材料研究方法作业答案

-1-材料研究方法-2-第二章思考题与习题一、判断题√1．紫外—可见吸收光谱是由于分子中价电子跃迁产生的。×2．紫外—可见吸收光谱适合于所有有机化合物的分析。×3．摩尔吸收系数的值随着入射波光长的增加而减少。×4．分光光度法中所用的参比溶液总是采用不含待测物质和显色剂的空白溶液。×5．人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范围是200~400nm。×6．分光光度法的测量误差随透射率变化而存在极大值。√7．引起偏离朗伯—比尔定律的因素主要有化学因素和物理因素，当测量样品的浓度极大时，偏离朗伯—比尔定律的现象较明显。√8．分光光度法既可用于单组分，也可用于多组分同时测定。×9．符合朗伯—比尔定律的有色溶液稀释时，其最大吸收波长的波长位置向长波方向移动。×10．有色物质的最大吸收波长仅与溶液本身的性质有关。×11．在分光光度法中，根据在测定条件下吸光度与浓度成正比的比耳定律的结论，被测定溶液浓度越大，吸光度也越大，测定的结果也越准确。（）√12．有机化合物在紫外—可见区的吸收特性，取决于分子可能发生的电子跃迁类型，以及分子结构对这种跃迁的影响。（）×13．不同波长的电磁波，具有不同的能量，其大小顺序为：微波＞红外光＞可见光＞紫外光＞X射线。（）×14．在紫外光谱中，生色团指的是有颜色并在近紫外和可见区域有特征吸收的基团。（）×15．区分一化合物究竟是醛还是酮的最好方法是紫外光谱分析。（）×16．有色化合物溶液的摩尔吸光系数随其浓度的变化而改变。（）×17．由共轭体系π→π*跃迁产生的吸收带称为K吸收带。（）√18．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。（）√19．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。（）×20．确定某一化合物骨架结构的合理方法是红外光谱分析法。（）×21．对称分子结构，如H2O分子，没有红外活性。（）√22．分子中必须具有红外活性振动是分子产生红外吸收的必备条件之一。（）√23．红外光谱中，不同化合物中相同基团的特征频率总是在特定波长范围内出现，故可以根据红外光谱中的特征频率峰来确定化合物中该基团的存在。（）×24．不考虑其他因素的影响，下列羰基化合物的大小顺序为：酰卤＞酰胺＞酸＞醛＞酯。（）√25．傅里叶变换型红外光谱仪与色散型红外光谱仪的主要差别在于它有干涉仪和计算机部件。（）√26．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。（）×27．游离有机酸C=O伸缩振动vC=O频率一般出现在1760cm-1，但形成多聚体时，吸收频率会向高波数移动。（）二、选择题1．在一定波长处，用2.0cm吸收池测得某试液的百分透光度为71%，若改用3.0cm吸收池时，该试液的吸光度A为（B）（A）0.10（B）0.22（C）0.452．某化合物浓度为c1，在波长λ1处，用厚度为1cm的吸收池测量，求得摩尔吸收系数为ε1，在浓度为3c1时，在波长λ1处，用厚度为3cm的吸收池测量，求得摩尔吸收系数为ε2。则它们的关系是（A）（A）ε1=ε2（B）ε2=3ε1（C）ε2＞ε1-3-3．溶解在己烷中的某一化合物，具有λmax=305nm。当溶解在乙醇中，λmax=307。可以判断该吸收是由（A）（A）π→π*跃迁引起的（B）n→π*跃迁引起的（C）n→σ*跃迁引起的4．在紫外吸收光谱法中，极性溶剂有助于n→π*跃迁产生的吸收带向（B）（A）长波移动（B）短波移动（C）无影响5．在紫外吸收光谱法中，极性溶剂有助于π→π*跃迁产生的吸收带向（A）（A）长波移动（B）短波移动（C）无影响6．某溶液的透射率T为30%，则其吸光度A为（A）（A）-lg0.3（B）-lg70（C）3-lg30（D）-lg0.77．许多化合物的吸收曲线表明，它们的最大吸收位于200～400nm之间，因此应用的光源为（C）（A）钨灯（B）能斯特灯（C）氢灯8．紫外—可见分光光度计法合适的检测波长范围是（B）（A）400~800nm（B）200~800nm（C）200~400nm（D）10~1000nm9．异亚丙基丙酮CH3COCH=C(CH3)2中n→π*跃迁谱带，在下述溶剂中测定时，其最大吸收波长最小。（D）（A）正己烷（B）氯仿（C）甲醇（D）水10．有人用一个样品，分别配制成四种不同浓度的溶液，分别测得的吸光度如下。测量误差较小的是(C)（A）0.022（B）0.097（C）0.434（D）0.80911．不需要选择的吸光度测量条件为（D）（A）入射波波长（B）参比溶液（C）吸光度读数范围（D）测定温度12．在分光光度法定量分析中，标准曲线偏离朗伯—比尔定律的原因是（D）（A）浓度太小（B）入射光太强（C）入射光太弱（D）使用了复合光13．化学键的力常数越大，原子的折合质量越小，则化学键的振动频率（B）（A）越低（B）越高（C）不变14．在红外吸收光谱中，乙烯分子的C-H对称伸缩振动具有（B）（A）红外活性（B）非红外活性（C）视实验条件15．在红外吸收光谱中，乙烯分子的C-H非对称伸缩振动具有（A）（A）红外活性（B）非红外活性（C）视实验条件16．分子的C-H对称伸缩振动的红外吸收带频率比弯曲振动的（A）（A）高（B）低（C）相当17．在红外吸收光谱中，C=O和C=C基，两者的吸收强度的大小关系是（B）（A）前者＜后者（B）前者＞后者（C）两者相等18．在下述三个化合物中，红外吸收最强的是（C）（A）R1—CH=CH—R2反式（B）R1—CH=CH—R2顺式（C）R1—CH=CH219．在化合物CF3—COOCH3和CH2BrCOOCH3的红外吸收光谱中，νC=O的大小关系是（C）（A）前者=后者（B）前者＜后者（C）前者＞后者20．红外吸收光谱是（D）A．原子光谱；B．发射光谱；C．电子光谱；D．分子光谱。21．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（B）A．溶液极性变大；B．分子间氢键增强；C．诱导效应变大；D．易产生振动偶合。22．下列化学键的伸缩振动所产生的吸收峰波数最大的是（D）A．C=O；B．C—H；C．C=C；D．O—H。23．应用红外光谱解析分子结构的主要参数是（B）A．质荷比；B．波数；C．偶合常数；D．保留值。-4-三、填空题1．紫外吸收光谱研究的是分子的价电子能级跃迁，它还包括了振动和转动能级跃迁。2．朗伯—比尔定律适用于平行单色光对均匀非散射性溶液的测定。3．为提高测定的准确度，溶液的吸光度范围应调节在0.2~0.7。为此，可通过调节溶液的浓度和选用适当的吸收池来实现。4．有色物质溶液的最大吸收波长与有色物质的性质有关，而与溶液的浓度大小无关。四、问答题1．了解各种波长的电磁波对原子（基团）作用及其相应的光谱分析手段。2．用什么方法可以区别n→π*和π→π*跃迁类型？答案：用不同极性的溶剂溶解待测物质，扫描紫外—可见吸收光谱，根据λmax红移还是兰移的方法可以区别n→π*和π→π*跃迁类型。溶剂极性越大，n→π*跃迁向短波方向移动，π→π*跃迁向长波方向移动。3．分光光度法中参比溶液的作用是什么？如何选择适宜的参比溶液？答案：参比溶液的作用是扣除由于吸收池、溶剂及试剂对入射光的吸收和反射带来的影响。惨比溶液的选择：①尽量选用低极性溶剂。②能很好地溶解样品，并且形成的溶液具有良好的化学和光化学稳定性。③溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收。溶剂的透明范围的下限应小于测定波长范围。五、计算题1．一个化合物的λmax为225nm。当试样浓度为1.0×10-4mol·L-1时，用1cm吸收池测试，A为0.70。计算εmax为多少？70002．将0.5mg含有苦味酸胺的试样溶解在100mL乙醇中，用2.0cm的吸收池在380nm处测得吸光度为0.256。已知苦味酸胺的ε为13400，计算苦味酸胺的相对分子质量。523.4六、谱图分析1．某化合物分子式C7H8O，试根据其红外光谱图，推测其结构。答案：2．某未知物的分子式为C7H8O，测得其红外光谱图如下，试推测其化学结构式。-5-答案：OCH33．某液体化合物分子式C8H8O2，试根据其红外光谱图，推测其结构。答案：不饱和度5可能含有苯环和一个双键谱峰归属3068、3044cm-1苯环上=C-H伸缩振动1765cm-1C=O伸缩振动吸收峰，波数较高，可能为苯酯1594、1493cm-1苯环C=C伸缩振动。没有裂分，说明没有共轭基团与苯环直接相连1371cm-1CH3的C-H对称变形振动，波数低移，可能与羰基相连1194、1027cm-1C-O-C伸缩振动750、692cm-1苯环单取代的特征推测结构4．某液体化合物分子式C8H8，试根据其红外光谱图，推测其结构。-6-答案：5．某化合物分子式C8H7N，熔点为29℃；试根据其红外光谱图，推测其结构。答案:不饱和度6可能含有苯环、叁键或两个双键谱峰归属3030cm-1苯环上=C-H伸缩振动2217cm-1CN的特征吸收峰1607、1508cm-1苯环C=C伸缩振动1450cm-1苯环C=C伸缩振动和CH3的C-H不对称变形振动的叠合1384cm-1CH3的C-H对称变形振动，甲基特征817cm-1苯环对位取代的特征推测结构6．推测化合物C8H7N的结构，其红外光谱图如下：-7-答案：不饱和度u=1+8+（1-7）/2=6说明未知物中可能含有一个苯环两个双键或一个苯环一个三键。3063cm-1处的吸收峰为不饱和C—H伸缩振动吸收峰；2229cm-1处的吸收峰为三键的伸缩振动吸收峰；1589cm-1、1481cm-1、1458cm-1处的吸收峰为芳环的骨架振动；1381cm-1处的吸收峰为甲基的面内弯曲振动吸收峰，表明化合物中存在—CH3；787cm-1、687cm-1处的吸收峰为芳环的间二取代的面外弯曲振动吸收峰。综合上述可推测，未知物的结构可能为间甲基苯腈CNH3C。7．某液体化合物分子式C7H9NO，试根据其红外光谱图，推测其结构。答案：不饱和度4可能含有苯环谱峰归属3423cm-1、3348m-1N-H伸缩振动，可能含有-NH23008cm-1苯环上=C-H伸缩振动1631cm-1NH2的N-H变形振动1618、1511、1443cm-1苯环C=C伸缩振动-8-1466cm-1CH3的C-H不对称变形振动1333cm-1CH3的C-H对称变形振动，甲基特征1236、1033cm-1C-O-C伸缩振动827cm-1苯环对位取代的特征推测结构第三章思考题与习题一、判断题1．核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样，都是基于吸收电磁辐射的分析法。（√）2．质量数为奇数，荷电荷数为偶数的原子核，其自旋量子数为零。（×）3．自旋量子数I=1的原子核在静磁场中，相对于外磁场，可能有两种取向。（×）4．核磁共振波谱仪的磁场越强，其分辨率越高。（√）5．在核磁共振波谱中，偶合质子的谱线裂分数目取决于邻近氢核的个数。（√）6．化合物CH3CH2OCH(CH3)2的1H-NMR中，各质子信号的强度比为9：2：1。(×)7．核磁共振波谱中出现的多重峰是由于邻近核的核自旋相互作用。（√）8．苯环和双键氢质子的共振频率出现在低场是由于π电子的磁各向异性效应。（√）9．碳谱的相对化学位移范围较宽（0~200），所以碳谱的灵敏度高于氢谱。（×）10．氢键对质子的化学位移影响较大，所以活泼氢的化学位移在一定范围内变化。（√）二、选择题1．在C126、O168原子中有无核磁共振信号（B）（A）有（B）无（C）不确定-9-2．在H11、C136、F199原子核中有无核磁共振信号（A）（A）有（B）无（C）不确定3．在N147、B115原子核中有无核磁共振信号（A）（A）有（B）无（C）不确定4．用频率表示的化学位移值与外加磁场强度的关系是（B）（A）无关（B）成比例（C）不成比例5．偶合常数2JHH值，与外加磁场强度的关系是（A）（A）无关（B）成比例（C）不成比例6．化学全同质子（B）（A）一定属磁全同（B）不一定属磁全同（C）视情况而定7．磁全同质