仪器分析原理（何金兰版）课后答案

U=｛（2n+2）＋ t－m｝/2 =｛（235+2）＋ 0－8｝/2 =2 3020 cm-1 ν=C－H 不饱和的化合物，含有双键，

2900 cm-1 νC－H 饱和。

1690 cm-1 νC=O 共轭的羰基，占有一个不饱和度，

1620 cm-1 νC=C 共轭双键，占有一个不饱和度，

从ε=104可以知道, 此跃迁是由π–π*产生的, 所以可能有如下结构：

CH2=CH－CO－CH2－CH3 或者 CH3－CH=CH－CO－CH3 用Woodward规则计算,

前者：母体基数 215nm 后者：母体基数 215nm α-烷基取代30 α-烷基取代31 12 计算值 215nm 计算值 227nm 所以该化合物为CH3－CH=CH－CO－CH3。

9 1,2-环戊二醇的CCl4稀溶液的红外光谱在3620 cm-1和3455 cm-1处各有一吸收峰，指

出该化合物是顺式结构还是反式结构？为什么？ 答： 该化合物应该是顺式结构。因为3620 cm-1的吸收是游离的OH伸缩振动，3455 cm-1

处是氢键的振动吸收向长波移动形成, 在CCl4稀溶液中只可能形成分子内氢键，而只有顺式结构才可能形成分子内氢键，如下图所示：

HOO

10 什么是瑞利散射和拉曼散射? 斯托克斯线和反斯托克斯线？什么是拉曼位移？

答： 瑞利散射是光子与物质分子弹性碰撞，在弹性碰撞过程中，没有能量的交换，光

子仅仅改变了传播的方向；拉曼散射是非弹性碰撞，散射光不仅改变了传播方向，而且光子的频率发生了变化。拉曼频率改变有两种情况：当散射光的频率比入射光的频率减小时，这种散射光的谱线称为斯托克斯线，当散射光的频率比入射光的频率高时，这种散射光的谱线称为反斯托克斯线；斯托克斯线或反斯托克斯线与入射光的频率之差Δν称为拉曼位移。

11 指出以下分子的振动方式哪些具有红外活性？哪些具有拉曼活性？或两者均有。

（1） O2的对称伸缩振动； （2） CO2的不对称伸缩振动； （3） H2O的弯曲振动； （4） C2H4的弯曲振动。

答：(1)无红外活性, 有拉曼活性 (因为有电子云的变化) ；(2)有红外活性，无拉曼活性；

(3) 有红外活性，有拉曼活性；(4)无红外活性，无拉曼活性；

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HOHOH

12 确定已烷和苯分子所有可能的振动峰数.

解：对线性分子来说，振动峰数M与原子个数N的关系为：M=3N-5

∴ 已烷分子的M=3N-5=3320-5=55

对非线性分子来说，振动峰数M与原子个数N的关系为：M=3N-6 ∴ 苯分子的M=3N-5=3312-6=30

第6章

1

下列原子核中哪些核无自旋角动量？

73Li，2He，

4126C，

199F，15P，

31168O，1，2O，14。 1H7N答： 4、12、168O均无自旋角动量，其他都有自旋角动量。? 2He6C

2 一个自旋量子数为5/2的核，它在磁场中有多少个能态？ 答： 核自旋角动量的状态数是由自旋量子数I决定，只能有2I+1个取向，所以，当I=5/2

时，它在磁场中有6个能态。

3 请计算在1.9806T的磁场中下列各核的共振频率：

1

H, 13C, 17C, 31P. 解： 根据公式(6.6) ν1

0?γ2πH0， H的磁旋比γ=2.675(T2s210)

γ2π1-1-18

∴H的共振频率ν0?H0

4

=2.678310831.9806/233.14(T-12s-12T) = 84.3MHz 同理： 13

C的磁旋比γ=0.672(T-12s-12108) ∴其共振频率为 31.6MHz 17-1-18

C的磁旋比γ=－0.363(T2s210) ∴其共振频率为 11.44 MHz 31

P的磁旋比γ=1.083(T-12s-12108) ∴其共振频率为 34.13 MHz 名词解释：

磁旋比，共振频率，耦合常数，化学位移，磁各向异性。

?aP答：磁旋比的定义为：??式中μα为总磁矩，P自旋角动量；

共振频率：当照射的电磁波频率与核磁矩自旋频率一致时，它们将吸收能量，产生核

能级跃迁，并产生相应的共振吸收信号，此频率称为共振频率。

耦合常数：自旋耦合产生的分裂峰之间的距离称为耦合常数J，单位是Hz。J的大小

表示耦合作用的强弱。耦合常数和化学位移不同，它不因外磁场变化而变化，外界条件(如溶剂、温度、浓度等)对它的影响很小。耦合常数和分子结构有关。 化学位移：分子中不同的1H核，由于所处的化学环境不同而具有不同的屏蔽常数，

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其核的自旋频率ν0 也不同，这种差异称为化学位移。

磁各向异性：是指分子置于外加磁场中时，分子中的电子运动所产生的感应磁场，使

分子所在的空间出现了去屏蔽区和屏蔽区。导致处在不同区域内的质子移向低场或高场。

5 自旋—自旋弛豫和自旋—晶体弛豫有何不同？

答： 自旋—自旋弛豫横向弛豫，发生在自旋核之间，在固体中，核与核之间结合紧密，

容易产生横向弛豫，横向弛豫过程中核磁的总能量保持不变。自旋一晶格弛豫又称为纵向弛豫，这类弛豫是高能态的核将能量转移给周围的分子(固体的晶格，自旋核总是处在周围的分子包围之中，一般将周围分子统称为晶格。纵向弛豫中，总的能量下降了。 6 使用60.0MHz的核磁共振仪，TMS的吸收与某化合物中某质子的频率差为80Hz，

如果使用40.0M Hz的核磁共振仪，它们之间的频率差为多少？这说明什么问题? 解： 根据公式(6.10) ??νx?νssν?106（ppm）首先求出δ=80/60=1.33（ppm）

若保持同样的距离，则Δν=δνs×10-6= 1.33340=53.2(Hz)。此数据说明, 核磁共振仪的

磁场强度愈大，核磁共振谱图就分的愈开，分辨率就愈高。 7 在如下化合物中，质子Ha和Hb中哪个具有比较大的δ值？

HClCHaHCHbBr

答：因为Cl的电负性比Br大，拉电子能力比Br大，所以Ha的δ值比Hb大。 8 预测丙酸的1H的精细核磁共振谱图。

OCH3CH2C答： 丙酸的结构式为

OH由结构可以预测丙酸的精细核磁共振谱图类似于

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乙醇的谱图(如图6.8所示)。一个单重峰为OH的峰，δ在10左右；一个四重峰为－

CH2－峰，它是由邻碳－CH3耦合引起的分裂峰；一个－CH3的三重峰，它是由邻碳－CH2耦合引起的分裂峰。

根据1H 的NMR谱图能鉴别下列两种异构体吗？

CH2CH3CNNCCHCCHCHCCN2CN

CH3

解：可以。两化合物的－CH3均为二重峰，前者二重峰的间距，即耦合常数大于后者。 某化合物的分子式为C10H13Cl，在NMR波谱中有三个单峰，化学位移δ分别为7.27，3.07和1.57。推测它的结构式。

解：它的结构式为：

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CH3CH2CCl11

解释下列化合物中所指出的质子为何有不同的δ值？

HCHaHOHa=7.72CH3Hb=7.40

Hb答： Ha和Hb是化学全同、非碳全同的质子，Ha只受一个邻碳自旋耦合和两个远程4J

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自旋耦合的影响；而Hb受到两个邻碳质子J自旋耦合的影响和两个远程J自旋耦合的影响。所以，它们有不同的δ值。 12 下图为乙酸乙酯的NMR谱，试解释各峰的归属。

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下图为乙酸异丙酯的NMR谱，试解释各峰的归属。

14 某化合物的分子式为C4H10O, 下图为其NMR谱。试推断其结构式。

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