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红外吸收光谱法试题和答案解析

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红外吸收光谱法
一、选择题 1. CH3—CH3 的哪种振动形式是非红外活性的(1) (1)υC-C (2)υC-H (3)δasCH (4)δsCH

2. 因为(3)

化合物中只有一个羰基,却在 1773cm 和 1736 cm 处出现两个吸收峰,这是

-1

-1

(1)诱导效应

(2)共轭效应

(3)费米共振

(4)空间位阻

3. 一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为(4) (1)玻璃 (2)石英 (3)红宝石 (4)卤化物晶体

4. 预测 H2S 分子的基频峰数为(2) (1)4 (2)3 (3)2 (4)1

5. 下列官能团在红外光谱中吸收峰频率最高的是(4) (1) 二、解答及解析题 1. 把质量相同的球相连接到两个不同的弹簧上。 弹簧 B 的力常数是弹簧 A 的力常数的两倍, 每个球从静止位置伸长 1cm,哪一个体系有较大的势能。 答: E ? hv ? (2)—C≡C— (3) (4)—O—H

h 2?

k ;所以 B 体系有较大的势能。 M

2. 红外吸收光谱分析的基本原理、仪器,同紫外可见分光光度法有哪些相似和不同之处? 答: 红外 基本原理
当物质分子吸收一定波长的光 能,能引起分子振动和转动的 能及跃迁,产生的吸收光谱一 般在中红外区,称为红外光谱

紫外
当物质分子吸收一定波长的光能, 分子外层电子或分子轨道电子由 基态跃迁到激发态, 产生的吸收光 谱一般在紫外-可见光区。

仪器

傅立叶变换红外光谱仪

紫外可见光分光光度计

相同:红外光谱和紫外光谱都是分子吸收光谱。 不同:紫外光谱是由外层电子跃迁引起的。电子能级间隔一般约为 1~20eV; 而红外光谱是分子的振动能级跃迁引起的,同时伴随转动能级跃迁,一般振动能级间隔约为 0.05~1eV。

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3. 红外吸收光谱图横坐标、纵坐标各以什么标度? 答:波长和波数为横坐标,吸收度或百分透过率为纵坐标 4. C-C(1430cm-1),C-N(1330cm-1),C-O(1280cm-1)当势能 V=0 和 V=1 时,比较 C-C,
2 ) C-N,C-O 键振动能级之间的相差顺序为(○

①C-O>C-N>C-C; ④C-N>C-O>C-C;

②C-C>C-N>C-O; ③C-N>C-C>C-O; ⑤C-O>C-C>C-N

5. 对于 CHCl3、C-H 伸缩振动发生在 3030cm-1,而 C-Cl 伸缩振动发生在 758 cm-1 (1)计算 CDCl3 中 C-D 伸缩振动的位置; (2)计算 CHBr3 中 C-Br 伸缩振动的位置。 答 : ( 1 ) v ? 1307 k ,
' ? ?

C-H : k ? ?

? 3030? ? ? 5.37 ? 1307?

2

C-D 的 伸 缩 振 动 频 率 为

v ? 1307 k ' =1307*√5.37=3028cm-1

6. C-C、C=C、C≡C 的伸缩和振动吸收波长分别为 7.0μm,6.0μm 和 4.5μm。按照键力常 数增加的顺序排列三种类型的碳-碳键。

答: v ? 1307
? ?

?

2K , M
?

? ? ? ? v ? ? ? 1307? ? ? *M , K?? 2

2

C-C、C=C、C≡C 对应的为 v1 、 v 2 、 v 3 ,

?

?

?

由题知 v1 > v 2 > v 3 。所以 K1 > K 2 > K 3 7. 写出 CS2 分子的*动、转动和振动自由度数目。并画出 CS2 不同振动形式的示意图,指 出哪种振动为红外活性振动? 答:分子自由度=3N=3*3=9,转动自由能=2; 振动自由能=3N-5=9-5=4 ,*动自由能=3N-(3N-5)=5。

8. 下列各分子的碳-碳对称伸缩振动在红外光谱中是活性的还是非活性的。 (1)CH3-CH3;活性 (2)CH3-CCl3;活性 (3)CO2;非活性(4)HC≡CH 非活性

(5)

活性

(6)

非活性

9. Cl2、H2S 分子的振动能否引起红外吸收而产生吸收谱带?为什么?预测可能有的谱带数。 答:Cl2 不能,振动自由度数=1,为红外非活性;H2S 能,振动自由度数=3,可能的谱带

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数 3。

10. CO2 分子应有 4 种基本振动形式,但实际上只在 667cm-1 和 2349cm-1 处出现两个基频吸 收峰,为什么? 答:因为 VS A 道对称伸缩振动无红外活性 面外弯曲、面内弯曲的频率均在 667 cm ,两振动发生简并。 11. 羰基化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中,C=O 伸缩振动出现最低者为(Ⅳ)
?1

Ⅰ、



Ⅱ、

Ⅲ、

Ⅳ、

12.

化合物中只有一个羰基,却有两个 C=O 的吸收带,分别在 1773cm-1 和 1736 cm-1,这是因为:(D/E) A. 诱导效应 B.共轭效应 C.空间效应 D.偶合效应 E.费米共振 F.氢键效应

12. 下列 5 组数据中,哪一种数据所涉及的红外光谱区域能包括 吸收带:(5) (1)3000~2700 cm-1 (2)3000~2700 cm-1 (3)3300~3010 cm-1 (4)3300~3010 cm-1 (5)3000~2700 cm-1 1675~1500 cm-1 2400~2100 cm-1 1675~1500 cm-1 1900~1650 cm-1 1900~1650 cm-1 1475~1300 cm-1; 1000~650 cm-1; 1475~1300 cm-1; 1475~1300 cm-1; 1475~1300 cm-1;



13.三氟乙烯碳-碳双键伸缩振动峰在 1580cm-1, 而四氟乙烯碳-碳双键伸缩振动在此处无吸 收峰,为什么? 答;极性共价键随着取代基电负性的不同,电子密度云发生变化,引起键的振动谱带位移, 即诱导效应,造成振动吸收频率不同。 14. 试用红外光谱区别下列异构体:

(1)



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答:

在 860-800 有很强的峰,一般为单峰,

(2)



CH3CH2CH2CHO

答:CH3CH2CH2CHO 在 1380 附*出现单峰。

(3) 答:

和 存在共轭,C=O 双键吸收峰波数较低

15. 某化合物经取代后,生成的取代产物有可能为下列两种物质: N≡C-NH2 -CH-CH2OH (Ⅰ)
+

HN≡CH-NH-CO-CH2 (Ⅱ)取代产物在 2300 cm-1 和 3600

-

cm-1 有两个尖锐的谱峰。但在 3330 cm-1 和 1600 cm-1 没有吸收,=4,其产物为何物? 答:N≡C-NH2 -CH-CH2OH 16. 一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为:(2) (1)玻璃; (2)石英; (3)红宝石; (4)卤化物晶体 17. 写出用下列分子式表示的羧酸的两种异构体, 并预测它们的红外光谱。 (1) C4H8O2 C5H8O4 答:⑴CH? CH? CH? COOH,CH? CH(CH? )COOH; ⑵HOOC(CH? )? COOH,HOOCCH? CH(CH? )COOH。 18. 乙醇的红外光谱中,羟基的吸收峰在 3333 cm-1,而乙醇的 1%CCl4 溶液的红外光谱中羟 基却在 3650 cm-1 和 3333 cm-1 两处有吸收峰,试解释之。 答:C—Cl 的面外振动,因费米效应的影响,Vc=o 产生双峰 19. 能与气相色谱仪联用的红外光谱仪有:(1) (1)傅立叶变换红外分光光度计; (2)快速扫描红外分光光度计; (3)单光束红外分光光度计; (4)双光束红外分光光度计。 20. 某一液体化合物,分子量为 113, 其红外光谱见下图。NMR 在δ1.40ppm(3H)有三重峰, δ3.48ppm(2H)有单峰,δ4.25ppm(2H)有四重峰,试推断该化合物的结构。 (2)
+

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答:C2H5OOC-CH2-CN

21. 下图为分子式 C6H5O3N 的红外光谱,写出预测的结构。

答:

22. 某化合物 A,分子式为 C8H16,它的化学性质如下:

(1) (2)

(3)

(4) 化合物 E 的 NMR 谱中δ0.9ppm 处有 9 个质子产生的单峰。 其红外光谱见下图, 试确定 A、 B、C、D、E 各化合物结构。

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答:A: (CH3)3C-C(C2H5)=CH2



B:



C:(CH3)3C-CBr(C2H5)CH3 ; D:(CH3)3C-C(CH3)=CHCH3; E:(CH3)3CCOCH3 。

23. 分子式为 C9H10O 的某个化合物,其红外光谱上显示有羰基、对位二取代苯环两个结构 单位。 试问分子中所有的不饱和单位是否均由该两已知结构单位给出?剩余单位的分子 式是什么?剩余结构单位可能有什么? 答:是;C2H6;两个甲基

24. 请由下列事实,估计 A 为何物?在化合物 C 的红外光谱中 2720 cm-1、2820 cm-1、1715 cm-1、1380 cm-1 有 特征吸收带,化合物 E 红外光谱中 3500 cm-1 有一强吸收带,化 合物 A 不能使溴水褪色。

答:A:

B:

25. 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
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(弱)、896(弱)、872(强),试推断未知物为何物? 答:CH3CH2CH2NO2

26. 某化合物,沸点为 159~161℃,含氯而不含氮和硫,它不溶于水、稀酸、稀碱以及冷 的浓硫酸,但能溶于发烟硫酸,它与热的硝酸银醇溶液不发生沉淀。用热的高锰酸钾溶 液处理时,可使化合物慢慢溶解,如此所得溶液用硫酸酸化,得到一个中和当量为 157 ±1 的 沉淀物,其红外显示 1600、1580、1500、742 cm-1 有强峰,试推测其结构。

答:
27. 有一种液体化合物,其红外光谱见下图,已知它的分子式为 C4H8O2,沸点 77℃,试推断 其结构。

答:CH3COOC2H5

28. 一个具有中和当量为 136±1 的酸 A,不含 X、N、S。A 不能使冷的高锰酸钾溶液褪色, 但此化合物的碱性溶液和高锰酸钾试剂加热 1 小时后, 然后酸化, 即有一个新化合物 (B) 沉淀而出。此化合物的中和当量为 83±1,其红外光谱见下图,紫外吸收峰λmax 甲醇 =256nm,问 A 为何物?

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答:A:

B:

29. 不溶于水的中性化合物 A(C11H14O2),A 与乙酰氯不反应,但能与热氢碘酸作用。A 与 次碘酸钠溶液作用生成黄色沉淀。A 经催化加氢得化合物 B(C11H16O2),而 B 在 Al2O3 存 在下经加热反应得主要产物 C(C11H14O)。小心氧化 C 得碱溶性化合物 D(C9H10O3)。 将 上述的任一种化合物经强烈氧化可生成化合物 E, 中和当量为 152±1, 红外光谱如下图 所示。试推断 A 的结构。

答:A: C: D: E:

B:

30. 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:Ω=2 3090 1765 不饱和 CH— 脂羰基

1649 碳碳双键 1225 乙烯醚
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其可能结构式为 CH3COOCH=CH2

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