《谱学导论》各章习题+参考答案

第一章习题1.127I35Cl的转动常数是0.1142cm-1，计算ICl的键长。2.12C16O2的转动常数是0.39021cm-1。计算分子的键长。3.已知14N16O的键长是115pm。计算该分子23J跃迁的纯转动光谱的频率。4.计算12C16O分子12J纯转动跃迁的频率。已知分子的键长是112.81pm。5.已知35Cl19F转动常数是1.033cm-1，计算分子的转动惯量和键长。6.下列那些分子有纯转动光谱？H2、HCl、CH4、CH3Cl。7.下列那些分子有红外吸收光谱？O2、CCl3-CCl3、HF、CO2。8.35Cl2的振动基频是564.9cm-1，计算分子化学键的力常数。9.79Br81Br振动基频是323.2cm-1。计算分子化学键的力常数。10.拉曼光谱的入射频率是20487cm-1，计算O2分子02J的Stokes线的波数。11.拉曼光谱的入射频率是20623cm-1，计算N2分子24J的Stokes线的波数。12.实验测定得到H2和D2在入射波长为488.0nm的激光照射下的大拉曼位移分别是612.1nm和571.4nm。计算他们的力常数并说明力常数变化不大的原因。13.对下列点群，写出给定直积表示的特征标，并约化成不可约表示的直和：（1）C2h点群：guBA（2）C4v点群：EBA2214.求积分dFjiˆ不等于零时，Fˆ应该属于那些不可约表示？（1）D3点群：2Ai，Ej（2）C2v点群：2Ai，2Bj15.画出乙炔分子所有可能的简正振动方式，并指出哪些是有红外活性的，哪些没有？16.写出下列分子的基态和第一激发态的电子谱项，并根据选律判断，哪些跃迁是允许的，哪些是禁阻的？（1）H2；（2）LiH；（3）N217.HCl分子的光谱学解离能eD=5.33eV，7.2989~cm-1，~e=52.05cm-1。估算HCl分子和DCl分子的热力学解离能0D。18.对N2分子，01v，02和03跃迁的频率分别是2345.15、4661.40和6983.73cm-1。计算~和e。19.CF3I是对称陀螺，其中BAII。已知BI=0.05081cm-1，CI=0.1910cm-1。计算J=0和J=1时转动能量的数值及4条最低的微波吸收频率。20.什么叫做光度分析法？光度分析法的定量基础是什么？光度分析中常用的定量分析法是什么方法？21.称取相对分子质量为160的某化合物5.0mg，溶于100ml环已烷中，用1cm吸收池在270nm处测得吸光度为0.573，求该化合的摩尔吸光系数。22.称量抗坏血酸50.0mg，溶于100ml、0.0055mol·l-1的H2SO4溶液中，移取2.00ml该溶液，置于1cm的吸收池中，于246nm处测得吸光度为0.551，已知吸收系数a=565ml·g-1·cm-1，试计算该抗坏血酸的质量分数。23.已知一麻醉品在人体内的代谢产物，在270nm处几乎没有吸收，而在345nm处，其摩尔吸光系数为4.6×103l·mol-1·cm-1。如果用1.00×10-2mol·l-1的该麻醉品标准溶液进行测量，吸收池为1cm，则在270nm处其吸光度为0.400，而在345nm时，其吸光度为0.010。现取一病人尿样10ml稀释至100ml，尿中含有该麻醉品及其代谢产物，将它们萃取出来后，同样以1cm吸收池在270nm处测得A=0.325，在345nm处测得A=0.720。试计算，在这100ml尿样中所含的麻醉品及其代谢产物的物质的量的浓度各为多少？24.现有一升含未知量化合物C11H14O2的乙醇溶液，如用1cm吸收池，在其最大吸收处测得吸光度为0.520。如再称取C11H14O2纯物质0.258mg溶于该乙醇溶液中后，在相同条件下重新进行测量，测得吸光度为0.700，试求原来乙醇溶液中的C11H14O2的浓度。（假定第一次测量时损失的溶液的量可忽略不计）第一章习题答案1．116.21pm2．112.8pm3．2.0471011s-14．31691011s-15．162.8pm6．HClCH3Cl7．HFCO28．329.5Nm-19．245.9Nm-110．20478cm-111．20602cm-113．（1）Bu(2)E14．（1）E(2)B116．(1)g1、u1；(2)1、1；(3)g1、g117．5.15eV5.20eV18．2374.05cm-1,6.08710-321．1.83×103L·mol-1·cm-122.97.5%23.8.10×10-3mol·L-1；1.59×10-4mol·L-124．0.745mg/L第二章习题1.何谓红外吸收光谱？它是如何得到的？2.简述色散型红外光谱仪的工作原理。3.与色散型红外光谱仪相比，傅立叶红外光谱仪有哪些优点？4.压片法制取固体红外样品时，为什么其颗粒要磨细至小于红外辐射的短波长？5.测试条件对红外光谱有哪些影响？6.根据所给红外光谱图给出化合物C8H10O的一个或几个结构式：7.根据所给红外光谱图给出化合物C8H6的一个或几个结构式：8.根据所给红外光谱图给出化合物C3H6O2的一个或几个结构式：9.根据所给红外光谱图给出化合物C2H5NO的一个或几个结构式：10.根据所给红外光谱图给出化合物C3H3N的一个或几个结构式：11.根据所给红外光谱图给出化合物C9H12的一个或几个结构式：12.根据所给红外光谱图给出化合物C9H12的一个或几个结构式：13.根据所给红外光谱图给出化合物C4H8O的一个或几个结构式：14.请将列出的化合物名称与适当的红外光谱相对应，在每一光谱中识别其特征谱带。(1)1-辛烯；(2)二苯基乙炔；(3)异丁胺；(4)丁酰胺；(5)乙酸正丁酯(6)苯甲醛；(7)4-羟基-4-甲基-2-戊酮；(8)间甲基苯甲酸（A）：(B)：(C)：(D)：(E)：(F)：(G)：(H)：第二章习题答案6．7．CH3CH2COOH8．C6H5－C≡CH或9．OCH3CH3C≡CHCH3CONH210．CH2=CH－CN11．12．13．14．(A):(2)二苯基乙炔；(B):(1)1-辛烯；(C):(5)乙酸正丁酯；(D):(4)丁酰胺(E):(3)异丁胺；(F):(6)苯甲醛；(G):(8)间甲基苯甲酸；(H):(7)4-羟基-4-甲基-2-戊酮第三章习题1.何谓紫外和可见光谱？它是如何得到的？2.简述紫外和可见光谱仪的主要组成。3.双光束分光光度计与单光束分光光度计有什么不同？4.紫外及可见光谱有哪几种谱带系？产生的原因是什么？有些什么特点？5.测试条件对紫外及可见光谱有哪些影响？CHCH3CH3H3CCH2CH3CHH3CH3CCHO6.如何区别紫外光谱中的π→π*和n→π*跃迁？7.何谓生色团和助色团？为什么说紫外光谱基本上是分子中生色团和助色团的特性？8.在有机化合物的鉴定与结构分析上，紫外光谱能提供哪些信息？有什么应用？9.何谓电荷转移吸收带？有哪些类型？10．何谓配位体场吸收带？在结构分析中有什么应用？11．试比较荧光光谱仪与紫外分光光度计在结构上的相同与不相同处。12．影响分子发光的因素有哪些？13．荧光光谱有哪些主要应用？14．根据伍德瓦特规则计算下列化合物的紫外最大吸收波长λmax。O(1)O(2)O(3)15．计算下列化合物的紫外最大吸收波长λmax。(1)C2H5(2)CH3CH3COOCH3CH3CH3(3)16．根据斯科特规则计算下列化合物的紫外最大吸收波长λmax。COCH3Br(1)(2)OCH3(3)NH2COCH3NO217．紫罗兰酮有两种异构体，α-异构体的吸收峰在228nm（ε=14000）。而β-异构体的吸收峰在296nm（ε=11000）。试指出这两种异构体分别属于下列结构中的哪一种？CH=CHCOCH3CH=CHCOCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3(1)(2)18．分析下面两种化合物在紫外-可见光谱上可能有的差异。19．已知（CH3）3N在227nm处有一吸收峰（ε=900L·mol1·cm1）,如将该化合物溶于H2SO4中，然后再去测量，原来吸收峰会有什么变化？为什么？20．已知肉桂酸（C6H5CH=CHCOOH）有顺、反两种异构体，现测得肉桂酸的两个化合物的紫外最大吸收波长分别为295nm和280nm，试确定这两个化合物的结构。第三章习题答案14．（1）227nm(2)242nm(3)242nmO(1)(2))CH3-C-CH2-CH2-C-CH3OOCH3-CH2-C-C-CH2-CH3O15．(1)308nm(2)237nm(3)303nm16．(1)263nm(2)253nm(3)375nm17.(1)β-紫罗兰酮（2）α-紫罗兰酮18．(1)与丙酮相似，在270nm处有吸收（2）有共轭双键，在400nm处有吸收19．吸附峰消失，因为在酸溶液中N原子上的电子会失去20．由于顺式有影响共轭，前者为反式，后者为顺式第四章习题1.简述物质磁性的分类及其产生的原因。2.简述核磁共振的基本原理。3.核磁共振可分为哪几种？（以样品被测试时的状态分类），它们的主要区别是什么？4.1H,2H,12C,13C,14N,15N哪些核可以进行核磁共振实验？哪些不可以？为什么？5.1H，13C的旋磁比分别是26.753和6.728；当磁场强度分别为7.0463特斯拉和11.7440特斯拉时，1H和13C的共振频率是多少？6.什么叫化学位移?简述影响化学位移的因素。7.某化合物在300MHz谱仪上的1HNMR谱线由下列三条谱线组成，它们的化学位移值分别是0.3ppm,1.5ppm和7.3ppm，在500MHz谱仪上的它们化学位移是多少？用频率（赫兹Hz）来表示其值分别是多少？8.判断下列化合物1H化学位移的大小顺序，并说明理由：CH3Cl,CH3I,CH3Br,CH3F。9.(1)计算CH3CH2F;CH3CH2OH;CH3CH2COOH;CH3CH2CN中CH2的值。（2）计算C=CFFFH;C=COCH3ClHC=CClClFH;C=CFClClH;中烯氢的值。10.试比较下述化合物中Ha和Hb的化学位移大小，并说明理由。HaOH和HbCHO11.在常规13C谱中，能见到13C—13C的耦合吗？为什么？12.简述在13C谱中，宽带去耦合和反门控去耦的区别，简述它们的主要用途。13.试说出下面化合物的常规13CNMR谱中有几条谱线？并指出它们的大概化学位移值。CH3CH2OCOCOOCH2CH314.根据下面化合物的结构，在右面它的1HNMR图谱中表明各峰对应的质子。HOCOOCH2CH315.化合物C5H5NO的1HNMR和13CNMR谱图如下，且该化合物经红外证实有CHO结构，试写出其结构式。16.化合物C6H10O的1HNMR和13CNMR谱图如下，试给出其结构式。17．产生电子顺磁共振的条件是什么？18．g因子在电子顺磁共振中有什么意义？如果说g因子是表示磁场共振的位置，那么共振磁场数值变了，g因子的数值也就变了。这种说法是否准确？为什么？19．试述超精细谱线产生的原因，并判断•CH3自由基的ESR谱线的数目和各谱线间的强度比。如果其超精细分裂常值a=25G，请画出其谱图的大致形状。20.测得DPPH苯溶液的ESR谱图是由五条线组成，其强度比为1:2:3:2:1，根据它的结构（见4.7.3节的分子结构式），试解释之。21.在某些实验中，如有机合成、催化反应、电极反应、或高分子材料的加工或受辐射时，可能会产生自由基，请设计一个鉴定其存在的实验方案。22.试比较NMR和ESR现代分析方法的异同。（提示：从研究对象、实验条件和方法，以及应用范围等方面考虑）。第四章习题答案4．1H、13C、15N可以;2H、12C、14N不可以。5．1H：300MHz、500MHz。13C：75.432MHz、125.721MHz。7．150Hz，750Hz，3650Hz