峰。
综上所述,化合物结构是苯乙酮,结构式为:
2、某未知物的分子式为C12H24,测得其红外光谱图如图,试推测其结构式。
2、解
(1)计算不饱和度
Ω=1+12+(0—24)/2=1
说明该化合物分子具有一个双键或一个环.
(2)图谱解析
3075cm—1处有吸收峰,说明存在与不饱和碳相连的氢,因此,该化合物肯定为烯。
在1640cm-1还有C=C伸缩振动吸收,更进一步证实了烯基的存在。
3000~2800cm—1的吸收峰组说明有大量饱和碳的存在.在2920、2850cm—1的强吸收说明CH2的数目远大于CH3的数目,由此可推测该化合物为一长链烃。
715cm-1处C—H变形振动吸收也进一步说明长碳链的存在。
980、915cm—1的C—H变形振动吸收,说明该化合物有端乙烯基。
综上所述,该未知物结构可能为
CH2=CH-(CH2)9-CH3
其余的峰可指认为:
1460cm-1处的吸收峰归属于CH2(其中也有CH3的贡献),2960、2870、1375等属于CH3。
例1由C、H组成的液体化合物,相对分子量为84。
2,沸点为63.4℃。
其红外吸收光谱见图2—10,试通过红外光谱解析,判断该化合物的结构。
图2—10C、H化合物的红外吸收光谱
解:
1。
由化合物的分子量84.2、又只有C、H组成,可推断分子式为C6H12,不饱和度为:
.
2.特征区的第一强峰1642cm-1,经粗查(表2—2红外吸收光谱的九个重要区段)为烯烃的
特征吸收,可确定是烯烃类化合物。
用于鉴定烯烃类化合物的吸收峰有
、
和
。
细找(附录八主要基团的红外特征吸收峰):
(1)
3080cm-1强度较弱。
(2)
非共轭发生在1642cm-1,强度中等。
(3)
出现在910cm—1范围内,强度较强,为同碳双取代结构,该化合物为端基烯.特征区的第二强峰1459cm-1,粗查为饱和烃的
,用于鉴定烷烃类化合物的吸收峰有
、
。
细找:
(1)
2967cm—1、2933cm-1、2878cm-1、2865cm—1强度较强,
(2)
1459cm-1,
1379cm—1,有端甲基,此峰未发生分裂,证明端基只有一个甲基.
740cm-1,该化合物中有直链—(CH2)n-结构。
所以化合物结构为:
CH2=CH(CH2)3CH3
峰归属:
3080cm—1,
2967cm-1、2933cm-1、2878cm—1、2865cm—1,
1642cm-1,
1459cm-1,
1379cm—1,
993cm—1、910cm-1,
740cm-1。
经标准图谱核对,并对照沸点等数据,证明结论正确。
四、结构确定
1.下面为化合物A、B的红外光谱图,可根据哪些振动吸收峰推断化合物A、B中分别存在哪些官能团?
A:
B:
解:
A:
约3520cm-1为酚羟基(或酚OH)的伸缩振动,表明有酚羟基(或酚OH);
约1600,1580,1500,1450cm-1为苯环的骨架振动,表明有苯环。
B:
约1750cm—1为酯羰基的振动吸收峰,表明有酯羰基。
2。
下面为化合物A(分子式为C8H8)、B的红外光谱图,可根据哪些振动吸收峰推断化合物A、B中分别存在哪些官能团?
A:
B:
解:
A:
约1630cm-1为双键骨架的伸缩振动,表明双键;
约1600,1575,1500,1450cm-1为苯环的骨架振动,表明有苯环。
B:
约1650cm-1为双键的振动吸收峰,表明有双键.
3.下面为化合物A、B的红外光谱图,可根据哪些振动吸收峰推断化合物A、B中分别存在哪些官能团?
解:
A:
约1750cm—1为酯羰基(或羰基)的伸缩振动,表明有酯羰基(或羰基);
约1600,1500,1450cm—1为苯环的骨架振动,表明有苯环.
B:
约1700cm-1为醛羰基(或羰基)的振动吸收峰,表明有醛羰基(或羰基).;
约1640cm—1为双键的振动吸收峰,表明有双键.
4。
下面为化合物A、B的红外光谱图,可根据哪些振动吸收峰推断化合物A、B中分别存在哪些官能团?
解:
A:
约1600,1450cm-1为苯环的骨架振动,表明有苯环。
B:
约3400cm-1为羟基的振动吸收峰,表明有羟基。
1.已知某化合物分子式为C4H6O2,而却结构中含有一个酯羰基(1760cm—1)和一个端乙烯基(—CH=CH2)(1649cm-1),试推断其结构.
解:
、首先计算其饱和度:
f=1+4+1/2(0—6)=2,说明分子中除了酯羰基和乙烯基没有其他不饱和基团.对于分子式C4H6O2的化合物,且符合不饱和度,又符合含有一个酯羰基和一个端乙烯基只能写出两种结构:
(a)丙烯酸甲酯和(b)醋酸乙烯酯。
在(a)结构中酯羰基伸缩振动出现在1710cm—1(羰基和乙烯共轭)附近;(b)结构中酯羰基伸缩振动出现在176cm—1(烯酯和芳酯)附近.所以该化合物的结构应是醋酸乙烯酯。
2.试推断化合物C7H9N的结构
解:
不饱和度的计算:
U=(7×2+2-9+1)/2=4
不饱和度为4,可能分子中有多个双键,或者含有一个苯环。
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