復(fù)旦大學(xué)譜學(xué)導(dǎo)論2009期終A卷(含答案)

1、復(fù)旦大學(xué)20092010年度第一學(xué)期期終考試答案 2010年1月13日 A卷 共7頁課程名稱： 譜學(xué)導(dǎo)論 課程代碼： 開課院系： 化學(xué)系 姓名： 學(xué)號(hào)： 專業(yè)： 題號(hào)一二三四五六 七 八 九 十總分得分一、簡答題（18分，每題6分）1 什么是核磁共振，簡述它產(chǎn)生的原理。并說明核磁共振中的化學(xué)位移產(chǎn)生的原因及用途。答：外界提供一個(gè)電磁波，波的頻率適當(dāng)，能量恰好等于核自旋的兩個(gè)能量之差，hn=DE，那么此原子核就可以從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，產(chǎn)生共振吸收即核磁共振。不同化學(xué)環(huán)境的核，它們所受的屏蔽作用各不相同，它們的核磁共振信號(hào)亦就出現(xiàn)在不同的地方，它與某一標(biāo)準(zhǔn)的差稱為化學(xué)位移，可用于化合物結(jié)構(gòu)分析。

2、2 說明什么是UPS中的精細(xì)結(jié)構(gòu)，精細(xì)結(jié)構(gòu)中峰的間距反映了分子的什么性質(zhì)？ 答：對(duì)于同一電子能級(jí)，分子還可能有許多不同的振動(dòng)能級(jí)，而振動(dòng)能級(jí)間隔又遠(yuǎn)小于電子能級(jí)間隔，因此當(dāng)入射紫外光子與分子發(fā)生相互作用導(dǎo)致電子能級(jí)變化時(shí)，必然也引起振動(dòng)的變化，因此實(shí)際測得的紫外光電子能譜圖在結(jié)合能峰周圍有振動(dòng)能級(jí)變化引起的小峰，這就是UPS中的振動(dòng)精細(xì)結(jié)構(gòu)。精細(xì)結(jié)構(gòu)中峰的間距反映了激發(fā)態(tài)分子的振動(dòng)能級(jí)的間隔。 3 說明什么是XPS，它產(chǎn)生的機(jī)理是什么？什么是XPS中的化學(xué)位移。答：射線光電子能譜是利用波長在射線范圍的高能光子照射被測樣品，產(chǎn)生光電效應(yīng)，測量由此引起的光電子能量分布的一種譜學(xué)方法。樣品在射線作用

3、下，各種軌道電子都有可能從原子中激發(fā)成為光電子，由于各種原子、分子的軌道電子的結(jié)合能是一定的，又由于射線光子能量大，可以激發(fā)內(nèi)層電子所以可用來測定固體表面化學(xué)組成?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)的變化和化合物氧化狀態(tài)的變化可以引起譜峰有規(guī)律的位移，稱為化學(xué)位移?；瘜W(xué)位移在中是一種很有用的信息，通過對(duì)化學(xué)位移的研究，可以了解原子的狀態(tài)、可能處于的化學(xué)環(huán)境以及分子結(jié)構(gòu)等。二、有一混合氣體，含N2, HCl和HBr，它們的遠(yuǎn)紅外光譜中頭幾條譜線的波數(shù)是1670，2079，3340，4158，5010，6237m-1,問： （12分）（1）這些光譜由分子的什么運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生？（2）這些光譜由哪幾個(gè)分子產(chǎn)生？（3）計(jì)算這些分子的核

4、間距解：（1）在遠(yuǎn)紅外光譜區(qū)，與分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)相應(yīng)，所以是分子的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。（2）根據(jù)選律，只有極性分子且時(shí)，才能引起轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷而產(chǎn)生譜線。因此這些譜線是HBr和HCl產(chǎn)生的。（3）將頭幾條譜線分為兩組就可以看出規(guī)律： 1670，3340，5010 m-1 為一組， 2079，4158，6237 m-1 為一組，由化學(xué)鍵知識(shí)知道，又，因此，三已知氧分子在電子基態(tài)時(shí)的振動(dòng)基頻波數(shù)為1580 cm-1，在電子第一激發(fā)態(tài)（）時(shí)的振動(dòng)基頻波數(shù)為700 cm-1。這兩個(gè)電子態(tài)勢能面最低點(diǎn)之間的能量差值為6.175 eV，并且這兩個(gè)電子態(tài)之間的躍遷是允許的。請(qǐng)問，由電子基態(tài)振動(dòng)量子數(shù)v = 0的狀態(tài)

5、躍遷到電子第一激發(fā)態(tài)的譜帶中，能量最低的躍遷的波數(shù)是多少？（1 eV = 8065.5 cm-1）（6分）解： 四、用Cu-Ka射線（l = 154.18 pm）作金屬鉬（立方晶系）的晶體粉末衍射圖，在q = 20.25°, 29.30°, 36.82°, 43.81°, 50.69°, 58.00°, 60.30°和其他一些更大的角度有衍射峰，求·： 鉬的晶體結(jié)構(gòu)所屬點(diǎn)陣型式； 鉬晶胞參數(shù)； 計(jì)算鉬的理論密度（鉬的原子量95.94）（12分）解：(1) 根據(jù)立方晶系的布拉格方程：sin21: sin22: sin

6、23: = (h12 + k12 + l12):( h22 + k22 + l22) : (h32 + k32 + l32): /°20.25 29.30 36.82 43.81 50.69 58.00 66.30 sin20.1200.2390.3590.4790.5990.7190.838sin2i/sin111.992.993.994.995.996.981234567以上比值是各衍射指標(biāo)比為：1:2:3:4:5:6:7，不缺7，所以可以確定為體心點(diǎn)陣型式，對(duì)應(yīng)的衍射指標(biāo)為110，200，211，220，310，222，321。(2) ，選擇代入得 或?qū)⒏骱蛯?duì)應(yīng)的衍射指標(biāo)代入，

7、得到a，求平均值。 (3) 密度五、用30.4 nm輻射為激發(fā)源產(chǎn)生苯的光電子能譜時(shí)，最高能量的光電子的動(dòng)能是31.5 eV，找出苯中最高占據(jù)軌道的電離能(是分子軌道)，若改用58.4 nm輻射為激發(fā)源，則苯中發(fā)射電子的最高能量是多少？（7分）解： 波長30.4nm的光子能量相當(dāng)于 電離能 波長58.4nm的光子能量為 動(dòng)能 答：最高能量是11.95eV。六、 化合物分子量為190，其質(zhì)譜主要碎裂離子峰為134，113，105，77，請(qǐng)寫出其裂解方式及相應(yīng)各碎片離子。(10 分)解答：七、 一個(gè)化合物分子量M為118，M的1H NMR (d): 2.10 (s, 3H), 5.40 (d, J

8、 = 2.5 Hz, 1H), 5.50 (d, J = 2.5 Hz, 1H), 7.31 (brs, 5H). M與HCl 反應(yīng)后生成另一化合物N，N的1H NMR (d): 1.72 (s, 6H), 7.30 (brs, 5H). 試推斷M和N的化學(xué)結(jié)構(gòu)。(10 分)解答：結(jié)構(gòu)如下八、 某未知化合物分子式為C6H11O2Br，其紅外光譜特征吸收為1730 cm-1, 核磁共振氫譜及質(zhì)譜如下。試推測其結(jié)構(gòu)，并請(qǐng)分別從各譜寫出解析過程。對(duì)質(zhì)譜裂解各碎片：166, 149, 138, 121, 115寫出其裂解方式及相應(yīng)各碎片離子。(15 分) 12233tqmtt答: 從質(zhì)譜圖確定分子量為194。由于m/z194, m/z196的相對(duì)豐度幾乎相等，說明分子中含一個(gè)Br原子，從紅外圖1730cm-1的吸收峰可知分子中含羰基，即含一個(gè)氧原子，1H NMR 譜中，從低場到高場積分曲線高度比為1：2 ：2 ：3 ：3，H原子數(shù)目為11或其整數(shù)倍。 從氫譜中可以看出含有以下片段：-OCH2CH3, -CH3, -CH2, -CH，加上化學(xué)位移，峰形和紅外推出的-C=O，再從質(zhì)譜和分子式中推出的-Br，可以得出以下結(jié)構(gòu)：質(zhì)譜裂解各碎片：166, 149, 138, 121, 115九、 請(qǐng)指出下列IR光譜哪個(gè)是2-己醇，哪個(gè)是二