仪器分析习题及答案2.pdf

P186 紫外 紫外 1 试说明紫外试说明紫外 可见吸收光谱产生的原理 可见吸收光谱产生的原理 答 分子的紫外可见吸收光谱是由于分子中的某些基团吸收了紫外可见辐射光 后 发生了电子能级跃迁而产生的吸收光谱 它是带状光谱 反映了分子中某些 基团的信息 可以用标准光图谱再结合其它手段进行定性分析 根据 Lambert Beer 定律 A bc A 为吸光度 为摩尔吸光系数 为液池厚 度 c 为溶液浓度 可以对溶液进行定量分析 3 下列两组化合物 分别说明它们的紫外 可见吸收光谱有何异同 3 下列两组化合物 分别说明它们的紫外 可见吸收光谱有何异同 答 A a 非共轭闭环烯烃 跃迁 靠近近紫外区 b 共轭闭环烯烃 跃迁 近紫外区 K 带强吸收 B a 闭环单烯烃带羰基 跃迁 C C 谱图靠近近紫外区和 n 跃 迁 C O R 带弱吸收 b 闭环烯烃与羰基形成共轭 n 共轭 跃 迁 近紫外区 K 带强吸收 4 将下列两组化合物按 max 大小顺序排列 并说明理由 只考虑 跃迁 4 将下列两组化合物按 max 大小顺序排列 并说明理由 只考虑 跃迁 答 A max max b a c c 为非共轭烯烃 跃迁所需能量最高 吸 收弱 a 为二共轭双键烯烃 跃迁所需能量相对 c 低很多 强吸收 b 为三共轭双键烯烃 跃迁所需能量较 a 更低 等同于红移效应 强 吸收 B O a O b O H2C c 如上所示 max max c a b b 闭环单烯烃带羰基 跃迁 C C 谱图靠近近紫外区和 n 跃迁 C O R 带弱吸收 故而最大吸收在近紫外 区 a 虽然也是闭环单烯烃 却有一个环外杂原子双键 O 与之形成 n 共 轭 二共轭 发生 跃迁所需能量比 b 小 K 带强吸收 c 也是闭环单烯 烃 与一个环外杂原子双键 O 和另一个环外双键发生 n 共轭 三共轭 发生 跃迁所需能量比 b 更小 等同于红移效应 K 带强吸收 8 苯甲醛能发生几种类型的电子跃迁 在近紫外吸收区能出现哪几个吸收带 8 苯甲醛能发生几种类型的电子跃迁 在近紫外吸收区能出现哪几个吸收带 答 苯甲醛会发生四种类型跃迁 苯甲醛会发生四种类型跃迁 E En E En 参照 p181 的 表 9 7 当苯甲醛溶解在乙醇溶剂里时 出现的吸收带如下 K 带 B 带 苯环 R 带 n 取代苯 max nm max nm max max max nm max nm max max max nm max nm max max 溶剂 苯甲醛苯甲醛 244 15000 280 1500 328 30 乙醇 解释解释 C O H 羰基与苯环羰基与苯环 n 共轭 发生 共轭 发生 跃迁 产生跃迁 产生 K 带 强吸收 带 强吸收 苯环自身为闭环烯烃共轭体系苯环自身为闭环烯烃共轭体系 发生 发生 跃迁 产生跃迁 产生 B 带 弱吸收 带 弱吸收 羰基羰基自身有自身有 n 跃迁 产生跃迁 产生 R 带 更弱吸收 吸收强度见 max 值 带 更弱吸收 吸收强度见 max 值 P225 红外 红外 2 试说明何为基团频率 影响基团频率的因素有哪些 试说明何为基团频率 影响基团频率的因素有哪些 答答 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 影响因素有内因 内部结构 和外因 外部环境 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 空间效应 包括空间位阻 环张力和场效应 外因 物质状态 制样方法 溶剂效应 测试条件 4 试说明傅立叶变换红外光谱仪与色散型红外光谱仪的最大区别是什么 试说明傅立叶变换红外光谱仪与色散型红外光谱仪的最大区别是什么 答 傅立叶变换红外光谱仪 是 2 0 世纪 70 年代问世的 它是基于光相干性原理而设计 迈克尔逊干涉仪 的干涉型红外分光光度计 不 同于依据光的折射和衍射而设计 单色器和狭缝 的色散型红外分光光度计 被 称为第三代红外 干涉仪是心脏部件 6 排列下列两组化合物排列下列两组化合物 C O 由高到低的顺序 并说明理由 由高到低的顺序 并说明理由 答答 a 参照课本 p202 203 212 213 1 C OH O H3C 2 C O H3CCl 3 C O CH3H3C 4 C O NH2H3C 由从高到底顺序 应为由从高到底顺序 应为 2 1 3 4 理由 理由 诱导效应使得羰基O上的孤对电子云转移到C O双键之间 使双键增强 力常数k变大 从而使得特征频率 波数 向高位移动 根据C侧位取代元素电 负性次序 分别为O N Cl C 从大到小次序 得到次序为 1 4 2 3 从高到低 从高到低 然而然而 对于酰胺 4 不仅有诱导效应 还有共轭效应 N C O 的 n 共轭 因 N 与 C 原子在周期表里处于同一周期临近位置 n 重叠好 故共轭效应为主 导 共轭效应使得特征频率 波数 向低位移动 故而在 3 丙酮之后 如考虑 酰胺的氢键缔合 则波数进一步下降 对于羧酸 1 同样既有诱导效应又有共轭 效应 但 O 电负性更强 诱导效应占主导 二者效应抵消后 仍然比酮高 如 果发生氢键缔合效应 波数会再下降到与酮接近的位置 故而 1 在 3 前面 对于酰氯 2 电负性强 诱导效应明显 无共轭效应 与 C 不在同一周期 故而频率 波数 在高区 在 1 羧酸之前 重新排列 得到新的次序 2 1 3 4 附 波数 2 1802 1 1760 游离 1710 缔合 缔合 3 1715 4 1690 游离 游离 1650 缔合 缔合 由此可见 容易发生共轭效应的 通常是在同一周期内 由此可见 容易发生共轭效应的 通常是在同一周期内 附附 F O N Cl Br I S C 电负性从大到小顺序电负性从大到小顺序 b 见见 p203 212 1 C O CH3 2 C O OCH3 3 C O O 由从高到底顺序 应为由从高到底顺序 应为 3 2 1 理由理由 苯环与环外羰基发生n 共轭 使羰基特征频率 波数 向低波数红移 故而 1 波数将低于 1700 对于 2 因羰基所连 OCH3基团有吸电子的诱导效应 占主导 而共轭效应 n 共轭 占次位 故而不仅有苯环与环外羰基的n 共 轭 还有甲氧基的诱导效应 相对于 1 发生蓝移到高位 对于 3 具有 2 同 样的效应 单与O相连的基团是苯基而不是甲基 2 是甲基 与羰基侧O有共 轭效应 n 共轭 变成一个更大的吸电子基团 使得对羰基的诱导效应更为 加强 故而波数更高 高于 2 得到以上的次序 红色部分 附 附 波数波数 1 1685 1685 2 1720 1720 3 17451745 如没有羰基侧的苯环 即为如没有羰基侧的苯环 即为 R CO R 波数该是波数该是 1 1700 1700 2 1735 1735 3 1760 1760 8 下列两组化合物的红外特征光谱特征有什么不同 8 下列两组化合物的红外特征光谱特征有什么不同 答 见 p196 208 答 见 p196 208 A 组中 A 组中 a 为端头二取代烯烃 C H变形振动 特征谱线在 890cm 1有强吸 收 b 为单取代端烯烃 C H变形振动因为振动偶合 特征谱线在 990 910cm 1 有强吸收 B 组中 B 组中 a 为顺式二取代烯烃 C H变形振动 特征谱线在 700cm 1有强吸 收 b 为反式二取代烯烃 C H变形振动 特征谱线在 970cm 1有强吸收 此外 对于 a 在 1660 1630 m 1可能出现一中强锐峰 对于 b 在 1680 1665 m 1可能出现一弱峰 这些可以作为参照 9 化合物C9 化合物C8H H7N 根据红外光谱图 图 10 34 确定结构 并说明依据 N 根据红外光谱图 图 10 34 确定结构 并说明依据 答答 根据分子式计算不饱和度为U 1 1 7 2 8 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为不饱和C H伸缩振动 C H 2924cm 1为饱和C H伸缩振动峰 2229cm 1为C N伸缩振动峰 1600cm 1 1500cm 1为苯环的骨架振动峰 1381cm 1为甲基的面内弯曲振动峰 880cm 1 747cm 1 687cm 1为苯环间二取代的 C H变形振动和面外弯曲振动峰 故可得出该未知化合物的结构为 故可得出该未知化合物的结构为 原子吸收习题答案 原子吸收习题答案 1 原子吸收光谱法使用比尔定律时 为什么必须采用锐线光源 1 原子吸收光谱法使用比尔定律时 为什么必须采用锐线光源 答 答 锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源 如空心阴极灯 在使用锐 线光源时 光源发射线半宽度很小 低于吸收线的半宽度 并且发射线与吸收 线的中心频率一致 这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形 即峰值吸收系数 K 在此轮廓内不随频率而改变 近似等于峰值时的吸收系数K0 吸收只限于发 射线轮廓内 这样 通过一定的峰值吸收系数即可测出一定的原子浓度 符合郎 伯 比尔定律 进行定量测定 2 用原子吸收分光光度法测定某试样中Pb2 用原子吸收分光光度法测定某试样中Pb2 的浓度 取 5 00mL未知Pb的浓度 取 5 00mL未知Pb2 试液 放入 50mL容量瓶中 稀释至刻度 测得吸光度为 0 275 另取 5 00mL未知Pb 试液 放入 50mL容量瓶中 稀释至刻度 测得吸光度为 0 275 另取 5 00mL未知Pb2 试 液和 2 00mL 50 0 10 6mol L的Pb 试 液和 2 00mL 50 0 10 6mol L的Pb2 标准溶液 也放入 50mL容量瓶中稀释至刻 度 测得吸光度为 0 650 未知液中Pb 标准溶液 也放入 50mL容量瓶中稀释至刻 度 测得吸光度为 0 650 未知液中Pb2 的浓度是多少 的浓度是多少 答 答 设未知液中铅离子浓度为 Cx 则 Ax K Cx 5 00 50 00 0 1KCx 0 275 同理 Ao KCx K 5 00 Cx 50 00 10 6 2 00 50 00 0 1KCx 2 10 6K 0 650 Ao Ax 0 650 0 275 0 375 2 10 6K K 1 875 105 Cx 0 275 0 1K 1 47 10 5mol L 因此 未知液中Pb未知液中Pb2 的浓度