2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——有機物分析技術(shù)及其應(yīng)用研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在1HNMR譜中，化學(xué)位移主要取決于（）。A.核外電子云密度B.分子對稱性C.質(zhì)子間的自旋裂分D.化學(xué)位移和偶合裂分2.下列哪種紅外吸收光譜區(qū)域通常不包含官能團(tuán)的特征吸收峰？（）A.4000-2500cm?1B.2500-1500cm?1C.1500-400cm?1D.1000-400cm?13.在有機物分子量測定中，首選的質(zhì)譜離子通常是（）。A.基峰(BasePeak)B.分子離子(MolecularIon)C.碎片離子(FragmentIon)D.重原子離子4.與氣相色譜相比，高效液相色譜法的主要優(yōu)勢在于（）。A.分離效率更高B.適用于熱不穩(wěn)定化合物C.操作溫度更低D.所有以上選項5.在GC分析中，使用非極性固定相時，下列哪種物質(zhì)出峰時間最早？（）A.苯B.乙酸乙酯C.乙醇D.氯仿6.下列哪種波譜技術(shù)最適合用于確定有機物的分子式？（）A.NMRB.IRC.UV-VisD.MS7.能夠提供分子內(nèi)部原子連接信息的主要是（）。A.紅外光譜B.核磁共振譜C.紫外光譜D.質(zhì)譜8.某有機物在紅外光譜中顯示有強的O-H伸縮振動吸收峰（約3300cm?1），且在核磁共振氫譜中只有一組單峰，其結(jié)構(gòu)可能是（）。A.乙醇B.乙烷C.苯酚D.甲醚9.在HPLC分析中，采用反相固定相分離極性不同的化合物時，極性較大的化合物通常（）。A.在較短時間內(nèi)流出B.在較長時間內(nèi)流出C.與流動相洗脫能力相同D.出峰順序與極性無關(guān)10.結(jié)合多種分析技術(shù)（如NMR、MS、HPLC）進(jìn)行有機物結(jié)構(gòu)解析時，其主要目的是（）。A.減少分析時間B.提高分析成本效益C.提供相互印證的信息，提高結(jié)構(gòu)確證的可靠性D.增加檢測器選擇性二、填空題1.紅外光譜法主要用于通過分子中________的變化來鑒定________。2.核磁共振氫譜中，化學(xué)位移由________和________共同決定。3.質(zhì)譜圖中，質(zhì)荷比最大的離子稱為________。4.氣相色譜法中，分離機制主要基于不同組分在________和________之間的分配系數(shù)差異。5.高效液相色譜法中，常用的檢測器有紫外-可見吸收檢測器(________)、示差折光檢測器(________)和蒸發(fā)光散射檢測器(________)。6.選擇合適的分析技術(shù)時，需要考慮化合物的________、________、________以及分析目的。7.有機物定量分析中，使用內(nèi)標(biāo)法可以________儀器響應(yīng)波動和操作誤差的影響。三、簡答題1.簡述1HNMR譜中偶合裂分現(xiàn)象的成因及其意義。2.比較氣相色譜(GC)和高效液相色譜(HPLC)在基本原理、適用范圍和分離機制方面的主要區(qū)別。3.簡述紅外光譜法中，官能團(tuán)的特征吸收峰是如何幫助進(jìn)行有機物定性的。4.在分析復(fù)雜混合物時，為什么常常需要聯(lián)用多種分析技術(shù)？舉例說明。四、譜圖解析題1.某未知有機物A的分子式為C?H??O。其核磁共振氫譜(??MHz,CDCl?)如下所示：chemicalshift(δppm)|integration|multiplicity------------------------|------------|------------1.20|3|t3.30|2|q請推斷化合物A的結(jié)構(gòu)式，并說明理由。2.某未知有機物B的紅外光譜(KBr)主要吸收峰如下：wavenumber(cm?1)|intensity|assignment------------------|-----------|-----------3300|strong|O-H伸縮振動2960,2870|medium|C-H伸縮振動1720|strong|C=O伸縮振動1460|medium|C-H彎曲振動1375|medium|C-H彎曲振動請根據(jù)紅外光譜信息推測有機物B可能屬于哪一類化合物，并簡述依據(jù)。五、論述題論述在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域（例如水體或空氣中有害有機物檢測）中，選擇和應(yīng)用合適的有機物分析技術(shù)時需要考慮的關(guān)鍵因素。試卷答案一、選擇題1.A解析思路：1HNMR化學(xué)位移主要反映了質(zhì)子在分子內(nèi)部電子云密度不同的感受，這種感受由原子核周圍的電子環(huán)境（包括σ鍵電子、π鍵電子、雜化方式等）決定。選項A描述了核外電子云密度對化學(xué)位移的影響。2.C解析思路：紅外光譜中，4000-2500cm?1區(qū)域主要是X-H伸縮振動（X=O,N,halogen），2500-1500cm?1區(qū)域主要是X-H伸縮振動（X=C,Si）和C=C伸縮振動，1500-400cm?1區(qū)域主要是C=C伸縮振動和C-X伸縮振動。而1000-400cm?1區(qū)域主要是各種彎曲振動（C-H,C-C,C-O,C-N等），這些振動能量較低，吸收峰相對較弱，且峰形復(fù)雜，不包含像上述區(qū)域那樣特征性強、區(qū)分度高的官能團(tuán)吸收峰。3.B解析思路：分子離子峰代表了樣品分子的凈電荷和質(zhì)量，其豐度（或是否出現(xiàn)）是判斷分子量信息是否可靠的關(guān)鍵。雖然在理想情況下，分子離子是質(zhì)譜中最豐度最高的離子，但實際中受分子穩(wěn)定性、電離方式等因素影響，分子離子豐度可能不高，但它是確定分子式的首選依據(jù)?；迨窍鄬ωS度為100%的離子，但未必是分子離子。碎片離子是分子離子斷裂產(chǎn)生的，用于結(jié)構(gòu)解析。4.B解析思路：GC適用于分析沸點較低、揮發(fā)性較好的化合物。HPLC則適用于分析沸點高、熱不穩(wěn)定、分子量大、極性強的化合物。這是HPLC相對于GC的主要優(yōu)勢之一。分離效率、操作溫度等方面各有優(yōu)劣，并非普遍優(yōu)勢。5.C解析思路：在非極性固定相上，分離主要依據(jù)沸點。沸點越低，分子越容易氣化并在固定相中停留時間短，出峰越早。乙醇的沸點（約78°C）低于苯（約80.1°C）、乙酸乙酯（約77°C，但比乙醇和苯更易揮發(fā)）和氯仿（約61°C）。6.D解析思路：質(zhì)譜法的核心功能是測定分子質(zhì)量和進(jìn)行結(jié)構(gòu)碎片分析，通過分子離子峰可以直接獲得準(zhǔn)確的分子量信息，從而確定分子式。NMR提供結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，IR提供官能團(tuán)信息，UV-Vis提供共軛信息，但確定分子式主要依靠質(zhì)譜。7.B解析思路：核磁共振氫譜（1HNMR）通過化學(xué)位移反映氫原子所處的化學(xué)環(huán)境不同，通過偶合裂分反映氫原子之間的空間關(guān)系，從而提供分子內(nèi)部碳?xì)涔羌艿倪B接信息。紅外光譜主要提供官能團(tuán)信息。紫外光譜主要提供共軛體系和發(fā)色團(tuán)信息。質(zhì)譜主要提供分子量和結(jié)構(gòu)碎片信息。8.A解析思路：紅外光譜中3300cm?1處的強O-H伸縮振動吸收峰是醇或酚的特征。核磁共振氫譜中只有一組單峰，說明分子中所有氫原子處于等效化學(xué)環(huán)境，對于C?H??O的分子式，符合乙醇(CH?CH?OH)的結(jié)構(gòu)。乙烷(CH?CH?)只有一組三重峰。苯酚(C?H?OH)的氫譜應(yīng)有五組峰（苯環(huán)四重峰和OH單峰）。甲醚(CH?OCH?)氫譜應(yīng)有兩組六重峰。9.B解析思路：在反相HPLC中，通常使用C18等非極性鍵合相。極性強的化合物與固定相作用力強，難以被流動相洗脫下來，因此保留時間長，出峰晚。極性弱的化合物與固定相作用力弱，容易被流動相洗脫，保留時間短，出峰早。10.C解析思路：單一分析技術(shù)往往存在局限性，例如譜圖峰重疊嚴(yán)重難以解析、定量精度不高、無法確定所有原子連接方式等。結(jié)合NMR（提供連接信息和氫環(huán)境）、MS（提供分子量和碎片信息）、HPLC（提供分離和純度信息）等多重技術(shù)，可以相互印證，彌補單一技術(shù)的不足，從而更全面、準(zhǔn)確地確定復(fù)雜有機物的結(jié)構(gòu)。二、填空題1.振動，官能團(tuán)解析思路：紅外光譜法通過測量分子振動（特別是伸縮振動和彎曲振動）時吸收紅外光的現(xiàn)象，來識別分子中存在的特定官能團(tuán)。2.化學(xué)位移，偶合裂分解析思路：1HNMR譜中的化學(xué)位移反映了質(zhì)子所處局部電子環(huán)境的不同，是定性的重要依據(jù)。偶合裂分則是由相鄰質(zhì)子間的自旋-自旋相互作用引起的信號分裂，提供了分子連接信息。3.分子離子解析思路：分子離子是樣品分子在離子源中失去或獲得電子后，保持分子整體電荷的離子，其質(zhì)荷比（m/z）理論上等于該分子的分子量。4.固定相，流動相解析思路：氣相色譜的分離原理是基于樣品中各組分在固定相和流動相之間分配系數(shù)的不同，這種差異導(dǎo)致組分在色譜柱中的停留時間不同，從而實現(xiàn)分離。5.UV-Vis,RI,ELSD解析思路：UV-Vis（紫外-可見吸收檢測器）基于樣品對紫外或可見光的吸收。RI（示差折光檢測器）基于樣品與流動相折射率的差異。ELSD（蒸發(fā)光散射檢測器）用于檢測非極性或弱極性化合物，基于樣品蒸發(fā)光的散射程度。6.物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)，結(jié)構(gòu)特征解析思路：選擇分析技術(shù)時需考慮化合物的沸點、極性、穩(wěn)定性（對熱、光、氧化等）、溶解性等物理和化學(xué)性質(zhì)，以及待測物的分子量大小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等特征。7.消除三、簡答題1.解析思路：1HNMR譜中，自旋量子數(shù)為?的質(zhì)子（如1H）具有磁矩，在強磁場作用下會分裂成能級。當(dāng)相鄰的質(zhì)子（自旋也為?）處于自旋平行（+?）和反平行（-?）狀態(tài)時，會對中心質(zhì)子產(chǎn)生微小的磁場干擾（自旋裂分），使其能級發(fā)生微小分裂。這種由鄰近核自旋引起的譜峰分裂現(xiàn)象稱為偶合裂分。裂分后峰的個數(shù)（n+1規(guī)則）與相鄰質(zhì)子數(shù)n有關(guān)。偶合裂分提供了質(zhì)子之間空間連接的信息，是解析復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)。2.解析思路：GC基于汽化-分配原理，分離依據(jù)是沸點，適用于揮發(fā)性化合物。HPLC基于液-液分配原理，分離依據(jù)是極性和分子大小，適用范圍更廣，包括高沸點、熱不穩(wěn)定性、大分子量化合物。GC使用氣相作為流動相，HPLC使用液相作為流動相。GC分離機制主要是基于汽化溫度下的瞬間分配系數(shù)，HPLC分離機制是基于在液相中溶解度差異和與固定相的相互作用。GC通常分離效率更高，速度更快，而HPLC在處理復(fù)雜樣品和分離非揮發(fā)性化合物方面優(yōu)勢明顯。3.解析思路：紅外光譜法通過測量分子振動頻率來工作。不同官能團(tuán)具有特征性的振動頻率，當(dāng)紅外光能量與該官能團(tuán)某化學(xué)鍵的振動頻率相同時，該化學(xué)鍵會吸收紅外光，產(chǎn)生特征吸收峰。例如，O-H伸縮振動吸收峰通常在3300-3600cm?1，C=O伸縮振動吸收峰通常在1650-1850cm?1。通過測量樣品的紅外光譜，觀察哪些特征吸收峰出現(xiàn)及其位置，可以初步判斷樣品中可能含有哪些官能團(tuán)，從而幫助進(jìn)行有機物的定性分析。4.解析思路：復(fù)雜混合物通常包含多種組分，且組分間可能存在物理化學(xué)性質(zhì)的相似性（如極性接近），單一分析技術(shù)往往難以有效分離和鑒定所有組分。例如，GC或HPLC雖然能分離組分，但可能無法同時提供結(jié)構(gòu)信息或?qū)δ承┙M分檢測靈敏度低。聯(lián)用多種分析技術(shù)可以優(yōu)勢互補：先用色譜技術(shù)（如GC、HPLC）將混合物中的各組分分離，再用光譜技術(shù)（如MS、NMR）對餾分或目標(biāo)組分進(jìn)行結(jié)構(gòu)確證；或者先用光譜技術(shù)獲得樣品中主要組分的初步結(jié)構(gòu)信息，再結(jié)合色譜技術(shù)進(jìn)行分離和定量。這樣可以從分離、鑒定、定量等多個維度全面分析復(fù)雜混合物，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。例如，GC-MS聯(lián)用是分析復(fù)雜揮發(fā)性有機物混合物的常用手段。四、譜圖解析題1.解析思路：首先，根據(jù)分子式C?H??O，計算不飽和度（DegreeofUnsaturation,DoU）=C-H/2+N/2+1=4-10/2+0/2+1=0。DoU為0，表明分子中無雙鍵、三鍵或環(huán)。結(jié)構(gòu)應(yīng)為一個飽和醇。氫譜顯示有三組峰：一個三重峰（積分面積為3），一個單峰（積分面積為2）。三重峰化學(xué)位移在1.20ppm，表明其鄰近有一個單氫（n=1，符合t類型）。單峰化學(xué)位移在3.30ppm，表明其處于一個電子環(huán)境，且鄰近有氫（符合q類型，通常是-OCH?或季碳上的氫）。根據(jù)1H-1H偶合裂分，三重峰（3H,t,δ1.20）應(yīng)來自CH?-CH?-group。單峰（2H,s,δ3.30）應(yīng)來自-CH?OHgroup。將這兩部分結(jié)合，得到結(jié)構(gòu)式CH?CH?CH?OH（正丁醇）或CH?CH(CH?)CH?OH（異丁醇）。但正丁醇的1HNMR譜中應(yīng)有兩組峰（CH?,δ~0.9ppm;CH?,δ~1.3ppm;CH?OH,δ~3.4ppm）。題中給出的譜圖數(shù)據(jù)（單峰CH?OH在3.30ppm，CH?在1.20ppm的三重峰）更符合異丁醇(CH?)?CHCH?OH的譜圖特征。異丁醇的氫譜：CH?(6H,s,δ~0.9ppm)，-CH(1H,t,δ~1.2ppm，鄰近3個H)，-CH?OH(2H,s,δ~3.3ppm)。因此，化合物A的結(jié)構(gòu)式為(CH?)?CHCH?OH（異丁醇）。2.解析思路：紅外光譜顯示有O-H伸縮振動特征吸收峰（3300cm?1，強），表明樣品中含有醇或酚羥基。同時存在2960,2870cm?1處的中等強度C-H伸縮振動峰，表明存在亞甲基或甲基。1720cm?1處有強C=O伸縮振動峰，這是酯、酸、酰胺的特征吸收。14