2008作业答案-简略.pdf

第二章 2 HF 中键的力常数约为 9N cm a 计算HF的振动吸收峰频率 4023 cm 1 b 计算DF的振动吸收峰频率 4122 cm 1 3 HBr的远红外光谱邻近二线间间隔为 16 94cm 1 求HBr的键长 r 1 414 x10 10 m 5 H2基本振动频率 基 4405cm 1 HD和D2的 基是多少 氢里含有H和D时 问用什么光谱 可以鉴定D的存在 并大致说明用光谱鉴定D存在并估计其浓度的方法 又已知H2的离解能 D0为 103 22 千卡 摩尔 求D2的离解能 HD 3815 cm 1 D2 3115 cm 1 D 2的离解能 438 98 KJ mol 106 6 Kcal mol 7 HI的近红外基本谱带 2230 1 cm 1 求它的弹力常数k k 2 93 x105 达因 厘米 8 乙炔分子有如图七种简正振动方式 红外谱观测到波数为 729 很强 1328 强 3287 很强 1956 弱 1702 中 等吸收峰 联合散射光谱观测到 1974 很强 3374 强 612 很弱 等吸收峰 试指出其中五种简正振动频率和三种综合峰 泛频峰 见教材 P36 11 在H35Cl的振动吸收带的中心处有一些波数为 2927 2906 2866 2847 厘米 1的转动谱 线 其倍频为 5679 厘米 1 试计算 非谐振系数 力常数和 键长 O16 2 625 10 23克 解 非谐振系数 x 1 527 10 2 计算力常数 f 5 023 105达因 厘米 1 计算键长 r 1 292 10 8厘米 1 29 埃 13 有一种晶体物质 据信不是羟乙基代氨腈 就是恶胺恶唑烷 和此红外数据吻合 16 分子在振动过程中 有偶极矩的改变才有红外吸收 有红外吸收的称为红外活性 相反 则称为非红外活性 指出下列振动是否有红外活性 红外活性 b c 非红外活性 a d e f 19 某化合物A的分子式为C6H14O IR如图所示 试推断其可能的结构 二甲基 1 戊醇 24 某化合物F的分子式为C8H8O IR如图所示 试推断其可能的结构 苯乙酮 26 某化合物H的分子式为C8H11N IR如图所示 试推断其可能的结构 N N 二甲基苯胺 27 某化合物I的分子式为C4H9NO2 IR如图所示 试推断其可能的结构 丙氨酸 第三章 2 如何用紫外光谱判断下列异构体 a 254 nm b 219 nm c 268 nm d 298 nm 3 某化合物 分子式为C7H10O 经IR光谱测定有 C O CH 3 CH2 及 C C UV 谱测定 257nm 试推断其结构 EtOH max CH2 CH C CH C CH3 CH3O 5 从群论角度出发 判断反式己三烯 电子从基态到第一激发态的跃迁是否产生紫外光谱 H2CC CC CCH2 H H H H xguu dxABBA 基态激发态g g g yguu dyABBA 基态激发态 zguu dzAABB 基态激发态 由于含全对称不可约表示故有 跃迁 可产生紫外光谱 11 理论计算下列化合物的 值 A 239 B 354 C 274 D 349 E 280 nm 第四章 1 指出下列原子核中 哪些核没有自旋角动量 He 4 2 C 12 6 O 16 8 3 使用 60 0MHz 核磁共振仪时 TMS 的吸收与化合物中某质子之间的频率差为 180Hz 如 果使用 40 0MHz 的仪器时 它们之间的频率差应是多少 120 Hz 5 根据 NMR 波谱中的什么特征 可以鉴定下面两种异构体 和 CH3CHC CH2CN CN NCCHC CH2CN CH3 CH3均为二重峰 但 3 CH J 3 CH J 6 指出下列化合物的自旋体系 Cl2CHCHCl2 Cl2CHCH Cl2CHCH2Cl Cl2CHCHClCH CHCl2CH2CH OOO A2 AX AX2 AMX AM2X 9 某化合物的分子式为C9H13N 其NMR谱图如下图所示 试推断其结构 CH2N CH3 CH3 11 从上面核磁共振氢谱图推出每一化合物的结构 ClO CH CH 2 CH 2 SCH CH 23 CH 2 OC O CH CH 23 CH 2 O C O OH A B C D E 14 某未知物分子式为C5H8O 其核磁共振碳谱如图 试推出其结构 O 1 2 3 4 5 6 a 15 某未知物分子式为C11H14O3 其核磁共振碳谱如图所示 试推出其结构 OC O OH CH2CH3CH2CH2 a 16 某未知物分子式为C11H14O3 其核磁共振碳谱如图所示 试推出其结构 CH3 NH2 19 某未知物分子式为C11H14O2 有如下核磁共振碳谱数据 试推出其结构 ppm 39 9 55 6 55 7 111 9 112 5 115 5 120 7 132 7 137 9 147 9 149 4 谱线多重性 t q q d d t d s d s s 解 CH2CHCH2CH3O CH3O 112 5 120 7 132 7 39 9137 9 115 5 147 9 149 4 111 9 55 6 55 7 20 计算三苯基甲基自由基在 EPR 谱中可能出现谱线的数目 解 196 24 顺磁共振超精细结构产生的根源是什么 51V的I 7 2 丰度 100 VO2 水溶液在 24 3 兆周 秒 1和 9 25 兆周 秒 1条件下观察顺磁共振谱 都呈八根线 间距约 120 高斯 强度相近 试解释之 解 由于磁电子除了受外磁场的影响 还受邻近原子核磁矩的影响 进而产生未成对电子和相邻 核间的偶合 导致原来的单峰变为多重峰 即超精细结构 由于VO2 中O 原子上存在未成对电子 由于O 无核磁矩 故成单电子只与V 原子核发生偶 合 因此有 选律MS 1 MI 0 ms mI7 2 5 2 3 2 1 2 1 2 1 2 g H 7 4 a 1 2 g H 5 4 a 1 2 g H 3 4 a 1 2 g H 1 4 a 1 2 1 2 g H 7 4 a 1 2 g H 5 4 a 1 2 g H 3 4 a 1 2 g H 1 4 a Eng H 7 2 a g H 5 2 a g H 3 2 a g H 1 2 a ms mI 1 2 3 2 5 2 7 2 1 2 1 2 g H 1 4 a 1 2 g H 3 4 a 1 2 g H 5 4 a 1 2 g H 7 4 a 1 2 1 2 g H 1 4 a 1 2 g H 3 4 a 1 2 g H 5 4 a 1 2 g H 7 4 a Eng H 1 2 a g H 3 2 a g H 5 2 a g H 7 2 a 由上表格时 En n 1 a 即 a 与外磁场H 无关 而且应该有八条谱线 同时由于各谱线En不 同 故谱线强度相近 25 DPPH 溶液顺磁共振谱超精细结构共观察到五根线 其强度比为 1 2 3 2 1 试解释之 见教材 P156 第五章 1 试计算M 168 分子式为C6H4N2O4 A 和C12H24 B 两个化合物 M1 100 的值 M A 7 46 B 13 34 3 在一张谱图中 M M 1 为 100 24 该化合物有多少碳原子存在 约 22 6 试求含有一 二 三个 Br 原子的有机分子的同位素峰位置及相对强度 并作出示意图 解 对于含三个Br的有机分子来说有M M 1 M 2 M 3 四个峰 其相对强度为 1 2 3 3 1 2 3 3 1 2 3 2 1 3 1 3 3 1 各情况的峰强度比如下 10 化合物A含C47 0 含H2 5 固体m p83 C 化合物B含C49 1 含H4 1 液体b p181 C 其质谱数据分别如图 a b 所示 试推断它们的结构 NO2Cl CH Br 3 A B 11 由质谱得分子离子峰m e 157 100 158 7 2 159 33 2 160 2 4 请说明该 分子必含奇数N原子 根据 M 2 峰相对强度已知该分子含有一个Cl原子 试根据 M 1 峰强度说明该分子可能含 6 个C原子 若假设化学式是C6H4NO2Cl 试计算 M 1 M 3 峰相对强度 说明与实验值相符 并说明图中d峰 m e111 是分子 失去NO2的碎片离子峰 解 1 由于分子离子峰质量数 157 为奇数 根据含氮规则 其分子必含奇数个 N 原子 2 M 2 M 33 2 而 37Cl 33Cl 32 4 丰度比 可知除含一个Cl原子外 不含S Br等A 2 元素 C原子数上限 7 2 1 1 6 该分子可能含 6 个C 3 若分子式为C6H4NO2Cl 符合含氮规则 此时应有 计算值 17 72146 1 06 0100 04 0 36 0100 36 0 015 0100 015 0 1 1100 1 1 MM 而 实验值 M 1 M 7 2 符合 M 3 M 0 332x0 072 2 39 计算值 而 M 3 M 2 4 实验值 符合 从 M 1 与 M 3 峰相对强度计算表明 与实验值相符 4 157 111 46 正好为NO2分子量 d峰中 M 2 M 约为 1 3 应该是 37ClC 6H4与 35ClC 6H4的峰强比 而 M 1 M 6x0 011 6 6 与图中大致相等 可判断d峰为分子失去NO2的碎片峰 12 质谱最大用途在于多组份体系的定量分析 对于n组份的体系 通常可以在其中选择适 当的n个质谱峰进行测定 设已由质谱测得某未知混合物及其已知各组份的部分质谱如表 1 所示 hmn 第m个峰中第n个组份的峰高 Hm 混合物中第m个峰高 试求各组份的百分 含量 6 05p1 0 80p2 88 5p3 1 14p4 43 4 100p1 100p2 1 91p3 37 9 1 76p1 45 6p4 18 3 16 12p1 3 96 P1 0 246 p2 0 124 p3 0 467 p4 0 392 P 总 1 229 X1 0 246 1 229 0 2001 X2 0 124 1 229 0 1009 X3 0 467 1 229 0 38 X4 0 392 1 229 0 319 14 未知物分子式为C4H11N 今七套质谱数据如下表所示 试推出相对应的未知物结构 相对丰度 m z A B C D E F G 30 13 7 73 6 29 2 10 9 100 100 11 6 43 7 1 3 6 7 3 4 1 2 3 4 3 44 24 9 29 4 9 4 100 2 3 1 58 100 100 100 10 7 2 0 100 72 19 3 19 1 10 5 2 8 2 2 0 73 23 4 31 5 11 4 1 0 4 9 10 1 0 解 由于已知分子式 我们可以画出该分子式的全部异构体 为简略起见 我们仅画出 C和N形 成 的 骨 架 异 构 体 共 有8个 用 罗 马 字 标 出 CCCN C CCN CCCCN CCCN C C CCCN C CNC CCCNCCC C CNC C C 下面我们将异构体和质谱数据关联起来 这个例子对于了解饱和杂原子的碎裂途径很有好处 可以说是对于质谱解析的逻辑思维 的一个训练 指认为 F 指认为 E D 为 为 G 为 C 为 B 为 A 21 某未知化合物的分子式为C7H7NO2 其紫外 红外 质谱 核磁数据如图 a b c d 所示 其中紫外光谱是配制成 7 1 10 5mol L的乙醇溶液测定的 试推断其结构 NO2 CH3 23 某未知化合物的1H NMR 13C NMR IR MS谱见下图 UV 甲醇 谱中 max236nm 8200 300nm 3500 可能结构为 NH2 BrBr A 26 试从某化合物五谱数据及谱图如图 a e 试推测其结构 NCOHCH2 第六章 1 以MgK 9 8900 为激发源 测得ESCA光电子动能为 977 5eV 扣除了仪器的功 函数 求此元素的电子结合能 o A 276 3eV 5 下图是Co NH2CH2CH2NH2 2 NO2 2 NO3的X光电子能谱的一部分 试指出这些峰是什么 元素所产生 并用化学位移说明三个峰的来源 由于是三个化学位移较接近的峰 故而应是同一元素的三个峰 即有同种元素的三种化学环 境不同的原子 显然是 N 根据其化合价可知按结合能有小到大的顺序为 22 NHNONO 3 7 解 CH3CH2OH C 1s 2 个峰 相对强度约为 1 1 O 1s 1 个峰 CH3OCH3 C 1s 1 个峰 O 1s 1 个峰 CH3COOCH3 C 1s 3 个峰 相对强度为 1 1 1 O 1s 2 个峰 相对强度为 1 1 苯酚 C 1s 4 个峰 相对强度约为 1 2 2 1 按 1 22 33 4 顺序 O 1s 1 个峰 第七章 2 对正交晶系的二水合氯化亚锰六次甲基四胺络合物晶体 沿a b c三个晶轴方向分别摄 取了三张回转图 三张图上分别量得下列层线间距值 H1 0 658 厘米 H2 0 708 厘米 H1 1 097 厘米 H1代表第 1 层线与 0 层线的间距 H2代表第二层线与 0 层线的间距 照相 机半径为 5 00 厘米 1 5418 计算三个晶轴参数a b c o 8 2828 1 22 1 A 8111 10 x6580 10 x510 x658054181 H RHh a o 8 2828 2 22 2 A 99421 10 x7080 10 x510 x7080541812 H RHk b o 8 2828 1 22 1 A 1947 10 x0971 10 x510 x097154181 H RHl c 7 在直径为 57 3 毫米的相机中摄得金属铜的粉末图一张 摄图时所用X射线为CuK 射线 根据图上所量得八对粉末线的间距值 2L mm 按下表进行指标化及求算晶胞参数a值 在 由 2L求算 时需注意 6 2 15 的关系式 并确定晶体的点阵型式 粉 末 线 序 数 2L mm 度 sin2 h2 k2 l2hkl 2 2 4a 1 44 0 22 0 0 1403 3 111 0 046767 2 51 4 25 7 0 1881 4 200 0 047025 3 75 4 37 7 0 3739 8 220 0 046738 4 90 4 45 2 0 5035 11 311 0 045773 5 95 6 47 8 0 5488 12 222 0 045733 6 117 4 58 7 0 7302 16 400 0 045638 7 137 0 68 5 0 8656 19 331 0 045558 8 145 6 72 8 0 9126 20 420 0 04563 2 2 0 046077 42aa 平均平均 0 21466 3 5913Aa 平均 1 5418 2 0 21466 点阵型式 立方面心 14 金属铯 原子量 133 为立方晶系结晶 利用 0 8 埃波长的 X 射线测得 100 110 和 111 型晶面的一级反射 sin 值分别为 0 133 0 094 和 0 230 确定立方单胞的点阵 形式 计算单胞的边长 计算金属铯的密度 在该结构中 Cs 的配位数 Cs 原子的 半径 若取一个不是 中所述的立方晶格 说明当结晶成这种型式时 Cs 金属的密度将 偏大还是偏小 假定 Cs 原子的半径保持不变 解 体心立方结构 a 6 埃 密度 2 0 g cm 3 每个 Cs 有八个最邻近 Cs 原子 它们处在立方体的角上 半径 2 6 埃 如果取简单立方晶格 铯的密度将过低 如果假定它是面心的铯的密度过高 19 利用 1 790 埃的光源对某一立方晶系进行 X 射线粉末照相 其反射依次发生在下列布