红外吸收光谱法习题集及答案(7)

2019-01-07 12:48

烷烃

C

σ 1=1307 ×( 4.7/0.923)1/2 =1307 ×( 5.09 ) 1/2=2953 cm-1 烯烃 =C-H,

σ2=1307 ×( 5.1/0.923 ) 1/2=1307 ×( 5.52 ) 1/2=3072 cm-1 炔烃

CH,

σ3=1307 ×( 5.9/0.923 ) 1/2=1307 ×( 6.39 ) 1/2=3304 cm-1 10. 2分(3370)

(缺)

11. 5 分 (3371)

[答] σ(C=C) =104/ 6.00 =1667cm-1

σ(C-C) k1

──── = ─── , ?σ(C-C) =σ(C=C) (k1/k2)1/2 σ(C=C) k2

?σ(C-C) =1667×( 1.0/1.91 )1/2=1667×( 0.524 )1/2=1206cm-1 ?σ(

CC) =σ(C=C) (k3/k2 )1/2=1667×( 3.6/1.91 )1/2=1667×( 1.885 )1/2

=2288cm-1 12. 5 分 (3372)

[答] σ=1/?, σ(C-O) =104/8.96 =1116cm-1 σ(C=O) [k(C=O)]1/2?

─── = ───── , σ(C=O) =σ(C-O)[k(C=O)/k(C-O)]1/2? σ(C-O) [k(C-O)]1/2? =1116×(2.42)1/2?

=1116×1.56 =1714cm-1 13. 10 分 (3405)

[答] (1) ??σ =(435.8×10-7)-1-(444.7×10-7)-1 =22946-22487

=459(cm-1) (2分) (2) 反Stokes线的波数为 22946+459=23405(cm-1) 波长为

??(As) =1/23405 =4.273×10-5(cm)

=427.3(nm) (2分) 14. 2 分 (3536) K=1.0×10N/cm

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15. 5 分 (3537)

根据

四、问答题 ( 共 58题 ) 1. 5 分 (2474)

[答](1) C-C > C-N > C-O (2) 因为 ?E=h?, ??E=hc

?, h、c为常数

~?呈正比, ?~?=104/?? 所以 ?E与? ?E与?成反比 2. 5 分 (2476)

HHC(2)HCH[答](1)

对称伸缩振动 不对称伸缩振动

(3)HCH(4)HCH

剪式(弯曲振动) 面内摇摆

(5)++ _HC(6)+HHCH 面外摇摆 扭曲 注: 不写名称只画出即可, 写出更好 3. 10 分 (4005)

[答] 既然 N2O 分子具有线性结构,它只可能是 N = O = N 或 N ≡ N = O 。若具有前一种结构,则只能具有反对称伸缩振动和弯曲振动引起的两个强吸收峰,与题意不符,故 N2O 分子具有 N ≡ N = O 结构。

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其中 2224 cm-1 ( 4.50 ?m ) 由 N ≡ N 伸缩振动引起; 1285 cm-1 ( 7.78 ?m ) 由 N = 0 伸缩振动引起; 579 cm-1 ( 17.27 ?m ) 由弯曲振动引起弱吸收峰 2563 cm-1 ( 3.90 ?m ) 为 1285 cm-1 峰的倍频峰

2798 cm-1 ( 3.57 ?m ) 为 2224 cm-1 峰与 579 cm-1 峰的和频峰。 4. 5 分 (4013)

[答] 实际吸收峰数目比正常振动模式的数目少的原因主要有以下几种: (1) 某些振动并不引起偶极矩变化,它们是非红外活性的;

(2) 由于对称的缘故,某几种振动模式的频率相同,我们称这些振动是简并的,

只能观察到一个吸收峰;

(3) 某些振动的频率十分接近,不能被仪器分辨;

(4) 某些振动引起的红外吸收很弱,当仪器灵敏度不够时不被检出;

(5) 某些振动引起的红外吸收超出中红外光谱仪的测量波长范围,不被检出。

由于可能存在倍频、合和频和差频吸收峰,所以可能出现某些附加的弱峰,使实际吸收峰数目增多。 5. 5 分 (4014)

[答] 由于 N2无红外吸收,这两个吸收峰一定是 C=O 的振动引起的。其中强吸收峰2143 cm-1 ( 4.67 ?m ) 为基频;弱吸收峰 4260 cm-1 ( 2.35?m ) 为倍频。 6. 5 分 (4020)

[答] 在 3500~3300 cm-1 范围内有一弱而尖锐的 N-H 吸收,在 3000~2700 cm-1范围内由 CH3和 CH2引起的C-H伸缩吸收,在羰基范围(1900~1650 cm-1) ? 有

CO 吸收。

7. 5 分 (4027)

[答] 鉴别羰基化合物,快而有效的方法是用 IR 光谱法。测定该未知试样的 IR 光谱图,然后观察特征吸收。

若 3300 ~ 2500 cm-1 有一宽吸收带为酸 若 3500 cm-1 左右有中强峰(或等强度双峰),为酰胺 若 1300 ~ 1000 cm-1 有中等强度吸收,为酯 若 2850 ~ 2750 cm-1 有弱吸收带,为醛 若 1810 和 1760 cm-1 有两个吸收峰,为酸酐 若以上五种情况均无,为酮。 8. 10 分 (4041)

[答] 不饱和度为 5, 3500 ~ 3000 cm-1 缺少任何特征峰,分子中无 -OH 基。约在 1690 cm-1 有 ?(C=O) 吸收带,可能为醛、酮或酰胺,分子式中无氮,不可能 为酰胺,又因 2700 cm-1 无醛基的 ??(C=H)峰,故该化合物为酮类。 3000 cm-1 以上及 1600,1580 cm-1 表示分子中有苯环,而 700 及 750 cm-1 两峰说明该化合物为单取代苯,在 2900 cm-1 左右及 1360 cm-1 处的吸收表示含有 -CH3基。 综上所述,该化合物应为

OCCH3

9. 5 分 (4049)

[答]1745 cm-1 有强吸收峰,说明有羰基 ( C = O )

3000 ~ 3100 cm-1,1600 cm-1,1500 cm-1 无吸收,说明不含苯环 3000 ~ 3100 cm-1无吸收,说明不含双键 ( = C = C = )。

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10. 5 分 (4051)

[答] 以下事实可以证明存在芳香环:

1. ? (C-H) 吸收均在 3000 cm-1 以上

2. 在 1620 cm-1,1500 cm-1 有芳香化合物的骨架振动 以上相关峰说明是芳香化合物

3. 在 700 cm-1 附近有 C-H 弯曲(面外)强吸收峰,并且在 2000~1660cm-1 之间存在有 C-H 弯曲泛频弱峰。 11. 5 分 (4052)

[答]环酮类化合物,随着环张力的增加,?? (C =O) 吸收带向高频移动。化合物(a)上的 C=O 位于两个六元环之外,环张力小于 (b),因此(a)化合物的 ? (C =O)小于(b)化合物。 12. 5 分 (4053)

[答] ? = 1/2 [ 6(4-2) + 10(1-2) + 2 ] = 2

3300 cm-1 附近为 ≡CH 伸缩振动吸收峰

2900 cm-1 附近为 CH3- CH2—伸缩振动吸收峰 2100 cm-1 附近为 C≡C 伸缩振动吸收峰 1460 cm-1 附近为 —CH2—弯曲振动吸收峰 1380 cm-1 附近为 —CH3弯曲振动吸收峰

据此可推断该化合物结构为 CH3- (CH2)2CH2- C≡CH (1 - 己炔) 13. 5 分 (4055)

[答] ? = 1/2 [ 7(4-2) + 6(1-2) + 1(2-2) + 2 ] = 5

> 3000 cm-1 的吸收峰为 = CH 的伸缩振动吸收峰 2700 cm-1 附近为典型的 C—H 吸收峰 1700 cm-1 附近为C = O 的伸缩振动吸收峰

1600~1450 cm-1 有几个峰为苯环骨架振动吸收峰 690~750 cm-1 有二个吸收峰为一取代苯特征峰 据此可以推断该化合物为

CHO

, ( 苯甲醛 )

14. 5 分 (4056)

OH [答] 是

Cl

因为 3255 cm-1有强吸收说明有 OH。 1595, 1500 cm-1 有吸收说明有苯环。 1700 cm-1 无强吸收,说明不含羰基 ( C = O ) 所以不可能是

ClCH2CH2CCH2CH3O

15. 5 分 (4057)

[答] 因为该化合物存在如下互变异构: CH3CCH2COC2H5O OCH3COHCHCOC2H5O

因此在 IR 谱图上,除了出现 ??(C=C)吸收带外,还应出现 ??(OH)和??(C=O)吸收,?(C=O)吸收带出现在 1650

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cm-1,?(OH)?吸收带在生成氢键时,可移至3000 cm-1。 16. 5 分 (4076)

[答] 在键合 OH 伸缩范围 ( 3450 ~ 3200 cm-1 ) 有一强吸收,在 C - H 伸缩范围 (3000~2700 cm-1) 有 CH3和 CH2特征谱带。 17. 5 分 (4124)

[答] ??1为 HCl 的 ?? ?2为 DCl 的 ??

??= (M1M2)/(M1+ M2) ??1/?2= [(35.5/36.5)/(71/37.5)] = 0.515 σ2/σ1= (?1/?2)1/2 ?σ2=σ1×(?1/?2)1/2

?σDCl = 2886×(0.515)1/2 = 2072 cm-1 18. 5 分 (4125)

[答] 1. 3700 ~ 3000 cm-1 ?? (OH)

2. 3300 ~ 3000 cm-1 ?? (OH)(Ar-H)

3. 3000 ~ 2700 cm-1 ?? (OH)( H - C = O ) 4. 1900 ~ 1650 cm-1 ?? (C=O)

5. 1600 ~ 1450 cm-1 ?? ( = C = C = ) (Ar) 19. 5 分 (4143)

[答] (1) 先分析不饱和度, 说明有双键存在 Ω = 1/2 [ 3(4-2) + 6(1-2) + 1(2-2) + 2 ] = 1 (2) 分析特征吸收峰

A. 3650~3100 cm-1 有一宽峰,说明有 O - H 伸缩振动 B. 2900 cm-1 有一强吸收峰说明有饱和 C - H 伸缩振动 C. 1680 cm-1 有一中强峰说明有 C = C 伸缩振动

D. 1450 cm-1 有一大且强吸收峰说明 CH3或 CH2存在 E. 1300~1000 cm-1 有三个峰说明有 C - O 伸缩振动 F. 900 cm-1 左右有峰为 = CH2面外摇摆吸收峰 (3) 据上面分析得出这是 CH2= CH - CH2OH (烯丙醇) (不会是丙烯醇,因为乙烯式醇均不稳定) 20. 5 分 (4149)

[答](1) 有, (2) 无, (3) 有, (4) 无 21. 5 分 (4153)

[答] (1) 计算不饱和度

? = [ 12(4-2) + 11(1-2) + 1(3-2) + 2 ] = 8 (2) 分析特征峰

A. 3400 cm-1 附近有游离的 -NH 吸收峰(如为 -NH2在 1650 - 1560 cm-1 应有峰而谱图上没有这个峰,故否定)

B. 3030 cm-1 附近有芳环不饱和 C - H 伸缩振动

C. 1600 ~ 1450 cm-1 有苯环的特征吸收峰( C = C 骨架振动之吸收峰 ) D. 690,740 cm-1 有较强峰说明为苯环之一取代峰 (3) 据上面分析可初步断定为

HN(二苯胺)

22. 5 分 (4384)

[答]分子振动能级的跃迁的能量与幅射能?E=h?相当, 且分子中该振动方式必须具有红外活性; 即瞬时偶极矩发生变化 23. 5 分 (4387)

[答]傅里叶变换红外光谱仪由以下几部分组成:

红外光源, 干涉计, 试样室, 检测器, 电子计算机(傅里叶变换), 记录仪等. 24. 5 分 (4388)

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