红外吸收光谱法习题

一、填空题

1、一般将多原子分子的振动类型分为 振动和 振动,前者又可分为 振动和 反对称伸缩 振动,后者可分为 和 。

2、红外光区在可见光区和微波光区之间,习惯上又将其分为三个区: 、

和 ,其中 的应用最广。

3、红外光谱法主要研究振动中有 变化的化合物，因此 和 等外,几乎所有的化合物在红外光区均有吸收。

4、在红外光谱中,将基团在振动过程中有 变化的称为 ,相反则称为 。一般来说,前者在红外光谱图上 。

5、红外分光光度计的光源主要有 和 。

6、基团一OH、一NH；==CH；一CH的伸缩振动频率范围分别出现在 cm-1, cm-1, cm-1。

7、基团一C≡C、一C≡N ；—C=O；一C=N 一C=C—的伸缩振动频率范围分别出现在 cm-1, cm-1, cm-1。

8、 区域的峰是由伸缩振动产生的，基团的特征吸收一般位于此范围,它是鉴最有价值的区域，称为 区； 区域中,当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的不同,犹如人的 一样,故称为 。

二、选择题

1、二氧化碳分子的平动、转动和振动自由度的数目分别 （ ）

A. 3，2，4 B. 2，3，4 C. 3，4，2 D. 4，2，3

2．乙炔分子的平动、转动和振动自由度的数目分别为 （ ）

A. 2，3，3 B. 3，2，8 C. 3，2，7 D. 2，3，7

3、二氧化碳的基频振动形式如下 （ ）

（1）对称伸缩 O==C==O （2）反对称伸缩 O==C==O

← → ← ←

（3）x，y平面弯曲 ↑O==C==O ↑ （4）x，z平面弯曲 ↑O==C==O ↑

↓ ↓

指出哪几个振动形式是非红外活性的？

A .（1），（3） B.（2） C.（3） D. (1)

4、下列数据中,哪一组数据所涉及的红外光谱区能够包括CH3CH2COH的吸收带?（ ）

A. 3000—2700cm-1，1675—1500cm-1，1475—1300cm一1。

B. 3300—3010cm-1，1675—1500cm-1, 1475—1300cm-1。

C. 3300—3010cm-1, 1900—1650cm-l，1000——650cm-1。

D. 3000—2700cm-1, 1900—1650cm-1, 1475——1300cm-1。

5、下图是只含碳、氢、氧的有机化合物的红外光谱，根据此图指出该化合物为哪一类？（ ）

A．酚 B．含羰基 C．醇 D．烷烃

6、碳基化合物RCOR‘（1）， RCOCl（2），RCOCH（3）, RCOF（4）中, C==O伸缩振动频率出现最高者为（ ）

A．（1） B．（2） C．（3） D．（4）

7、在醇类化合物中, O—H伸缩振动频率随溶液浓度的增加，向低波数方向位移的原因是（ ）

A．溶液极性变大 B．形成分子间氢键随之加强

C．诱导效应随之变大 D．易产生振动偶合

8、傅里叶变换红外分光光度计的色散元件是式 （ ）

A．玻璃棱镜 B．石英棱镜 C． 卤化盐棱镜 D．迈克尔逊干涉仪

三、计算题

1、计算分子式为C7H7NO的不饱和度。

2、计算分子式为C6H6NCl的不饱和度。

3、羧基（－COOH）中C＝O、C－O、O－H等键的力常数分别为12.1N.cm-1、7.12N.cm-1和5.80N.cm-1，若不考虑相互影响，计算：

（1）各基团的伸缩振动频率；

（2）基频峰的波长与波数；

（3）比较ν（O－H）与ν（C－O），ν（C＝O）与ν（C－O），说明键力常数与折合原子质量对伸缩振动频率的影响。

4、已知CHCl3中C－H键和C－Cl的伸缩振动分别发生在3030cm-1与758cm-1。

（1）试计算CDCl3中C－H键的伸缩振动发生的位置；

（2）试计算CHBr3中C－Br键的伸缩振动频率。

（假设CHCl3与CDCl3的键力常数K相同，C－Br键与C－Cl的键力常数K相同）

四、问答题

1、分别在95％乙醇溶液和正己烷中测定2－戌酮的红外吸收光谱。预计在哪种溶剂中C＝O的吸收峰出现在高频区？为什么？

2、不考虑其它因素条件的影响，试指出酸，醛，酯，酰氯和酰胺类化合物中，出现C＝O伸缩振动频率的大小顺序。

3、在乙酰乙酸乙酯的红外光谱图中，除了发现1738，1717有吸收峰外，在1650和3000也出现吸收峰。试指出出现后两个吸收峰的原因。

4、欲测定某一微细粉末的红外光谱，试说明选用什么样的试样制备方法？为什么？

习题解答

一．填空题

1．一般将多原子分子的振动类型分为 伸缩 振动和 变形 振动,前者又可分为 对称伸缩 振动和 反对称伸缩 振动,后者可分为 面内剪式振动(δ)、面内摇摆振动(ρ) 和 面外摇摆振动(ω)、面外扭曲振动(τ) 。

2．红外光区在可见光区和微波光区之间,习惯上又将其分为三个区: 远红外区，中红外区 和 近红外区 ,其中 中红外区 的应用最广。

3．红外光谱法主要研究振动中有 偶极矩 变化的化合物，因此，除了单原子 和同核分子 等外,几乎所有的化合物在红外光区均有吸收。

4．在红外光谱中,将基团在振动过程中有 偶极矩 变化的称为 红外活性 ,相反则

称为 红外非活性的 。一般来说,前者在红外光谱图上 出现吸收峰 。

5．红外分光光度计的光源主要有 能斯特灯 和 硅碳棒 。

6．基团一OH、一NH；==CH；一CH的伸缩振动频率范围分别出现在 3750—3000 cm-1, 3300—3000 cm-1, 3000—2700 cm-1。

7．基团一C≡C、一C≡N ；—C==O；一C＝N， 一C＝C—的伸缩振动频率范围分别出现在 2400—2100 cm-1, 19000—1650 cm-1, 1650—1500 cm-1。

8．4000—1300 cm-1 区域的峰是由伸缩振动产生的，基团的特征吸收一般位于此范围,它是鉴最有价值的区域，称为 官能团 区；1300—600 cm-1 区域中,当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的不同,犹如人的 指纹 一样,故称为 指纹区 。

二、选择题

1．二氧化碳分子的平动、转动和振动自由度的数目分别 （A）

A. 3，2，4 B. 2，3，4 C. 3，4，2 D. 4，2，3

2．乙炔分子的平动、转动和振动自由度的数目分别为 （C）

A. 2，3，3 B. 3，2，8 C. 3，2，7 D. 2，3，7

3．二氧化碳的基频振动形式如下 （D）

（1）对称伸缩 O==C==O （2）反对称伸缩 O==C==O

← → ← ←

（3）x，y平面弯曲 ↑O==C==O ↑ （4）x，z平面弯曲 ↑O==C==O ↑

↓ ↓

指出哪几个振动形式是非红外活性的？

A .（1），（3） B.（2） C.（3） D. (1)

4．下列数据中,哪一组数据所涉及的红外光谱区能够包括CH3CH2COH的吸收带?（D）

A. 3000—2700cm-1，1675—1500cm-1，1475—1300cm一1。

B. 3300—3010cm-1，1675—1500cm-1, 1475—1300cm-1。

C. 3300—3010cm-1, 1900—1650cm-l，1000——650cm-1。

D. 3000—2700cm-1, 1900—1650cm-1, 1475——1300cm-1。

1900—1650cm-1为 C==O伸缩振动，3000—2700cm-1为饱和碳氢C—H伸缩振动（不饱和的其频率高于3000 cm-1），1475——1300cm-1为C—H变形振动（如—CH3约在1380—1460cm-1）。

5．下图是只含碳、氢、氧的有机化合物的红外光谱，根据此图指出该化合物为哪一类？（B）

A．酚 B．含羰基 C．醇 D．烷烃

6．碳基化合物RCOR‘（1）， RCOCl（2），RCOCH（3）, RCOF（4）中, C==O伸缩振动频率出现最高者为（D）

A．（1） B．（2） C．（3） D．（4）

7．在醇类化合物中, O—H伸缩振动频率随溶液浓度的增加，向低波数方向位移的原因是（B）

A．溶液极性变大 B．形成分子间氢键随之加强

C．诱导效应随之变大 D．易产生振动偶合

8．傅里叶变换红外分光光度计的色散元件是式 （D）

A．玻璃棱镜 B．石英棱镜 C． 卤化盐棱镜 D．迈克尔逊干涉仪

三、计算题

1、计算分子式为C7H7NO的不饱和度。

2、计算分子式为C6H6NCl的不饱和度。

3、羧基（－COOH）中C＝O、C－O、O－H等键的力常数分别为12.1N.cm-1、7.12N.cm-1和5.80N.cm-1，若不考虑相互影响，计算：

（1）各基团的伸缩振动频率；

（2）基频峰的波长与波数；

（3）比较ν（O－H）与ν（C－O），ν（C＝O）与ν（C－O），说明键力常数与折合原子质量对伸缩振动频率的影响。

解：Ar（H）=1.00794，Ar（O）=15.9994，Ar（C）=12.0107

4、已知CHCl3中C－H键和C－Cl的伸缩振动分别发生在3030cm-1与758cm-1。

（1）试计算CDCl3中C－H键的伸缩振动发生的位置；

（2）试计算CHBr3中C－Br键的伸缩振动频率。

（假设CHCl3与CDCl3的键力常数K相同，C－Br键与C－Cl的键力常数K相同）

解：（1）

（2）

四、简答题

1、分别在95％乙醇溶液和正己烷中测定2－戌酮的红外吸收光谱。预计在哪种溶剂中C＝O的吸收峰出现在高频区？为什么？

答：正己烷溶剂中C＝O的吸收峰出现在高频区，在95％乙醇溶液C＝O的吸收峰出现在低频区。

原因在乙醇溶液中由于C＝O与乙醇中的－OH之间易形成氢键，使C＝O的双键特征性降低，键的力常数减小，吸收峰向低波数方向移动。

2、不考虑其它因素条件的影响，试指出酸，醛，酯，酰氯和酰胺类化合物中，出现C＝O伸缩振动频率的大小顺序。

答：酰氯， 酸，酯，醛，酰胺。

3、在乙酰乙酸乙酯的红外光谱图中，除了发现1738，1717有吸收峰外，在1650和3000也出现吸收峰。试指出出现后两个吸收峰的。

答：试样中存在乙酰乙酸乙酯的烯醇式异构体。

因此在 IR 谱图上，除了出现 (C=C)吸收带外，还应出现 (OH)和 (C=O)吸收，

(C=O)吸收带出现在 1650 cm-1，(OH) 吸收带在生成氢键时，可移至3000 cm-1。

4、欲测定某一微细粉末的红外光谱，试说明选用什么样的试样制备方法？为什么？

答：固体研磨法（用KBr作稀释剂）

红外吸收光谱法习题

一、填空题

1. 在分子的红外光谱实验中,并非每一种振动都能产生一种红外吸收带,常常是实际吸收带比预期的要少得多。其原因是(1)_______; (2)________; (3)_______; (4)______。

2.乳化剂OP-10的化学名称为:烷基酚聚氧乙烯醚,

化学式:

IR谱图中标记峰的归属:a_____, b____, c______, d____。

3.化合物 的红外光谱图的主要振动吸收带应为:

(1)3500～3100 cm-1处,有 ___________________振动吸收峰

(2)3000～2700 cm-1处,有 ___________________振动吸收峰

(3)1900～1650 cm-1处,有 ___________________振动吸收峰

(4)1475～1300 cm-1处,有 ___________________振动吸收峰

4.在苯的红外吸收光谱图中

(1) 3300～3000cm-1处,由________________________振动引起的吸收峰

(2) 1675～1400cm-1处,由________________________振动引起的吸收峰

(3) 1000～650cm-1处,由________________________振动引起的吸收峰

二、选择题

1. Cl2分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为 ( )

(1) 0 (2) 1 (3) 2 (4) 3

2.下列关于分子振动的红外活性的叙述中正确的是 ( )

(1)凡极性分子的各种振动都是红外活性的,非极性分子的各种振动都不是红外活性的

(2)极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的

(3)分子的偶极矩在振动时周期地变化,即为红外活性振动

(4)分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化,必为红外活性振动,反之则不是

4.用红外吸收光谱法测定有机物结构时,试样应该是 ( )

(1)单质 (2)纯物质 (3)混合物 (4)任何试样

5.以下四种气体不吸收红外光的是 ( )

(1)H2O (2)CO2 (3)HCl (4)N2

6.红外光谱法,试样状态可以是 ( )

(1)气体状态 (2)固体状态 (3)固体,液体状态 (4)气体,液体,固体状态都可以在含羰基的

7.分子中增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带 ( )

(1)向高波数方向移动 (2)向低波数方向移动 (3)不移动 (4)稍有振动

8.红外吸收光谱的产生是由于 ( )

(1)分子外层电子、振动、转动能级的跃迁 (2)原子外层电子、振动、转动能级的跃迁

(3)分子振动-转动能级的跃迁 (4)分子外层电子的能级跃迁

9.色散型红外分光光度计检测器多用 ( )

(1)电子倍增器 (2)光电倍增管 (3)高真空热电偶 (4)无线电线圈

10.一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( )

(1)玻璃 (2)石英 (3)卤化物晶体 (4)有机玻璃

11.一个含氧化合物的红外光谱图在3600～3200cm-1有吸收峰,下列化合物最可能的是（ )

(1) CH3－CHO (2) CH3－CO-CH3 (3) CH3－CHOH-CH3 (4) CH3－O-CH2-CH3

12.若C=C键的力常数是1.0×10N/cm,则该键的振动频率是(mC=C=1.0×10-23g) ( )

(1)10.2×1013HZ (2) 7.7×1013HZ (3) 5.1×1013HZ (4) 2.6×1013HZ

三、问答题

1.邻硝基苯酚 在1.0mol/L溶液与0.5mol/L溶液中OH伸缩振动频率发生什么变化?为什么?

2.简单说明下列化合物的红外吸收光谱有何不同?

A. CH3-COO-CO-CH3

B. CH3-COO-CH3

C. CH3-CO-N(CH3)2

3.某化合物的红外谱图如下。试推测该化合物是否含有羰基 (C＝O)，苯环及双键(＝C＝C＝)？为什么？

红外吸收光谱法习题参考答案

一、填空题

1.某些振动方式不产生偶极矩的变化，是非红外活性的；

由于分子的对称性，某些振动方式是简并的；

某些振动频率十分接近，不能被仪器分辨；

某些振动吸收能量太小，信号很弱，不能被仪器检出。

2. a峰为nOH，b峰为nCH，c峰为nC＝C，d峰为nC－O－C。

3. N-H伸缩 C-H伸缩 C=O伸缩 C-H弯曲

4. Ar-H伸缩 C=C伸缩(苯的骨架) Ar-H弯曲

二、选择题

1. (1) 2.(3) 3.(2) 4.(2) 5 (4) 6.4) 7.(2) 8. (3) 9.(3) 10.(3) 11 (3) 12. (3)

三、问答题

1. 不变化，邻硝基苯酚在上述两个浓度溶液中都生成了分子内氢键,分子内氢键不受溶液浓度的影响.

2.[答](1) A在1900～1650cm-1有两个C=O伸缩振动吸收峰(振动的偶合)

B, C在1900～1650cm-1只有一个C=O伸缩振动吸收峰

(2) B的C=O吸收峰在波数高的位置

C则在波数相对较低的位置

3.[答]1745 cm-1有强吸收峰，说明有羰基 ( C = O )

3000～ 3100 cm-1，1600 cm-1，1500 cm-1 无吸收，说明不含苯环

3000～ 3100 cm-1无吸收，说明不含双键 ( = C = C = )。

四、计算题

1.[答]

1 k

σ=───(────)1/2

2pc m

波数之比为 (k)1/2之比

σ(单) :σ(双) :σ(三) = (k1)1/2 : (k2)1/2 : (k3)1/2

1200 : 1667 : 2260 = (k1)1/2 : (k2)1/2 : (k3)1/2

k1 : k2 : k3 = 1.0 : 1.91 : 3.6

2.[答] σ=1/(2pc)(k/m)1/2 ,σ =1307(k/m)1/2

m (C=O) =6.86 m (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

3.[答]∵σ (cm-1) = 1307(k/m)1/2

而 σ(cm-1) = 104/l， O-H的折合质量m = 16/(1+16) = 0.9412

104/l = 1307(k/m)1/2

k = (104/1307×2.77)2×0.9412 = 7.18 N/cm

红外吸收光谱法习题