习题与解答(2)

20 从以下红外数据来鉴定特定的二甲苯：

化合物A：吸收带在767和692 cm-1处,

-1

化合物B：吸收带在792 cm处, 化合物C：吸收带在742 cm-1处。

21 某化合物的分子式为C7H5NO，其红外光谱如11.28图所示，试推断其结构。

T%2.5 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 . . . . . . . . . . . . . ?.3100 80.. 60. 40. 20100151014521385161022427516862260液体薄膜

03500 2400 2000 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700cm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-1

图11.28习题21的红外光谱图

解：先根据分子式计算该化合物的不饱和度U： U=｛（2n+2）＋ t－m｝/2 =｛（2×7+2）＋ 1－5｝/2 =6 见《习题p80》

22 某化合物的分子式为C8H7N，熔点29.5℃，其红外光谱如11.29图所示，试推断其结

构。

T%2.5 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 . . . . . . . . . . . . . ?. 80.3030. 60. 40. 20100292014501508160722171177液体薄膜817-1

03500 2400 2000 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700cm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

图11.29习题22的红外光谱图

见《习题p81》

23 某化合物的分子式为C7H10O，经红外光谱测定有＞C=O, －CH3, －CH2－及

?257nm，试推断其结构。 ＞C=C＜。紫外光谱测定λEtOHmax

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第12章

1 试从仪器的工作原理、仪器结构和应用三方面对波长色散型和能量色散型X荧光光谱

仪进行比较。 答： 波长色散型X荧光光谱仪是基于晶体的衍射，将不同波长的X射线分别进行检

测。晶体与分光系统是仪器的核心，因此，仪器比较复杂；为消除高次X射线衍射干扰，仪器备有脉冲高度分析器。适合于实验室进行分析测定，可以检测原子序数大于4的元素。

能量色散型X荧光光谱仪是基于检测器的脉冲高度的大小进行甄别，仪器的核心

是多道脉冲分析器。仪器结构比较简单，采用γ-放射源作为激发源，仪器可小型化，

适宜于野外检测，可进行多元素同时测定，但轻元素的Kα不能分开，彼此有干扰。

2 从仪器结构比较多晶X射线衍射仪与四圆单晶X射线衍射仪的异同。

答： 多晶X射线衍射仪与四圆单晶X射线衍射仪均基于晶体衍射原理，多晶X射线衍

的特点是各种晶面的随机分布，因此只需要测角仪与样品检测器为θ～2θ联动，就可检测到晶体参数；而四圆单晶X射线衍射仪则需要样品台四园联动联动，调整单晶的各个晶面产生衍射，检测的目的不仅仅是获得晶体的各种晶体参数，主要是通过晶体衍射测定分子电子云密度分布，进而推断出分子的结构。

3 计算激发下列谱线所需的X射线管的最低管压和工作管压，括弧内的数据为该谱系的

吸收限波长。 (1) Ca的K谱系(0.3064nm)；(2)As的L? 谱线(0.9370nm)；(3)U的L?谱线(0.0592nm)；

(4)Mg的K谱系(0.0496nm)。

解： 最低管压所产生的连续X射线的波长应小于谱系的吸收限， 所以，最低管压为 V = hc/λ= 6.626×10-34×6.241×1018×3×1010/λ (1) Ca的K谱系的最低管压为

V = hc/λ = 6.626×10-34×6.241×1018×3×1010/0.3064×10-7 = 4.049kV

工作管压为 3× 4.049kV = 12.15 kV 其它省略。

4 以LiF(200)作为分光晶体，检测器从2?角10°扫描到145°，可测定的X射线光谱波

长范围为多少？镁是否能被检测(镁的Kα 9.889?)？ 解： LiF(200)的面间距的2d为0.4027，

∴ λ10 = 2dSin10°/2 = 0.4027×Sin5°=0.035nm

λ145 = 2dSin145°/2 = 0.4027×Sin72.5°=0.383nm

镁的Kα 9.889?大于可测定波长范围（0.383nm～0.035nm），所以不能被检测。

5 欲测定SiK?7.216A°，应选择什么分光晶体？

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解：∵λ/2=︱dsinθ︱≤1，即λ≤2d λ=7.216?=0.712nm，即2d≥0.712。

查表12.1可知宜采用PET(002)或EDDT(020) 分光晶体。

6 比较几种X射线检测器的工作原理和应用范围。

答： 正比计数器是基于气体电离形成脉冲放电，脉冲高度正比于入射的X射线的能量，

适合于监测波长大于0.2nm的X射线。

闪烁计数器是NaI(Tl)晶体吸收X射线产生可见光子(闪烁)。光子数通过光电倍增管进行监测。光电倍增管输出的脉冲高度正比入射的X射线的能量, 适合于检测波长小于0.2nmX射线。

半导体计数器是基于形成电子-空穴对形成电脉冲。它的最大优点能量分辨率好。前两者适合波长色散型荧光X射线仪。半导体计数器适合于能量色散型荧光X射线仪。

7 X射线检测的测量单位是什么？如何计算出峰值测量的标准差？

答：X射线的强度通常用计数率(单位时间入射X射线光子的数量) 来表示。常用的检测器有：正比计数器、闪烁计数器和半导体计数器。

脉冲高度分析器将计数器的脉冲进一步放大，并进行计数率测定，从而计算出峰值测量的标准差。

8 用CuK?1.542 ?为光源，多晶衍射法测定其晶体物质的的衍射峰的2?角分别为 31.69°，45.59°，56.45°，计算对应于该晶体的面间距。 解：dρ=λ/2sinθ

∴ d1=0.1542/2sin15.85? =0.0771×0.2731=0.021 nm

d2=0.1542/2sin22.80? =0.0771×0.3875=0.030 nm

d3=0.1542/2sin28.23? =0.0771×0.4730=0.036 nm

9 如何利用粉末衍射PDF卡片进行定性相分拆？

答： 第一步获得粉末衍射图谱,计算出各衍射峰的相对强度I和晶体的面间距d, 编成

I-d表。按“强、次强”搭配，检索PDF卡片。应考虑I相对强度的波动和d的测量精度的影响。成功地检索出PDF后，将实验数据和卡片的标准数据进行比较，对物相进行确定。

对多种晶体物质组成的样品，定性按“强-次强”搭配尝试先找出一物相，然后，将该物相的I-d数据标记出来，对剩余的衍射线重新搭配“强、次强”。进行检索。直到所有的衍射谱线得到解释。

10 叙述多晶衍射定量分析的基本思路。

答： 多晶衍射定量分析的三个方法——外标、内标和自标法。均基于衍射线的强度正

比于物相的含量（百分数）。外标法是以纯的物相为标准，分别测标准和试样的衍射

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强度。而内标法则将标相加入到标样中，分别测定试样的标准物相和待测物相的衍射强度。自标法则是以试样中的某一组分为标准，分别测定各物相的衍射强度，进行定量计算时，还需通过一定样品获得相关常数。

11 简述单晶衍射分析的基本思路及其在结构分析中的作用。

答：单晶衍射分析是晶体的衍射检测，确定晶体分子的电子云的密度分布。进而推断出分

子的结构（构型和构象）

12 在测量光电子动能时, 气体、固体样品有没有区别？

答：有区别。对于气态样品，在测量光电子动能时，可将真空能级（电子不受原子核的吸引）作为参比能级，所以电子的结合能就是真空能级和电子能级的能量之差。对于固体样品来说，必须选用费米能级为参比能级。即固体样品中某轨道电子的结合能，是其跃迁到费米能级所需要的能量。那么，固体样品由费米能级变到真空静止电子还需要一定的能量。

13 简述电子能谱仪的基本结构及其主要部件的工作原理。 答：省略。

14 比较X射线光电子能谱法、紫外光电子能谱法和俄歇电子能谱法在应用方面的特点。 答：省略。

第13章

1 核磁共振波谱仪中的场频锁定系统是指什么？

答：场频锁定系统是消除温度波动等环境的影响，保证磁场的稳定性至少要达到10-9数量级，以保证核磁共振波谱法中测量化学位移的精度达到10-8数量级。是一种参比核连续地以对应于磁场的共振极大的频率照射和监控，通过反馈线路保证场频比(B/ν) 不变而控制磁场。锁定系统有外锁定系统(以样品池外某一种核作参比) 和内锁定系统(以样品池内某一种核作参比) 来进行场频锁定，一般能将磁场漂移控制在10-9和10-10数量级。

2 简述核磁共振波谱仪射频检测的基本原理。 答：省略。

3 简述连续波核磁共振波谱仪与傅里叶变换核磁共振波谱仪的仪器结构的基本差别。 答：连续波NMR仪采用单频发射和接收方式，通过逐一扫描所选激发核，产生共振吸收，从而获得NMR谱图。而傅里叶变换NMR仪以适当频率宽度的射频脉冲作为“多道发射机”，使所选的核同时被激发到高能态。这些高能态的核经过一段时间后又重新返回到基态，检测系统将这一过程产生的感应电流记录下来，得到核的多条谱线混合的自由感应衰减信号，即时间域函数。自由感应衰减信号经过傅里叶快速变换后，就可获得频域上的波谱图，即常见的核磁共振波谱图。

4 图13.6为对氯苯乙醚的1H NMR图谱，就说明各峰的归属及其理由。

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