2022年波谱原理及应用期末试卷A答案西北大学 .pdf

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1、1 波谱原理及应用期末试卷A 答案一、选择题10 分（每小题 1 分，共 10 小题）1. 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（C）A . 能量越大B. 波数越大C. 波长越长D. 频率越高3. 下列哪个化合物不适合作为紫外可见吸收光谱的溶剂？（D ）A . 环己烷B. 甲醇C. 乙腈D. 甲苯4. 红外光谱谱带的强度主要由（C ）决定A. 振动中偶极矩变化的程度B. 能级跃迁的几率C. 振动中偶极矩变化的程度及能级跃迁的几率D. 极化率变化的程度4. 当外加磁场强度逐渐增大时，质子由低能级跃迁至高能级所需能量（C ）A. 不变B. 逐渐变小C. 逐渐变大D. 可能

2、不变或变小5. 具有以下自旋量子数的原子核中，目前研究最多用途最广的是（A ）A . I = 1/2 B. I = 0 C. I = 1 D. I 1 6. 下面化合物中质子化学位移最大的是（B ）A . CH4B. CH3F C. CH3Cl D. CH3Br 7. 在宽带去偶13C NMR 谱中，谱图特征为（B ）A. 除去了13C-1H 二键以上的偶合B. 除去了所有质子对13C 的偶合C. 除去了溶剂的多重峰D. 除去了所有元素对13C 的偶合8. 在偏共振去偶谱中，醛基的碳核偏共振多重性为（C ）A. 四重峰 (q) B. 三重峰 (t) C. 双重峰 (d) D. 单峰 (s) 9

3、. 辨认分子离子峰，以下说法不正确的是（C ）A. 分子离子峰位于质荷比最高位置的那一端B. 某些化合物的分子离子峰可能在质谱图上不出现C. 分子离子峰一定是质量最大、丰度最大的的峰D. 分子离子峰的丰度大小与其稳定性有关10. 质谱图中强度最大的峰，规定其丰度为100，称为（ B ）A. 分子离子峰B. 基峰C. 亚稳离子峰D. 准分子离子峰二、判断正误10 分（每小题 1 分，共 10 小题）1.紫外 -可见光谱中，所有醛酮在270-300nm 之间有一个弱吸收，是由羰基的n*跃迁产精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6

4、 页2 生的，羧酸、酯、酰胺在此区域也有这一特征吸收峰。( F ) 2.丙酮的 C=O，气态样品比液态样品小，而且强度也有变化。( F ) 3.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 ) 4.在核磁共振波谱分析中，当质子核外的电子云密度增加时，屏蔽效应增强，化学位移值增大，峰在高场出现。( F ) 5.1H NMR ，同一个物质的某一个质子用不同兆周数的仪器测定，其出峰位置无论用ppm作单位或用Hz 作单位，其数值都不因仪器MHz 数不同而异。(F) 6.在1HNMR 谱中， 需要考虑1H 之间的偶合；但13CNMR 谱不需考虑13C 之间的偶合。(T )

5、 7.含19F 的化合物测定13C NMR 谱，可观察到19F 对13C 的偶合裂分，且谱带裂分数符合n+1 规则。 (T) 8.如果母离子质量和子离子质量分别为105 和 77，则亚稳离子m*的 m/z 为 56.51。 (T) 9.在化学电离源质谱中，最强峰通常是准分子离子峰。(T) 10. 质谱中奇电子离子断裂后只产生奇电子离子。(F) 三、简答25分（每小题 5 分，共 5 小题）1. 乙酰乙酸乙酯的紫外-可见光谱数据如下，解释紫外吸收值与溶剂间的关系。溶剂max/nm max溶剂max/nm max环己烷244 8100 乙醇246 1900 乙醚244 5100 水255 120

6、答：乙酰乙酸乙酯具有烯醇式和酮式两种结构。烯醇式有共轭体系，其紫外 -可见吸收为 K 带， 值较大；酮式为R 带， 值较小。由图可见随溶剂极性减小（从水到到环己烷） ，max/变化不大，显著增大，证明在环己烷溶液中，紫外-可见吸收主要为K 带，溶液中乙酰乙酸乙酯的烯醇式含量较多。反之，随溶剂极性增大，变小，表明在水溶液中紫外 -可见吸收主要为R 带，溶液中乙酰乙酸乙酯的酮式含量较多。2. 线型分子CS2有哪几个基本振动？哪些是红外活性的？哪些是拉曼活性的？为什么？答：不对称伸缩振动，对称伸缩振动，面内变形振动和面外变形振动。其中不对称伸缩振动，面内变形振动和面外变形振动有红外活性，对称伸缩振动

7、是拉曼活性的。因为不对称伸缩振动，面内变形振动和面外变形振动可以产生瞬间偶极矩变化，无极化率变化；而对称伸缩振动可以引起分子极化率变化，无瞬间偶极矩变化。3. 1H NMR 中采用什么实验技术可以确认活泼氢？为什么？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页3 CH3CH3CH3答：重水交换法。因为重水的氘与样品中的质子交换后，活泼氢的的谱峰就会消失，这样就可以确认活泼氢4. 溶剂氘代丙酮（氘代度99） ，其甲基在1H NMR 和13CNMR 中分别裂分为几重峰？为什么？答：在1H NMR 出五重峰，在13C NMR 出七重

8、峰。因为在1H NMR 中，甲基质子会受到 2 个氘的偶合，氘自旋量子数为1，按照裂分2nI+1 规律，甲基裂分数为2*2*1+1=5 ，即五重峰；而在13C NMR 中，甲基碳受到3 个氘的偶合，因此应出2*3*1+1=7重峰。5. 质谱中为了检出分子离子峰，可以采取哪些办法？答:(a)降低冲击电子流的电压。所有碎片峰都减弱， 而分子离子峰的相对强度会增加。(b)制备容易挥发的衍生物，分子离子峰就容易出现。(c)降低加热温度。(d)对于一些分子量较大难以挥发的有机化合物，若改用直接进样法而不是加热进样法，往往可以使分子离子峰强度增高。 （e）改变电离源。现在一般采用化学电离源、场电离源或场解

9、吸源及快速原子轰击源来代替电子轰击源。这样来得到的质谱，M 峰增强，碎片离子大大减少，特别是对热不稳定的化合物更为适用。四、谱图与化合物对应，并说明理由30 分（每小题 5 分，共 6 小题）1. 下图是乙酸苯酯还是苯甲酸乙酯的IR 光谱？说明理由答：应为乙酸苯酯。 图中羰基出峰位置在1750-1800 之间，出峰位置较高， 苯环 1600处峰没有裂分。乙酸苯酯和苯甲酸乙酯相比较，苯甲酸乙酯中由于苯环和羰基共轭，羰基的吸收应该比乙酸苯酯中羰基的吸收向低波数方向移动，而且苯环1600 处峰应该裂分为 1600 和 1580。因此应为乙酸苯酯。羰基：乙酸苯酯1765；苯甲酸乙酯1713。2. 下图

10、是 C2H5COCH3、 C2H5OCH3还是 C2H5COOCH3的1HNMR 谱？说明理由。答： 应为 C2H5COCH3。 2.1(2H, q), 1.75(3H, s), 0.65(3H, t) 。 C2H5OCH3和 C2H5COOCH3中与氧直接相连的碳上质子化学位移应在3-4ppm 之间，比图中数值大。3. 下图是CH3CH3CH3还是CH3CH3CH3的13C NMR 谱？说明理由。答：应为：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页4 CH3CH3CH3CH3CH3CH3这两个化合物，有 6 类碳，应该出6

11、 个峰，而只有 3 类碳，应该出 3 个峰。图中出现了6 个峰。4. 下图是苯胺还是硝基苯的13C NMR 谱？说明理由。答：苯胺。因为苯中碳的化学位移为128.5，图中其中有两个碳峰在110-120 之间，一碳峰在128 附近，而另一碳峰在145-150 之间，从该数据可以看出，该化合物中苯环与一给电子基团相连接，使得邻对位碳屏蔽增大，两个碳化学位移向高场移动。因此应为苯胺。5. 下图是 2-戊醇还是2-甲基 -2-丁醇的质谱？说明理由。答：应为2-甲基 -2-丁醇，因为醇羟基的C-C键断裂往往形成基峰，因此两个化合物基峰 m/z 2-戊醇为 45，2-甲基 -2-丁醇为 59。所以该图谱对

12、应2-甲基 -2-丁醇。6. 下图是 Ph-(CH2)3CH3还是 Ph-CH(CH3)CH2CH3的质谱？说明理由答：应为 Ph-(CH2)3CH3。 苄基型裂解往往形成烷基取代苯的基峰，图谱中基峰为91，说明苯环位为烷基取代，且碳上无侧链。无M+-15 峰，说明烷基为正烷基，没有甲基侧链。 Ph-(CH2)3CH3裂解情况如下：CH2CH2CH2CH3CH2m/z=65m/z=39m/z=134HCCHHCCHCH2CH2CH3m/z=91m/z=91H2CCH2CHHCH3CH2HHCH2HCCH3CH2CH2CH2CH3m/z=77m/z=134m/z=51HCCHC4H9m/z=92

13、五、图谱解析25 分（共 2 小题）1. 从给出的质谱图及部分数据推断分子式。10 分解 : (1) 确定 M 峰。如果将m/z97 做 M+ 峰， m/z98 和 99 分别为 M+1 和 M+2，但 m/z98与 m/z97 的丰度比值太大，是不合理的，所以可确定m/z98 为 M 峰。此时， m/z99精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页5 为 M+1 峰， m/z 100 为 M+2 峰(2) 数据归一化。m/z 相对丰度归一化98 (M) 56.0 100 99 (M+1) 7.6 7.6 56.0 100=

14、13.57 100(M+2) 2.4 2.4 56.0 100=4.29 (3) 由归一化后的M+2 的丰度 4.29%可知该化合物含一个硫原子。(4) 由 m/z99（ M+1）确定碳原子数。因为m/z97(M-1) 的34S 和 m/z98 中33S 对 m/z99的贡献，应减去。13.57 4.44 100/56 0.80 = 4.84 4.84 主要为 M 峰中13C 的贡献，估计分子中含有45 个碳原子。若含有 4 个碳，分子式为C4H18S，U = -4 不合理，氢太多也不合键价规则；若为 C5H6S， U = 3 是合理的。(5) 考虑氧原子。考虑到 m/z97 中氧对 m/z9

15、9 的贡献（ 0.20%） ，最多只能有1 个氧原子，即C4H2OS，U = 4 是合理的。所以该化合物的分子式可能为C5H6S 或 C4H2OS。2. 某未知化合物的谱图及数据如下，推断结构。15 分解： （1）确定分子式：由MS 图知道该化合物相对分子质量为150，151 和 150 的丰度之比： （ 7/69）*100/1.11=9 ，说明分子中含8-9 个碳。碳谱表明分子含有7 类碳，氢谱表明分子含有5 类质子，个数为10 个，并且 6.87-7.28 有 5 个质子，表明苯环为单取代苯环，则碳谱中苯环只出4 个峰，总碳数为9。红外光谱1726 吸收表明分子含有羰基，红外光谱 1242

16、，1067 吸收结合碳谱72.86，氢谱 4.52，表明化合物中有醚键存在，故分子式为 C9H10O2（2）确定各部分结构：13C NMR 数据分析： 205.39(s): C=O, 157.77(s) ，129.65(d)，121.64(d)，114.53(d):苯环上的碳，而且苯环为单取代，由121.64(d)，114.53(d)可见苯环与一给电子基团连接，根据 157.77(s)苯环直接与氧原子相连；72.86(t) ：OCH2；26.43(q)：CH3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页6 1H NMR 数据分

17、析： 7.28(m ，2H)，6.98(m，1H)，6.87(m，2H)，：验证苯环为单取代，且苯环与一给电子基团连接，4.52(s，2H)：孤立 OCH2；2.26(s，3H)：孤立 CH3；IR 图谱分析： 表明单取代苯环(3064， 3043， 1589， 1496， 755， 692)， 羰基 (1735,1726)，醚键 (1242，1067)的存在。MS碎片： 77，65，43 等表明有苯环存在。故结构片段如下：与氧直接相连的苯环，OCH2，CO，CH3 综合以上推测结构为：OH2CCOCH313C NMR 及1H NMR 数据归纳如下：主要质谱裂解如下：OH2CCOCH3O CH2COCH3+43150OH2CCOCH3O CH2COCH3+107150OH2CCOCH3+77150OH2CCOCH3OCH2COCH3205.3972.86,4.5226.43,2.26129.65,7.28114.53,6.87121.64,6.98114.53,6.87129.65,7.28157.77精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页