红外吸收习题答案

红外吸收光谱法练习题
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一．填空题
1. 分子对红外辐射产生吸收要满足的条件是
(1) __________分子的振动方式必须是红外或心活性的
_____________________________；
(2) ______________某一振动方式频率与红外线对的某一频率相同（即能产生瞬时偶极矩变
化）_________________________。

2．分子伸缩振动的红外吸收带比____弯曲振动_________的红外吸收带在更高波数位置。

3．如下两个化合物的双键的伸缩振动频率高的为__ a 高_____. (a) =N-N=, ( b)-N=N- 。

4．红外光谱图上吸收峰数目有时比计算出的基本振动数目多, 原因是
可能存在倍频, 和频和差频吸收峰, 所以可能出现某些附加的弱峰, 使实际吸收峰数目增多。

5. 红外分光光度计中, 红外光源元件多用____Nernst (能斯特)灯或硅碳棒(惰性固体也可
以)__________________________, 单色器中色散元件采用_____________光栅___________________, 液体试样吸收池的透光面多采用_______________NaCl或KBr等晶体______________________材料,检测器为_________真空热电偶或热检测器_____________
_____ 。

6．红外光谱法的固体试样的制备常采用_________糊状法_________________________、________压片法______________________和___________薄膜法______________________ 等法
7. 在烯烃的红外谱中, 单取代烯RCH=CH2的ν(C=C)约1640cm-1. 二取代烯RCH=CHR(顺
式)在1635～1665cm-1有吸收, 但RCH=CHR(反式)在同一范围观察不到ν(C=C)的峰,这是因为___________(具有对称中心的反式结构的)ν(C=C)是红外非活性的_____________________。

共轭双烯在1600cm-1(较强)和1650cm-1(较弱)有两个吸收峰，这是由____两个双键伸缩振动的偶合__________引起的, 1650cm-1的峰是______同相偶合_________峰. 预期RCH=CHF 的ν(C=C)较单取代烯烃波数较__大____、强度较___大___, 这是因为__________ F的(亲电)诱导效应(使C=C的力常数增大)_____________所致。

8. HCN是线型分子, 共有___4___种简正振动方式, 它的气相红外谱中可以观察到_3个
___个
红外基峰。

9．在某些分子中, 诱导效应和共轭效应使吸收带的频率发生位移。

当诱导效应使化学键的键能增加时, 则吸收带频率移向___高频______, 反之, 移向_____低频________。

当共轭效应使电子云密度平均化时, 则使双键频率移向_____低频____, 而单键频率略向___高频移动_______。

10．某些频率不随分子构型变化而出现较大的改变, 这些频率称为_____基团特征振动频率___官能团的依据___________, 它们用作鉴别_____4000～1500_______________, 其频
率位于_______________________cm-1 之间。

二.单项选择题
1. 一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为（ C ）
A．玻璃B．石英
C．卤化物晶体D．有机玻璃
2. 在下列不同溶剂中，测定羧酸的红外光谱时，C＝O 伸缩振动频率出现最高者为( A )
A．气体B．正构烷烃
C．乙醚D．乙醇
3. 水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动? ( C )
A．2 个，不对称伸缩B．4 个，弯曲
C．3 个，不对称伸缩D．2 个，对称伸缩
4. 任何两个相邻振动能级间的能量差为( C )
A．1/2 hνB．3/2 hν
C．hνD．2/3 hν
5. 在以下四种分子式中C＝C 双键的红外吸收哪一种最强? （A ）
A．CH3- CH = CH2
B．CH3- CH = CH - CH3（顺式）
C．CH3- CH = CH - CH3（反式）
D．CH3- CH2- CH = CH- CH3
6．在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带( B )
A．向高波数方向移动B．向低波数方向移动
C．不移动D．稍有振动
7．以下四种气体不吸收红外光的是( D )
A．H2O B．CO2
C．HCl D．N2
8．乙炔分子振动自由度是( C )
A．5 B．6
C．7 D．8
9．试比较同一周期内下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红
外吸收峰, 频率最小的是( A )
A．C-H B．N-H
C．O-H D．F-H
10．某一化合物在紫外吸收光谱上未见吸收峰, 在红外光谱的官能团区出现如下吸收峰: 3000cm-1右,1650cm-1左右, 则该化合物可能是( B )
A．芳香族化合物B．烯烃
C．醇D．酮
三．简答题
1. N2O 气体的红外光谱有三个强吸收峰,分别位于2224 cm-1(4.50μm), 1285 cm-1 (7.78μm) 和579 cm-1 (17.27μm) 处。

此外尚有一系列弱峰，其中的两个弱峰位于2563 cm-1 (3.90μm) 和2798 cm-1 (3.57μm) 处。

已知N2O 分子具有线性结构。

(1) 试写出N2O 分子的结构式，简要说明理由
(2) 试问上述五个红外吸收峰各由何种振动引起？
[答] 既然N2O 分子具有线性结构，它只可能是N = O = N 或N ≡N = O 。

若具有前一种结构，则只能具有反对称伸缩振动和弯曲振动引起的两个强吸收峰，与题意不符，故N2O 分子具有N ≡N = O 结构。

其中2224 cm-1( 4.50 μm ) 由N ≡N 伸缩振动引起；
1285 cm-1( 7.78 μm ) 由N = 0 伸缩振动引起；
579 cm-1( 17.27 μm ) 由弯曲振动引起弱吸收峰
2563 cm-1( 3.90 μm ) 为1285 cm-1峰的倍频峰
2798 cm-1( 3.57 μm ) 为2224 cm-1峰与579 cm-1峰的和频峰。

2．有一从杏仁中离析出的化合物，测得它的化学式为C7H6O，其红外光谱图如下，试推测它的结构并简要说明之。

[答] Ω = 1/2 [ 7(4-2) + 6(1-2) + 1(2-2) + 2 ] = 5
＞3000 cm-1的吸收峰为= CH 的伸缩振动吸收峰
2700 cm-1附近为典型的C—H 吸收峰
1700 cm-1 附近为C = O 的伸缩振动吸收峰
1600～1450 cm-1有几个峰为苯环骨架振动吸收峰
690～750 cm-1有二个吸收峰为一取代苯特征峰
据此可以推断该化合物为
,CHO
( 苯甲醛)
3．甲苯甲腈(Me CN
) 的I R 谱如下, 指出标有波数的吸收峰的归属。

3030cm -1 为苯基的ν=CH, 2920cm -1为甲基的νC-H ;
2217 m -1为νCN (因与苯环共轭使C ≡N 出现在较低波数);
1607, 1058和1450cm -1为苯环骨架振动;
817cm -1为对二取代苯的特征吸收峰。

四．计算题
1. 在烷烃中C-C, C=C, C C 的键力常数之比k 1:k 2:k 3=1.0:1.91:3.6, 今已知C=C 伸缩振动吸收峰波长为6.00μm ，问C-C, C C 的吸收峰波数为多少?
[答] σ(C=C) =104/ 6.00 =1667cm -1
σ(C-C) k 1
──── = ─── , σ(C-C) =σ(C=C) (k 1/k 2)1/2
σ(C=C) k 2
σ(C-C) =1667×( 1.0/1.91 )1/2=1667×( 0.524 )1/2=1206cm -1
σ(C C ) =σ(C=C) (k 3/k 2 )1/2=1667×( 3.6/1.91 )1/2=1667×( 1.885 )1/2
=2288cm -1
2．计算乙酰氯中C=O 和C-Cl 键伸缩振动的基本振动频率(波数)各是多少? 已知化学键力常数分别为12.1 N/cm.和3.4N/cm.。

σ =1/(2πc)(k/μ)1/2, σ =1307(k/μ)1/2
μ (C=O) =6.86 μ (C=Cl)=8.97
σ =1307×(12.1/6.86)1/2 = 1307×1.33 =1738cm -1
σ =1307×(3.4/8.97)1/2 = 1307×0.616 =805cm -1。