仪器分析红外吸收光谱法习题与答案解析.doc

红外吸收光谱法一 填空题1一般将多原子分子的振动类型分为 伸缩 振动和 变形 振动,前者又可分为 对称伸缩 振动和 反对称伸缩 振动,后者可分为 面内剪式振动()、面内摇摆振动() 和 面外摇摆振动()、面外扭曲振动() 。2红外光区在可见光区和微波光区之间,习惯上又将其分为三个区: 远红外区，中红外区 和 近红外区 ,其中 中红外区 的应用最广。3红外光谱法主要研究振动中有 偶极矩 变化的化合物，因此，除了单原子 和同核分子 等外,几乎所有的化合物在红外光区均有吸收。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 红外活性 ,相反则称为 红外非活性的 。一般来说,前者在红外光谱图上 出现吸收峰 。5红外分光光度计的光源主要有 能斯特灯 和 硅碳棒 。6基团一OH、一NH；=CH的一CH的伸缩振动频率范围分别出现在 37503000 cm-1, 33003000 cm-1, 30002700 cm-1。7基团一CC、一CN ；C=O；一CN， 一CC的伸缩振动频率范围分别出现在 24002100 cm-1, 19001650 cm-1, 16501500 cm-1。 840001300 cm-1 区域的峰是由伸缩振动产生的，基团的特征吸收一般位于此范围,它是鉴最有价值的区域，称为 官能团 区；1300600 cm-1 区域中,当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的不同,犹如人的 指纹 一样,故称为 指纹区 。二、选择题1二氧化碳分子的平动、转动和振动自由度的数目分别 （A）A. 3，2，4 B. 2，3，4 C. 3，4，2 D. 4，2，3 2乙炔分子的平动、转动和振动自由度的数目分别为 （C）A. 2，3，3 B. 3，2，8 C. 3，2，7 D. 2，3，7 4下列数据中,哪一组数据所涉及的红外光谱区能够包括CH3CH2COH的吸收带?（D）A. 30002700cm-1，16751500cm-1，14751300cm一1。B. 33003010cm-1，16751500cm-1, 14751300cm-1。C. 33003010cm-1, 19001650cm-l，1000650cm-1。D. 30002700cm-1, 19001650cm-1, 14751300cm-1。19001650cm-1为 C=O伸缩振动，30002700cm-1为饱和碳氢CH伸缩振动（不饱和的其频率高于3000 cm-1），14751300cm-1为CH变形振动（如CH3约在13801460cm-1）。5下图是只含碳、氢、氧的有机化合物的红外光谱，根据此图指出该化合物为哪一类？（B） A酚 B含羰基 C醇 D烷烃6碳基化合物RCOR（1）， RCOCl（2），RCOCH（3）, RCOF（4）中, C=O伸缩振动频率出现最高者为（D）A（1） B（2） C（3） D（4）7在醇类化合物中, OH伸缩振动频率随溶液浓度的增加，向低波数方向位移的原因是（B）A溶液极性变大 B形成分子间氢键随之加强 C诱导效应随之变大 D易产生振动偶合8傅里叶变换红外分光光度计的色散元件是式 （D）A玻璃棱镜 B石英棱镜 C 卤化盐棱镜 D迈克尔逊干涉仪四、简答题1、分别在95乙醇溶液和正己烷中测定2戌酮的红外吸收光谱。预计在哪种溶剂中CO的吸收峰出现在高频区？为什么？答：正己烷溶剂中CO的吸收峰出现在高频区，在95乙醇溶液CO的吸收峰出现在低频区。原因在乙醇溶液中由于CO与乙醇中的OH之间易形成氢键，使CO的双键特征性降低，键的力常数减小，吸收峰向低波数方向移动。 2、不考虑其它因素条件的影响，试指出酸，醛，酯，酰氯和酰胺类化合物中，出现CO伸缩振动频率的大小顺序。答：酰氯， 酸，酯，醛，酰胺。 3、在乙酰乙酸乙酯的红外光谱图中，除了发现1738，1717有吸收峰外，在1650和3000也出现吸收峰。试指出出现后两个吸收峰的。 答：试样中存在乙酰乙酸乙酯的烯醇式异构体。因此在 IR 谱图上，除了出现 n(C=C)吸收带外，还应出现 n(OH)和n(C=O)吸收，n(C=O)吸收带出现在 1650 cm-1，n(OH)吸收带在生成氢键时，可移至3000 cm-1。4、欲测定某一微细粉末的红外光谱，试说明选用什么样的试样制备方法？为什么？答：固体研磨法（用KBr作稀释剂） 红外光谱分析法试题 一、简答题 1.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? 2以亚甲基为例说明分子的基本振动模式. 3.何谓基团频率?它有什么重要用途? 4红外光谱定性分析的基本依据是什么？简要叙述红外定性分析的过程 5影响基团频率的因素有哪些? 6何谓指纹区？它有什么特点和用途？ 二、选择题 1.在红外光谱分析中，用 KBr制作为试样池，这是因为 ( )A KBr晶体在 4000 400cm -1 范围内不会散射红外光 B KBr在 4000 400 cm -1 范围内有良好的红外光吸收特性 C KBr在 4000 400 cm -1 范围内无红外光吸收 D 在 4000 400 cm -1 范围内，KBr 对红外无反射 2.一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( )A 玻璃 B 石英 C 卤化物晶体 D 有机玻璃 3.并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为 ( )A 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂 B 分子中有些振动能量是简并的 C 因为分子中有 C、H、O以外的原子存在 D 分子某些振动能量相互抵消了 4.下列四种化合物中，羰基化合物频率出现最低者为 ( ) A I B II C III D IV 5.在下列不同溶剂中，测定羧酸的红外光谱时，CO伸缩振动频率出现最高者为 ( ) A 气体 B 正构烷烃 C 乙醚 D 乙醇 6.水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动 ? ( )A 2个，不对称伸缩 B 4个，弯曲 C 3个，不对称伸缩 D 2个，对称伸缩 7.苯分子的振动自由度为 ( )A 18 B 12 C 30 D 31 8.在以下三种分子式中 CC双键的红外吸收哪一种最强?(1) CH3CH = CH2 (2) CH3 CH = CHCH3（顺式） (3) CH3CH = CHCH3（反式） ( ) A（1） 最强 B (2)最强 C (3)最强 D 强度相同 9.在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带 ( )A 向高波数方向移动 B 向低波数方向移动 C 不移动 D 稍有振动 10.以下四种气体不吸收红外光的是 ( )A H2O B CO 2 C HCl D N2 11.某化合物的相对分子质量Mr=72,红外光谱指出,该化合物含羰基,则该化合物可能的分子式为 ( )A C4H8O B C3H4O 2 C C3H6NO D (1) 或(2) 12.红外吸收光谱的产生是由于 ( )A 分子外层电子、振动、转动能级的跃迁 B 原子外层电子、振动、转动能级的跃迁 C 分子振动-转动能级的跃迁 D 分子外层电子的能级跃迁 13. Cl2分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为 ( )A 0 B 1 C 2 D 3 14.红外光谱法试样可以是 ( )A 水溶液 B 含游离水 C 含结晶水 D 不含水 15.能与气相色谱仪联用的红外光谱仪为 ( )A 色散型红外分光光度计B 双光束红外分光光度计 C 傅里叶变换红外分光光度计 D 快扫描红外分光光度计 16.试比较同一周期内下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红外吸收峰,频率最小的是 ( )A C-H B N-H C O-H D F-H 17.已知下列单键伸缩振动中 C-C C-N C-O键力常数k/(Ncm-1) 4.5 5.8 5.0吸收峰波长/m 6 6.46 6.85问C-C, C-N, C-O键振动能级之差E顺序为 ( )A C-C C-N C-O B C-N C-O C-C C C-C C-O C-N D C-O C-N C-C 18.一个含氧化合物的红外光谱图在3600 3200cm -1有吸收峰,下列化合物最可能的是 ( )A CH3CHO B CH3CO-CH3 C CH3CHOH-CH3 D CH3O-CH2-CH3 19.用红外吸收光谱法测定有机物结构时,试样应该是 ( ) A 单质 B 纯物质 C 混合物 D 任何试样 20.下列关于分子振动的红外活性的叙述中正确的是 ( )A 凡极性分子的各种振动都是红外活性的,非极性分子的各种振动都不是红外活性的 B 极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的 C 分子的偶极矩在振动时周期地变化,即为红外活性振动 D 分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化,必为红外活性振动,反之则不是三、填空题 1在分子的红外光谱实验中,并非每一种振动都能产生一种红外吸收带,常常是实际吸收带比预期的要少得多。其原因是(1)_; (2)_; (3)_; (4)_。 2乳化剂OP-10的化学名称为:烷基酚聚氧乙烯醚, 化学式: IR谱图中标记峰的归属:a_, b_, c_, d_。 3化合物 的红外光谱图的主要振动吸收带应为:(1)3500 3100 cm -1处,有 _振动吸收峰 (2)3000 2700 cm -1处,有 _振动吸收峰 (3)1900 1650 cm -1处,有 _振动吸收峰 (4)1475 1300 cm -1处,有 _振动吸收峰 4在苯的红外吸收光谱图中 (1) 3300 3000cm -1处,由_振动引起的吸收峰 (2) 1675 1400cm -1处,由_振动引起的吸收峰 (3) 1000 650cm -1处,由_振动引起的吸收峰 5在分子振动过程中，化学键或基团的 不发生变化，就不吸收红外光。6比较C = C和C = O键的伸缩振动，谱带强度更大的是 。7氢键效应使OH伸缩振动谱带向 波数方向移动。8一般多原子分子的振动类型分为 振动和 振动。9红外光区位于可见光区和微波光区之间，习惯上又可将其细分为 、 和 三个光区。10在红外光谱中，通常把4000一 1500 cm -1 的区域称为 区，把1500 400 cm -1的区域称为 区。11根据Frank一Condon原理，分子受到红外光激发时发生分子中 能级的跃迁；同时必然伴随分子中 能级的变化。12红外吸收光谱是 地反映分子中振动能级的变化；而拉曼光谱是 地反映分子中振动能级的变化。13红外光谱仪可分为 型和 型两种类型。14共扼效应使C =O伸缩振动频率向 波数位移；诱导效应使其向 波数位移。四、正误判断 1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。（ ）2傅里变换叶红外光谱仪与色散型仪器不同，采用单光束分光元件。 （ ）3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偶合谱带。 （ ）4确定某一化合物骨架结构的合理方法是红外光谱分析法。 （ ）5对称结构分子，如H2O分子，没有红外活性。 （ ）6水分子的HOH对称伸缩振动不产生吸收峰。 （ ）7红外光谱图中，不同化合物中相同基团的特征频率峰总是在特定波长范围内出现，故可以根据红外光谱图中的特征频率峰来确定化合物中该基团的存在。 （ ）8不考虑其他因素的影响，下列碳基化合物c=o伸缩频率的大小顺序为：酰卤酰胺酸醛酯。 （ ）9醛基中CH伸缩频率出现在 2720 cm -1。 （ ）10红外光谱仪与紫外光谱仪在构造上的差别是检测器不同。 （ ）11当分子受到红外光激发，其振动能级发生跃迁时，化学键越强吸收的光子数目越多。（ ）12游离有机酸CO伸缩振动频率c=o一般出现在 1760 cm -1，但形成多聚体时，吸收频率向高波数移动。 （ ）13酮、羧酸等的羰基（C=O）的伸缩振动在红外光谱中的吸收峰频率相同。 （ ）14拉曼光谱与红外光谱一样都是反映分子中振动能级的变化。 （ ）15对同一物质，随人射光频率的改变，拉曼线频率改变，但拉曼位移与人射光频率无关。（ ）一、简答题 1.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? 解: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. 2. 以亚甲基为例说明分子的基本振动模式. 解:( 1)对称与反对称伸缩振动: (2)面内弯曲振动: (3)面外弯曲振动:3.何谓基团频率?它有什么重要用途? 解:与一定结构单元相联系的振动频率称为基团频率,基团频率大多集中在4000 -1350 cm-1，称为基团频率区，基团频率可用于鉴定官能团 4.红外光谱定性分析的基本依据是什么？简要叙述红外定性分析的过程 解：基本依据：红外对有机化合物的定性具有鲜明的特征性，因为每一化合物都有特征的红外光谱，光谱带的数目、位置、形状、强度均随化合物及其聚集态的不同而不同。定性分析的过程如下： (1)试样的分离和精制；(2)了解试样有关的资料；(3)谱图解析；(4)与标准谱图对照;(5)联机检索 5.影响基团频率的因素有哪些? 解:有内因和外因两个方面. 内因: (1)电效应,包括诱导、共扼、偶极场效应；（2）氢键；（3）振动耦合；（4）费米共振；（5）立体障碍；（6）环张力。 外因：试样状态，测试条件，溶剂效应，制样方法等。 6.何谓指纹区？它有什么特点和用途？ 解：在IR光谱中，频率位于1350 -650cm-1的低频区称为指纹区指纹区的主要价值在于表示整个分子的特征，因而适用于与标准谱图或已知物谱图的对照，以得出未知物与已知物是否相同的准确结论，任何两个化合物的指纹区特征都是不相同的 二、选择题 C、D、B、D、A、C、C、A、B、D、D、B、A、A、C、A、A、C、B、C三、填空题 1某些振动方式不产生偶极矩的变化，是非红外活性的； 由于分子的对称性，某些振动方式是简并的； 某些振动频率十分接近，不能被仪器分辨； 某些振动吸收能量太小，信号很弱，不能被仪器检出。 2a峰为nOH，b峰为nCH，c峰为nCC，d峰为nCOC。 3N-H伸缩 C-H伸缩 C=O伸缩 C-H伸缩 4Ar-H伸缩 C=C伸缩(苯的骨架) Ar-H弯曲 5偶极矩 6C=C键 7低 8伸缩；变形 9近红外；中红外；远红外 10特征；指纹 11振动；转动 12直接；间接 13色散；傅立叶变换 14低；高 四、正误判断 、