检测试题答案

填空

1、吸收光谱图所测量的是光通过样品后，光强随频率（或波长）变化的曲线。

2、紫外光谱（ultraviolet spectroscopy, UV）是吸收光谱。常用的UV可扩展到可见光区域。当样品分子或原子吸收光子后，外层的电子由基态跃迁到激发态。不同结构的样品，其电子的跃迁方式不同，吸收光的波长和几率也不同，故而可根据波长范围、吸光强度鉴别不同的物质。

3、当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其振动运动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱。又称为分子振动转动光谱。

4、红外光谱是物质对红外光的透过百分数或吸光度对红外光波长或波数的关系曲线

5、红外谱图解析三要素：峰的位置、峰的强度、峰的形状

6、核磁共振（NMR）波谱是吸收光谱的一种。在NMR中，是用频率为兆赫数量级的电磁波，照射置于强磁场下的原子核。当吸收的能量与原子核能级差相等时，就会发生核能级的跃迁，从而产生一种吸收光谱－核磁共振光谱。

7、核磁共振（NMR）谱图的横坐标表示：化学位移（δ）和耦合常数（Hz）；纵坐标表示：吸收峰的强度

8、按照离子的质量对电荷比值(即质荷比)的大小依次排列所构成的图谱，称为质谱。

9、根据质谱图上的分子离子峰的m/e可以准确地确定该化合物的相对分子质量。

10、差热分析(DTA)：在程序控制温度条件下，测量样品与参比物之间的温度差与温度关系的一种热分析方法。

11、差示扫描量热法(DSC)：是使试样和参比物在程序控温的相同环境中，用补偿器测量使两者的温度差保持为零所必须的热量对温度（时间）的依赖关系的一种技术。

12、DSC有功率补偿式差示扫描量热法和热流式差示扫描量热法两种类型。

13、典型的DTA曲线横坐标：温度T 或时间（t）；纵坐标：试样与参比物温差ΔT=Ts-Tr

14、典型的差示扫描量热（DSC）曲线以热流率（dH/dt）为纵坐标、以时间（t）或温度（T）为横坐标，即dH/dt-t（或T）曲线。

15、热重法（TG）：在程序控制温度条件下，测量物质的质量与温度关系的一种热分析方法。

16、偏光显微镜将普通光改变为偏振光进行镜检,以鉴别某一物质具有单折射性(各向同性)或双折射性(各向异性)。

17、偏光显微镜的基本构造是在普通光学显微镜上分别在试样台上各加一块偏振片，下偏振片叫起偏片，上偏振片叫检偏片。

18、在正交偏光显微镜下：各向同性体，视野全暗；各向异性体（晶体），产生双折射，亮斑。

19、通常将两片偏振片的振动方向置于互相垂直的位置，这种显微镜叫正交偏光显微镜。

20、扫描电镜放大倍数：显示屏的扫描幅度与电子束在试样上的扫描幅度之比。

21、SEM可以通过样品上方的电子检测器检测到具有不同能量的信号电子有背散射电子、二次电子、吸收电子、俄歇电子等。

紫外-可见光谱一般是在相当稀的溶液(10-2～10-6mol)中测定的。最常用的三种溶剂：环己烷、95% 乙醇、1，4-二氧六环。

22、TG曲线以质量（或百分率%）为纵坐标，从上到下表示减少，以温度或时间作横坐标，从左自右增加，试验所得的TG曲线，对温度或时间的微分可得到一阶微商曲线DTG。23、人眼能观察到的最小物体：0.2mm；光学显微镜的极限分辨率：0.2um；电子显微镜的极限分辨率：0.2nm。

名词解释

1、生色团：能产生特征吸收带的具有不饱和键和未共用电子对的基团。如：>C=C< 、—C≡C—、>C=O—、—CHO、—COOH、—N=N—、—N=O、—NO2等。

2、助色团：含有未共用的n电子对的氧电子、氢电子或卤素原子的基团。如：—OH 、—NH2、—Br等。

3、红移：由于取代基或溶剂的影响造成有机化合物结构的变化，使吸收峰向长波方向移动的现象。

4、蓝移：由于取代基或溶剂的影响造成有机化合物结构的变化，使吸收峰向短波方向移动的现象。

5、增色效应：由于取代基和溶剂的影响，使吸收峰强度增加的现象。

6、减色效应：由于取代基和溶剂的影响，使吸收峰强度减小的现象。

7、指纹区：一般在红外吸收光谱图中，以1300cm-1为分界线。在1300cm-1以下，谱图的谱带数目很多，很难说明其归属，但一些同系物或结构相近的化合物的谱带，在这一区域往往有一定的差别，犹如人的指纹，故称为指纹区。

8、官能团区：在1300-4000cm-1，基团和频率的对应关系明确，故称为官能团区。

9、化学位移：在有机化合物中，各种氢核所处的化学环境不同，其周围的电子云密度不同，屏蔽常数不同，共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。

10、自旋偶合：分子内部相邻碳原子上氢核之间的自旋相互干扰作用称为自旋偶合。

11、自旋裂分：由自旋偶合引起的谱线增多的现象称为自旋裂分。

12、质谱：在高真空的状态下，用高能量的电子轰击样品的蒸发分子，打掉分子中的价电子，形成带正电荷的离子，然后按质量和电荷之比（简称质荷比，用m/e表示）依次收集这些离子，得到离子强度随m/e变化的谱图，称为质谱。

13、Braag方程：光程差? = AB + BC = dsinθ + dsinθ = 2dsinθ

满足衍射的条件为：2dsinθ = nλd为面间距，θ为Bragg角。这即为Bragg方程。14、热分析：在程序控制温度条件下，测量物质的物理性质随温度变化的函数关系的技术。差热分析(DTA)：在程序控制温度条件下，测量样品与参比物之间的温度差与温度关系的一种热分析方法。

15、差示扫描量热法(DSC)：是使试样和参比物在程序控温的相同环境中，用补偿器测量使两者的温度差保持为零所必须的热量对温度（时间）的依赖关系的一种技术。

16、热重法（TG）：在程序控制温度条件下，测量物质的质量与温度关系的一种热分析方法。

17、晶体的双折射：一束光线透过它时被分解成折射率不同的两束光线，称为双折射。

18、显微镜的分辨率：能分清两个点的中心距的最小尺寸。

19、电子显微镜的衬度：图像上不同区域间明暗程度的差别。

简答

1、用图示的方法简要说明电子能级跃

2、简述光的吸收定律；

当用一适当波长的单色光照射吸收物质的溶液时，其吸光度与溶液浓度和透光液层厚度的乘积成正比。

表达式A=K c b

其中，A：吸光度；K：吸光系数；c：溶液的浓度；b：液层的厚度

3、写出红外光谱中亚甲基（CH2）的6种振动方式；

对称伸缩2583cm-1、不对称伸缩2926cm-1、面内剪式样1468cm-1、面内摇摆720cm-1、面外摇摆1305cm-1、面外扭绞1305cm-1。

4、简述发生核磁共振的条件；

（1）、原子核具有磁性；

（2）、外磁场；

（3）、原子核磁能级的能级差等于电磁波的能量。

5、简述核磁共振谱图中自旋偶合和自旋裂分的规律；

（1）、裂分峰数目由相邻偶合氢核数目n决定，遵守n+1重峰规律。裂分峰之间峰面积（或强度）之比符合二项展开式（a+H）n各项系数比的规律。

（2）、一组氢核多重峰的位置，是以化学位移值为中心左右对称，并且各裂分峰间距相等。分裂峰之间的距离称为耦合常数，用J表示，说明了两原子核之间相互作用的能量，是化合物结构的属性，与外磁场无关。

6、1H NMR谱中可以得到有机化合物结构的信息；

（1）峰的数目：分子中磁不等价质子的种类，多少种；

（2）峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)，多少个；

（3）峰的位移( )：每类质子所处的化学环境，化合物中位置；

（4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数；

（5）偶合常数(J)：确定化合物构型。

7、13C NMR 的特点：

答：

（1）适合含有长碳链或含有碳原子化合物的分析，特别可以得到1H谱不能直接测得的羰基、氰基和季碳的信息。

（2）由于13C核的化学位移范围（δc=0~240ppm）远大于H核的化学位移范围（δH=0~15ppm），因此13C谱分辨率高。

（3）由于自然界中13C核的丰度太低，另外13C的旋磁比只有1H核的1/4,13C NMR的灵敏度比1H NMR要低得多。

（4）13C NMR由于邻近质子的偶合作用使谱峰变得非常复杂，必须采用标识技术（去偶技术），实际上13C NMR谱图若不去偶就不能解析。

8、简要说明影响DTA曲线的主要因素

答：

1、仪器方面因素

2、实验条件

（1）气氛和压力的选择

气氛和压力可以影响样品化学反应和物理变化的平衡温度、峰形，因此必须根据样品的性质选择适当的气氛和压力，有的样品易氧化，可以通入N2、Ne等惰性气体。

通常进行气氛控制有两种形式：一种是静态气氛，一般为封闭系统；随着反应的进行，样品上空逐渐被分解出来的气体所包围，将导致反应速度减慢，反应温度向高温方向偏移。另一种是动态气氛，气氛流经试样和参比物，分解产物所产生的气体不断被动态气氛带走。只要控制好气体的流量就能获得重现性好的实验结果。

（2）升温速率的影响和选择

升温速率不仅影响峰温的位置，而且影响峰面积的大小：快的升温速率下，峰面积变大，峰变尖锐。使试样分解偏离平衡条件的程度也大，易使基线漂移,并导致相邻两个峰重叠，分辨力下降。慢的升温速率，基线漂移小，使体系接近平衡条件，得到宽而浅的峰，也能使相邻两峰更好地分离，因而分辨力高。但测定时间长，需要仪器的灵敏度高。

3、试样方面因素

（1）试样热容量和热导率变化

试样的热容量和热导率的变化会引起差热曲线的基线变化。一台性能良好的差热仪的基线应是一条水平直线，但试样差热曲线的基线在热反应的前后往往不会停留在同一水平上。这是由于试样在热反应前后热容或热导率变化的缘故。

（2）试样的预处理及粒度

试样用量大，易使相邻两峰重叠，降低了分辨力。一般尽可能减少用量，最多大至毫克。样品的颗粒度在100目～200目左右，颗粒小可以改善导热条件，但太细可能会破坏样品的结晶度。对易分解产生气体的样品，颗粒应大一些。参比物的颗粒、装填情况及紧密程度应与试样一致，以减少基线的漂移。

试样量越大，差热峰越宽，越圆滑。其原因是因为加热过程中，从试样表面到中心存在温度梯度，试样越多，梯度越大，峰也就越宽。一般用量5-15mg。

9、简要说明影响DSC曲线的主要因素

答：

（1）升（降）温速率：升（降）温速率越大，灵敏度越大、峰值越大；热滞后越严重。反之，升（降）温速率越小，分辨率越高。

（2）试样用量：试样量越大，差热峰越宽。

（3）试样粒度：颗粒小可以改善导热条件，但太细可能会破坏样品的结晶度。

（4）气氛：为避免氧化的发生，一般采用惰性气体。

10、简要说明影响TG曲线的主要因素

答：

总的来说，分为以下三个方面的影响因素：

①仪器方面的影响因素：

1．气体的浮力与对流的影响：

随着温度的升高、试样周围的气体密度下降，气体对试样支持器及试样的浮力也在变小，于是出现表观增重现象。

对流是因为试样处于高温条件，而与之气流相通的天平却处在室温状态，必然产生对流的气动效应，使测定值出现起伏。

2．挥发物冷凝的影响：

试样分解产生的挥发物可能在热天平的低温区冷凝，影响失重的测定结果。

②操作条件方面的影响因素：

1. 升温速度：升温速度越快，温度滞后越大，Ti及Tf越高，反应温度区间也越宽。

2．气氛：气氛不同反应机理的不同。气氛与样品发生反应，则TG曲线形状受到影响。

3 灵敏度的影响：通常灵敏度越高，使用的试样重量就可以越少，中间产物的重量平台会更清晰，分辨率就越高。灵敏度对TG曲线的影响，相当于改变TG曲线的纵坐标刻度。

③样品方面的影响因素：

1．试样量的影响：样品量的多少，主要影响热传导和挥发性产物的扩散，从而影响TG曲线的形状。试样量少的测得结果比较好，TG曲线上反映热分解反应中间过程的平台很明显，分辨率较高。

2．样品粒度、形状和装填的影响：

样品的粒度不宜太大、装填的紧密程度适中为好。同批试验样品，每一样品的粒度和装填紧密程度要一致。

3．试样性质的影响

试样的导热性、反应热和比热对热重曲线都有影响。例如，吸热反应（总使试样温度降低）易使反应温区扩展，且表观反应温度（当热电偶测的是炉温时）总比理论温度高。

11、简要说明高分子透射电镜图像的衬度

答：高分子透射电镜图像的衬度主要是散射衬度，取决于样品各处参与成像的电子的电子数目的差别。电子数目越多，散射越厉害，透射电子就越少，从而图像就越暗。

A、样品越厚，图像越暗；

B、原子序数越大，图像越暗；

C、密度越大，图像越暗。

12、简要说明高分子扫描电镜图像的衬度

答：

13、写出4-甲基戊烯酮两种同分异构体的分子的结构简式，并指出当使用IR和UV两

种方法对下列两组样品进行鉴定时，试问哪种方法更适合？

答：

4-甲基戊烯酮两种同分异构体的分子的结构简式：

使用UV更合适，因为其中一个含有共轭双键，另一个没有。

14、芳香化合物C7H8O的IR谱图有下列波数的谱带3380、3040、2940、1460、690、

740cm-1；没有下列波数的谱带1736、2720、1380、1182cm-1。请判别该化合物可能的结构。

答：

C7H8O可能的结构式主要有以上四种；其IR谱图有下列波数的谱带3380、3040、2940、1460、690、740 cm-1，说明其结构中含有O-H(3380，O-H伸缩振动)，苯环（690、740，苯环上氢的面外弯曲），这样可排除第四种。没有1736谱带，说明没有C=O，同样可排除第四种。没有1182谱带（C-O伸缩）可排除第三种。没有1380（甲基的C-H面内弯曲）说明没有甲基，可排除第二种。综上所述，该化合物结构为第一种。

15、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丁二烯、聚碳酸酯四种聚合物在200-400nm的紫外区有吸

收吗？为什么？

答：

聚苯乙烯、聚碳酸酯有紫外吸光，聚乙烯、聚丁二烯没有紫外吸光。从他们的结构简式可以看出聚苯乙烯、聚碳酸酯结构中没有苯环；聚乙烯、聚丁二烯结构中并没有共轭双键。

16、常规NMR测试样品要配置为一定浓度的溶液，试问溶剂选择有哪些要求。

答：

（1）、不产生干扰试样的NMR信号；

（2）、较好的溶解性能；

（3）、不与试样发生化学反应，最常用的事氢化碳和氘代氯仿。

大题

4、指出以下红外光谱图归属于哪种常见的聚合物，写出其结构简式并指出其主要的吸收峰。

解：聚合物为聚酰胺（尼龙），结构简式：

1640，羰基；1550 N-H弯曲和C-N伸缩；3300 N-H伸缩；

5、试说明用X射线衍射(XRD)定性判断聚合物结晶与取向的方法。

答：

（1）、由照片判断：

非晶无取向：弥散环

非晶取向：赤道线上的弥散斑

结晶无取向：系列同心圆环（德拜环）

结晶取向：系列对称弧

结晶高度取向：对称斑点

（2）由衍射仪判断：

“宽隆峰”：为无定形；

“尖锐”峰：表明存在结晶或近晶，峰越尖锐则结晶越完善；

部分结晶为以上二者叠加。

6、化合物C7H16O3，根据１H NMR谱图推断其结构

答：

不饱和度：

所以，u=1+7+（-16）/2=0，可知结构中不含双键及环结构；

从峰的数目判断分子中氢的种类为3；

从积分线（峰面积）计算每种基团中氢的相对数目9:6:1，又从分子式可知，各基团中的实际数目即为：9,6,1；

偶合分裂关系看：体系存在两个自旋系统，δ 3.38的四重峰和δ1.37的三重峰是CH2与CH3相互偶合峰；又从CH2化学位移δ3.38可知，CH2可能与极性的O原子相连，由此可知，分子中含有—OCH2CH3;

从分子式得到剩余的原子为CH;

综上，可推断此分子的结构式为：

1 6

9

δ 5.30 δ 3.38

δ 1.37

7、化合物C10H12O2，根据1H NMR谱图推断其结构

答：

不饱和度：u==1+10+1/2(-12)=5

（1）δ 3.0 和δ 4.30三重峰，各两个H，应—CH2CH2—相互偶合；（2）δ 2.1单峰三个氢，—CH3单峰，结构中有氧原子，可能有：

（3）δ7.3芳环上氢，单峰烷基单取代

正确结构：

8、根据结晶硫酸铜(CuSO 4·5H 2O)的TG 曲线示意图推断其脱水反应机理。

45 78 100 118 212 248

温度(℃)

重量(m g )

W 0 W 1

W 2W 3

答：

结晶硫酸铜(CuSO 4·5H 2O)的脱水总反应式：

CuSO 4·5H 2O CuSO 4 + 5H 2O BC 为第一次失重，失重率=（W 0 –W 1）/ W 0 DE 为第二次失重，失重率=（W 1

-W 2）/ W 0

FG 为第三次失重，失重率=（W 2 - W 3）/ W 0 从TG 曲线可以看出：（W 0 –W 1）/ W 0 =（W 1 -W 2）

/ W

0 =2（W 2 - W 3）/ W 0

结论：结晶硫酸铜分为三次脱水 CuSO 4·5H 2O CuSO 4·3H 2O + 2H 2O 理论失重量14.4% CuSO 4·3H 2O CuSO 4·H 2O + 2H 2O

理论失重量14.4%

CuSO 4·H 2O CuSO 4 + H 2O

理论失重量7.2%

9、根据下列TG 曲线推断五种聚合物的热稳定性并简要说明其降解机理。

0 100 200 300 400 500 600 700 800

108

6420

W /m g

相同测试条件下得到的五种聚合物，即：聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚均苯四酰亚胺(PI)的TG 曲线。 条件：10mg, 5K/min, N 2。 答：

图中聚合物相对热稳定性顺序为：PI> PTFE> LDPE> PMMA>PVC

PVC 的热分解分为两个阶段，第一个阶段发生在200-300℃，主要分解产物是HCI ，主链形成共轭双键，出现一个平台。至420℃，发生主链断裂，开始第二次失重阶段。最后约10%的残余物的结构与碳相似，直至700℃也不会分解，又形成了第二个平台；LDPE 的降解主要是无规断链反应；PMMA 和PTFE 的降解是解聚；PTFE 热稳定性比LDPE 高的原因是由于F 原子取代了LDPE 分子链上的H 原子，从而分解温度提高；PI 分子中由于含有大量的芳环结构，所以具有很高的热稳定性，500℃以上才开始分解。

10、举例说明透射电镜中常见的聚合物制样技术。投影、染色、蚀刻 答：

（1）超薄切片：超薄切片机将大试样切成50nm 左右的薄试样。例如：聚四氟乙烯颗粒的超薄切片；

（2）投影：利用真空镀膜的方法把重金属以一定的角度沉淀在试样表面，以提高图像的衬度。

（3）染色：通常的聚合物又轻元素组成，在用厚度衬度成像时图像的反差很弱，通过染色处理后可改善。例如，用O S O 4染色SBS 嵌段共聚物；

（4）蚀刻：通过选择性的化学、物理或物化作用，加大聚合物试样的表面起伏程度，以提高图像衬度。例如，等规聚丙烯切片蚀刻后可提高图像衬度。

11、在DSC 谱图中怎样确定试样的熔点及玻璃化转变温度。

答：

熔点测定法目前采用ICTA推荐的方法：测出某—固体物质的熔融吸热峰，如上图所示，图中各点温度：点B是起始温度Ti，点G是外推起始温度Teo，即峰的前沿最大斜率处的切线与前基线延长线的交点处温度，通常把G点确定为熔点。

图中点A是开始偏离基线的点，把转变前和转变后的的基线延长，两线间的垂直距离ΔJ叫阶差，在1/2ΔJ处可以找到点C，从点C作切线与前基线延长线相交于点B。ICTA建议用点B的温度作为玻璃化转变温度Tg。