聚合物研究方法复习题及答案

第一、二章 红外及拉曼 一、思考题
1、IR 和拉曼光谱产生的条件。

2、影响IR 和拉曼吸收峰位置，峰数和强度的因素。

3、常见基团的特征吸收频率。

二、选择题
1、红外光谱（图10-28）表示分子式为C 8H 9O 2N 的一种化合物，其结构与下列结构式哪一个符合？
解：（A ）结构含—OH ，而图中无v OH 峰，排除
（C ）结构中含—CNH 2，
伯酰胺，而图中无1650、1640cm
-1的肩峰，排除。

（D ）与（E ）结构中有-COOH ，而图中无3000cm -1大坡峰，排除。

（B ）图中3600cm -1，3300cm -1为v Ar —N 1680cm -1，为v C=O
1600~1400cm -1为苯骨架振动 1300~1000cm -1表示有C-O-C
所以应为（B ）。

三、问答题
4、下列化合物在红外光谱中哪一段有吸收？各由什么类型振动引起？ HO CH = O CH 3—CO 2CH 2C≡CH （A ） （B ）
解：（A ） —C-H ： v OH 3700~3200cm -1
δOH 1300~1165cm -1 v CH(O) 2820~2720cm -1双峰 v C=O 1740~1720cm -1
苯骨架振动： 1650~1450 cm -1 苯对位取代： 860~800 cm -1
v =CH 3100~3000cm -1
（B ）CH 3—COCH 2C≡CH ：
v C=O 1750~1735cm -1 v C —O —C 1300~1000cm -1 v C≡C 2300~2100cm -1
O
O O
v ≡CH 3300~3200cm -1
v as C —H 2962±10cm -1、2926±5cm -1 v s C —H 2872±10cm -1、2853±10cm -1 δas C —H 1450±20cm -1、1465±20cm -1 δs C —H 1380~1370cm -1
四、结构推断题
1、芳香化合物C 7H 8O ，红外吸收峰为3380、3040、2940、1460、1010、690和740cm -1，试推导结构并确定各峰归属。

解：Ω= 7 + 1 – 8/2 = 4 3380cm -1表明有-OH 3040cm -1表明为不饱和H 690与740cm -1表明苯单取代 得
3380cm -1为v OH ； 2940cm -1为CH 2的v C-H ； 3040cm -1为v =C-H ； 1460cm -1为苯骨架振动； 1010cm -1，为v C-O ；
690与740cm -1为苯单取代δC-H
2、化合物C 4H 5N ，红外吸收峰：3080, 2960, 2260, 1647, 990和935cm -1，其中1865为弱带，推导结构。

解：Ω= 4 + 1 + )2
5
1(
= 3 CH 2 = CHCH 2C≡N
3080cm -1为v =C-H ；
2960cm -1、2260cm -1为v C-H ； 1647 cm -1为v C≡N ； 1418cm -1为δC-H ；
990cm -1和935cm -1为烯烃—取代δ=C-H
3、分子式为C 7H 5OCl 的化合物，红外吸收峰：3080，2810，2720，1705，1593，1573，1470，1438，1383，1279，1196，1070，900及817cm -1，试推结构。

解：Ω= 7 + 1 – 5/2 = 5
Cl
—C-H
3080cm-1为v=C-H；
2810 cm-1、2720 cm-1为v CH（O）费米共振双峰；
1705 cm-1为v C=O；
1593、1573、1470、1438 cm-1为苯骨架振动v C=C；1383、1279、1196、1070 cm-1为苯对位取代倍频和组频；900及817cm-1为苯对位取代δC-H。

第三章紫外光谱
一、问答题
1、电子跃迁有哪些种类？能在紫外光谱上反映出的电子跃迁有哪几类？
答：电子跃迁有σ→σ*、n→σ*、π→π*、n→π*、π→σ*、σ→π*能在紫外光谱上反映的：n→π*、π→π*、n→σ*
2、下列化合物在反应前后吸收带将发生什么变化？为什么？
答：当苯胺在酸性溶液中转变为铵正离子，由于质子与氨基的n电子结合，而不再与苯环的π电子共轭，这种离子的吸收带与苯胺相比较紫移，强度减弱。

不饱和羧酸与碱反应后生成羧酸盐，羧酸根中羧基碳原子和两个氧原子上的P 电子是共轭的，所以这种羧酸盐类的吸收带与羧酸相比，向长波方向移动，并且吸收强度增加。

二、选择题
1．光量子的能量正比于辐射的（A）
A：频率B：波长C：波幅D：传播速度
2．电子能级间隔越小，跃迁时吸收光子的（B ）
O
A ：能量越大
B ：波长越长
C ：波数越大
D ：频率越高
E ：以上A 、B 、C 、D 、都对 3．所谓真空紫外区，其波长范围是（C ）
A ：200～400nm
B ：400～800nm
C ：100～200nm
D ：
E ：
三、填充题 1.化合物
，除有
和跃迁以外， 还有n →σ* , π→π* 类型的跃迁。

2.环戊烯电子在能级间隔最小的两个能级之间的跃迁，其跃迁类型是＿π→π*＿。

3．二甲醚（） 的最长吸收波长约在185nm,对应的跃迁类型是＿n →σ*＿。

4．在生色基中，R 吸收带是由n →π*＿跃迁引起的。

5.在型化合物，X 上的n 电子与上的电子共轭，使
吸收带＿红移＿＿＿ 。

6．苯的三个吸收带波长大小顺序为，而大小顺序为＿E1>E2>B 。

7．带是由n →π* 跃迁引起，其特征波长 较长 强度＿较弱＿。

K 带是由＿π→π*＿跃迁引起，其特征波长＿较短，吸收强度 很强。

8.与的带，波长长的是＿后者＿，与
的带，波长长的是＿后者＿。

9.化合物 在正丁烷与水中均能出现两个吸收带，一对是230nm1和329nm,这是在＿正丁烷 为溶液中测定。

另一对是243nm 和305nm ，这是在 水 为溶液中测定。

第四章 核磁共振
nm 310nm 3
10-,*
→σσ*→πσ*→σπ33CH O CH --O N =-X CO R --CO π*→ππ12E E B >>m ax εR 66H C 256NH H C -B 66H C 2
56CH CH H C =-B 233)(CH C CO CH =
一、问答题
1、HNMR和CNMR的原理是什么
2、影响化学位移的因素有哪些
二、选择题
1、在O - H 体系中，质子受氧核自旋－自旋偶合产生多少个峰? ( 2 )
(1) 2 (2) 1 (3) 4 (4) 3
2. 下列化合物的1HNMR谱, 各组峰全是单峰的是 ( 3 )
(1) CH
3-OOC-CH
2
CH
3
(2) (CH
3
)
2
CH-O-CH(CH
3
)
2
(3) CH
3-OOC-CH
2
-COO-CH
3
(4) CH
3
CH
2
-OOC-CH
2
CH
2
-COO-CH
2
CH
3
3.一种纯净的硝基甲苯的NMR图谱中出现了3组峰, 其中一个是单峰, 一组是二重峰，一组是三重峰. 该化合物是下列结构中的 ( b )
4、在下面四个结构式中(3)
哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常数？
5、下图四种分子中，带圈质子受的屏蔽作用最大的是 ( b )
三、结构推断
1、试推测分子式为C
3H
6
Cl
2
, 且具有下列NMR谱数据的化合物结构.
d 质子数信号类型
2.2 2 五重峰
3.8 4 三重峰
答：d 2.2, 2H 五重峰说明有4个等价的邻接H, 故该化合物结构为:
CH
2(CH
2
Cl)
2
2、一个沸点为72O C的碘代烷, 它的1H-NMR谱: d=1.8(三重峰, 3H)和3.2(四重峰, 2H)试推测其结构并加以说明。

答：δ=1.8(三重峰, 3H)和3.2(四重峰, 2H) , 这两个结合是典型的乙基峰, 而且该化合物沸点低.
该结构为: CH
3CH
2
I
第五章质谱
一、问答题
1、比较电子轰击离子源、场致电离源及场解析电离源的特点。

答：（1）电子轰击源，电子轰击的能量远高于普通化学键的键能，因此过剩的能量引起分子多个键的断裂，产生许多碎片离子，因而能够提供分子结构的一些重要的官能团信息，但对于相对分子质量较大、或极性大，难气化，热稳定性差的有机化合物，在加热和电子轰击下，分子易破碎，难以给出完整分子离子信息。

（2）在场致电离源的质谱图上，分子离子峰很清楚，但碎片峰则较弱，因而对于相对分子质量的测定有利，但缺乏分子结构信息。

（3）场解析电离源，电离原理与场致电离相同，解吸试样分子所需能量远低于气化所需能量，因而有机化合物不会发生热分解，即使热稳定性差的试样仍能得到很好的分子离子峰，分子中的C-C 键一般不会断裂，因而很少生成碎片离子。

总之，场致电离和场解析电离源都是对电子轰击源的必要补充，使用复合离子源，则可同时获得完整分子和官能团信息。

2、试述化学电离源的工作原理。

答：化学电离源内充满一定压强的反应气体，如甲烷、异丁烷、氨气等，用高能量的电子（100eV）轰击反应气体使之电离，电离后的反应分子再与试样分子碰撞发生分子离子反应形成准分子离子QM+,和少数碎片离子。

在CI谱图中,准分子离子峰往往是最强峰,便于从QM+推断相对分子质量，碎片峰较少，谱图简单，易于解释。

3、有机化合物在电子轰击离子源中有可能产生哪些类型的离子？从这些离子的质谱峰中可以得到一些什么信息？
答：（1）分子离子。

从分子离子峰可以确定相对分子质量。

（2）同位素离子峰。

当有机化合物中含有S,Cl,Br 等元素时，在质谱图中会出现含有这些同位素的离子峰，同位素峰的强度比与同位素的丰度比相当，因而可以也来判断化合物中是否含有某些元素（通常采用M+2/M强度比）。

（3）碎片离子峰。

根据碎片离子峰可以和阐明分子的结构。

另外尚有重排离子峰、两价离子峰、亚稳离子峰等都可以在确定化合物结构时得到应用。

4、如何利用质谱信息来判断化合物的相对分子质量？判断分子式？
答：利用分子离峰可以准确测定相对分子质量。

高分辨质谱仪可以准确测定分子离子或碎片离子的质荷比，故可利用元素的精确质量及丰度比计算元素组成。

二、选择题
B、B、A、A、B、
C、C
1、下列化合物中，分子离子峰的质荷比为奇数的是（ B ）。

A C
8H
6
N
4
B C
6
H
5
NO
2
C C
9
H
10
O
2
2、C、H和O的有机化合物的分子离子的质荷比（B）。

A 为奇数
B 为偶数
C 由仪器的离子源所决定
D 由仪器的质量分析器决定
3、含C、H和N的有机化合物的分子离子m／z的规则是（ A ）。

A 偶数个N原子数形成偶数m／z，奇数个N原子形成奇数m／z
B 偶数个N原子数形成奇数m／z，奇数个N原子形成偶数m／z
C 不管N原子数的奇偶都形成偶数m/z
D 不管N原子数的奇偶都形成奇数m/z
4、某含氮化合物的质谱图上，其分子离子峰m/z为265，则可提供的信息是（ A ）。

A 该化合物含奇数氮，相对分子质量为265
B 该化合物含偶数氮，相对分子质量为265
C 该化合物含偶数氮
D 不能确定含奇数或偶数氮
5、一个酯类（M＝116），质谱图上在m/z57（100％），m/z29（27％）及m/z43（27 %）均有离子峰，可推测该化合物的结构式应是（ B ）。

A (CH
3)
2
CHCOOC
2
H
5
B CH
3
CH
2
COO(CH
2
)
2
CH
3
C CH
3(CH
2
)
3
COOCH
3
6、在磁场强度保持恒定，而加速电压逐渐增加的质谱仪中，最先通过固定的收集器狭缝的是（ C ）。

A 质荷比最低的正离子
B 质量最高的负离子
C 质荷比最高的正离子
D 质量最低的负离子
7、在质谱图谱中，CH
3
Br的M＋2峰的强度约为M峰的（ C ）。

A 1/3
B 1/ 2
C 相当
三、填空题
1．某化合物分子式为C
4H
8
O
2
，M=88，质谱图上出现m/z 60的基峰。

则该化合物
最大可能为___正丁酸_______________________。

2．考虑到12C和13C的分布，乙烷可能的分子式是__12CH312CH3、12CH313CH3、13CH313CH3；这些同位素分子的分子离子值m/z分别是m/z(M)、m/z31(M+1)、m/z32(M+2)。

3．丁苯质谱图上m/z134、m/z91和m/z92的峰分别由于_分子失去一个电子、和 -开裂和麦氏重排__过程产生的峰。

4．对含有一个碳原子和一个氯原子的化合物，可能有的同位素组合是_ C12Cl35、C13Cl35、C12Cl37、C13Cl37_,它们所对应的分子离子峰是M、M＋1、M＋2、M＋3_。

5．除同位素离子峰外，如果存在分子离子峰，则其一定是m/z__最大_的峰，它是分子失去_一个电子生成的，故其m/z是该化合物的__相对分子质量_，它的相对强度与分子的结构及_相对强度_有关。

６．质谱仪的离子源种类很多，挥发性样品主要采用__电子轰击_离子源。

特别适合于分子量大、难挥发或热稳定性差的样品的分析的是_离子源_离子源。

工作过程中要引进一种反应气体获得准分子离子的离子源是__化学_电离源。

在液相色谱－质谱联用仪中，既作为液相色谱和质谱仪之间的接口装置，同时又是电离装置的是_电喷雾__电离源。

7．质谱图上出现质量数比相对分子质量大1或2的峰，即M＋1和M＋2峰，其相对丰度与化合物中元素的天然丰度成__正比_，这些峰是_同位素离子__峰。

预测在氯乙烷的分子离子峰附近，将出现两个强峰，其质荷比为_64和__66_，其强度比为_3:1____。

有机波普综合习题
1、某未知物的 IR、1H NMR、MS 谱图及13C NMR 数据如下，紫外光谱在 210 nm 以上无吸收峰，推导其结构。

未知物碳谱数据
解：
（1）分子式的推导
MS：分子离子峰为 m/z 125，根据氮律，未知物分子中含有
奇数个氮原子；
13C NMR：分子中由 7 个碳原子；
1H NMR：各质子的积分高度比从低场到高场为 1：2：2：6，
以其中 9.50 ppm 1 个质子作基准，可算出分子的总氢数为 11 。

IR：1730 cm-1强峰结合氢谱中 9.5 ppm 峰和碳谱中 204 ppm 峰，可知分子中含有一个－CHO；
由相对分子量 125－C×7－H×11－O×1＝14，即分子含有
1 个 N 原子，所以分子式为 C
7H
11 NO。

（2）计算不饱和度Ω＝3。

（该分子式为合理的分子式）（3）结构式推导
IR：2250 cm-1 有 1 个小而尖的峰，可确定分子中含一个
R－CN 基团；
13C NMR ： 119 ppm 处有一个季碳信号；
不饱和度与计算值相符。

UV：210 nm 以上没有吸收峰，说明腈基与醛基是不相连的。

1H NMR：
可能组合的结构有：
计算两种结构中各烷基 C 原子的化学位移值，并与实例值比较：
从计算值与测定值的比较，可知未知物的正确结构式应为 B。

（4）各谱数据的归属：
UV：210 nm 以上没有吸收峰，说明腈基与醛基是不相连的，也与结构
式相符。

X射线衍射
名词解释：
相干散射（汤姆逊散射）、X射线与原子中束缚较紧的内层电子发生刚性相撞光子能量全部转给电子电子绕其平衡位置发生受迫振动，向四周辐射散射波,新的散射波与入射波的ν、λ相同，位相差恒定，为相干散射.
不相干散射（康普顿散射）、X射线与原子中束缚较松的电子或自由电子发生弹性相撞电子被撞离原运行方向成为反冲电子（带走一部分能量）原X光子能量减少，形成新的散射光子散射位相与入射波位相之间不存在固定关系，不能形成干涉，为非相干散射。

荧光辐射、
吸收限、入射X光子的λ≤λK时，光子能量≥K层电子的逸出功，将全部或用于激发K层电子，光子能量被吸收；当λ>λK时，光子能量不足以激发K层电子，能量不被吸收
俄歇效应。

二次特征辐射过程中，当原子中K层的一个电子被激发出去，原子具有一定的能量，其能量释放一部分是L层的一个电子跃迁到K层空位辐射出荧光X射线，另一部分能量会使L层的一个电子逸出原子，此过程称为俄歇效应。

逸出原子的电子为俄歇电子凝胶渗透色谱
简述凝胶渗透色谱的原理及其分离机理。

答：凝胶渗透色谱是一种液相色谱，原理是利用高分子溶液通过一根装填有凝胶的柱子，在柱中按分子大小进行分离。

柱子为玻璃柱或金属柱，内填装有交联度很高的球形凝胶。

其中的凝胶类
型有很多，都是根据具体的要求而确定（常用的有聚苯乙烯凝胶）。

然而无论哪一种填料，他们都有一个共同点，就是球形凝胶本身都有很多按一定分布的大小不同的孔洞。

尺寸不同的高聚物分子，按其分子大小能自由地渗透进和渗透出这些凝胶孔洞。

凝胶孔洞与分子尺寸是相适应的，超过这个尺寸的大分子就不能渗透进去，它们只能随溶剂的流动而在凝胶粒子之间的空间中流动。

因此，大分子比起小分子来说，在柱中的行程就短得多。

根据大小分子不同的行程就可以把混在一起的高聚物分子逐级分离开来，先分离出来的是大分子，较小的聚合物分子受到溶剂分子的排斥也随后分离出来，然后再用一定的方法检知每级中溶质的浓度和分子量。