2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——紅外光譜在應(yīng)用化學(xué)中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.分子中某基團的振動能級從v=0躍遷到v=1所需的能量等于該基團振動頻率的（）。A.半倍B.一倍C.二倍D.四倍2.下列哪種躍遷在紅外光譜中通常不會被觀察到？（）A.同一振動模式中對稱伸縮到反對稱伸縮的躍遷B.非對稱伸縮振動C.振動伴隨轉(zhuǎn)動躍遷D.倍頻和組合頻振動3.紅外光譜的“指紋區(qū)”通常指波數(shù)范圍大約在（）的區(qū)域。A.4000-2500cm?1B.2500-1500cm?1C.1500-400cm?1D.400-200cm?14.對于含有O-H伸縮振動的化合物，其紅外吸收峰通常表現(xiàn)出（）。A.很弱的強度B.明顯的偶極矩變化，峰強度很強C.波數(shù)隨溫度升高而藍移D.在指紋區(qū)出現(xiàn)5.在紅外光譜法中，KBr壓片法最適合分析哪種類型的樣品？（）A.易揮發(fā)液體B.對熱敏感的樣品C.不溶于常用溶劑的固體粉末D.薄膜樣品6.紅外吸收峰的強度主要由躍遷時的（）決定。A.振動頻率B.偶極矩變化大小C.分子質(zhì)量D.核磁矩7.傅里葉變換紅外光譜（FTIR）相比于色散型紅外光譜儀的主要優(yōu)點之一是（）。A.光譜分辨率更高B.掃描速度更快C.信號強度更大D.操作更簡便8.在分析復(fù)雜混合物的紅外光譜時，通常會將譜圖分成官能團區(qū)和指紋區(qū)，其主要目的是（）。A.美化譜圖外觀B.方便查找標(biāo)準(zhǔn)譜圖進行比對C.區(qū)分不同類型分子振動D.識別不同化學(xué)環(huán)境的C-H伸縮振動9.下列哪個基團的紅外吸收峰通常出現(xiàn)在1700-1850cm?1范圍？（）A.醇O-H伸縮振動B.酚O-H伸縮振動C.酯C=O伸縮振動D.醛C=O伸縮振動10.紅外光譜法在應(yīng)用化學(xué)中可用于（）。A.定量分析金屬離子B.精確測定液體密度C.鑒定有機化合物結(jié)構(gòu)中的官能團D.直接測定原子質(zhì)量二、填空題（每空2分，共20分）1.紅外光譜法是基于分子__________振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷產(chǎn)生吸收光譜的分析方法。2.紅外光譜儀的主要光源有__________和__________兩種。3.在紅外光譜中，吸收峰的強度通常用__________、__________和__________來描述。4.對于固體樣品，除了KBr壓片法，常用的制樣方法還有__________和__________。5.指紋區(qū)的紅外吸收峰主要由分子的__________振動引起，其譜圖具有很高的__________性。6.紅外光譜法可用于監(jiān)測化學(xué)反應(yīng)進程，通過觀察__________峰的減弱和__________峰的出現(xiàn)來判斷反應(yīng)進程。7.ATR技術(shù)是一種無需經(jīng)過__________即可進行紅外光譜分析的樣品制備方法，特別適用于__________樣品的分析。8.當(dāng)紅外光照射分子時，如果分子振動前后其__________發(fā)生變化，則該振動能夠產(chǎn)生紅外吸收。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述紅外光譜儀的基本工作原理。2.比較固體樣品的KBr壓片法和石蠟糊法兩種制樣方法的優(yōu)缺點。3.簡述紅外光譜法在聚合物鑒別中的應(yīng)用。四、論述題（10分）假設(shè)你獲得了一未知有機物的紅外光譜圖。請描述你將如何利用該譜圖來確定該化合物可能含有哪些官能團，并簡述你的分析步驟和依據(jù)。五、綜合應(yīng)用題（15分）某應(yīng)用化學(xué)研究小組在合成一種酯類化合物時，為了監(jiān)控反應(yīng)進程，收集了反應(yīng)物、部分反應(yīng)混合物和最終產(chǎn)物的紅外光譜。請根據(jù)以下描述（此處僅為示例描述，實際試卷中應(yīng)附上相關(guān)紅外光譜圖或關(guān)鍵峰位信息）：*反應(yīng)物紅外光譜顯示在3300cm?1附近有明顯的O-H伸縮吸收峰，而在1700cm?1附近有羧酸C=O的吸收峰。*部分反應(yīng)混合物紅外光譜中，3300cm?1附近的O-H峰強度明顯減弱，1700cm?1附近的C=O峰向低波數(shù)移動（藍移），同時新出現(xiàn)了在1740cm?1附近的一尖銳吸收峰。*最終產(chǎn)物紅外光譜中，3300cm?1附近的O-H峰消失，1700cm?1附近的C=O峰進一步藍移至1735cm?1，而1740cm?1附近的酯C=O峰強度最大。請根據(jù)以上紅外光譜變化，分析該酯化反應(yīng)的進程，解釋光譜變化的原因，并說明紅外光譜是如何幫助研究人員判斷反應(yīng)完成的。試卷答案一、選擇題1.B2.A3.C4.B5.C6.B7.A8.B9.C10.C二、填空題1.偶極矩2.碳弧燈；氮分子燈3.強度；峰形；波數(shù)位置4.石蠟糊法；薄膜法5.振動；特征6.反應(yīng)物；產(chǎn)物7.熔融；固體粉末8.偶極矩三、簡答題1.解析思路：紅外光譜儀首先產(chǎn)生一束連續(xù)波長的紅外光，通過樣品。如果樣品分子中含有能夠引起偶極矩變化的振動，當(dāng)光的頻率與該振動的頻率相同時，分子會吸收這部分光能發(fā)生振動能級躍遷。吸收了特定頻率的紅外光后，光強度會減弱。探測器接收通過樣品后的光，將其轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大和處理后，最終得到樣品對不同波長（波數(shù)）紅外光的吸收情況，即紅外吸收光譜圖。2.解析思路：KBr壓片法優(yōu)點是譜圖清晰，適用范圍廣，尤其適合分析不溶于有機溶劑的粉末狀樣品。缺點是KBr易吸潮，樣品需預(yù)先干燥，且對樣品量要求嚴(yán)格，操作相對繁瑣；部分樣品（如鹽類）可能與KBr發(fā)生反應(yīng)。石蠟糊法優(yōu)點是操作簡單快速，對樣品要求不高，尤其適合分析對熱敏感或含有揮發(fā)性物質(zhì)的樣品。缺點是譜圖中會有石蠟的寬而強的吸收峰，可能干擾樣品峰的觀察，且譜圖背景相對較差。3.解析思路：紅外光譜法可用于聚合物鑒別主要通過以下途徑：①比較官能團吸收峰：分析聚合物鏈結(jié)構(gòu)中特征官能團（如酯基、羥基、酰胺基等）的紅外吸收峰，不同聚合物因結(jié)構(gòu)不同，其官能團吸收峰的位置、強度可能有所差異。②分析特征吸收峰：某些聚合物具有特征性的紅外吸收峰，如聚乙烯的2950cm?1和2850cm?1的C-H伸縮峰，聚丙烯的995cm?1的C-H彎曲峰等。③指紋區(qū)比對：對于已知聚合物，可以將其紅外光譜的指紋區(qū)與標(biāo)準(zhǔn)譜圖或未知樣品譜圖的指紋區(qū)進行比對，若兩者相似度足夠高，可初步認(rèn)定兩者為同一聚合物。四、論述題解析思路：分析未知物紅外光譜圖以確定官能團，一般遵循以下步驟：①觀察指紋區(qū)（>1500cm?1）：查找是否存在特征性的官能團吸收峰，如C-H伸縮（>3000cm?1），C=C伸縮（~1600cm?1），C-O伸縮（~1200cm?1），C≡N伸縮（~2200cm?1）等，初步判斷分子中可能含有的官能團類型。②觀察官能團區(qū)（<1500cm?1）：根據(jù)指紋區(qū)確認(rèn)的官能團，進一步查找該官能團的特征吸收峰。例如，若指紋區(qū)有C=O峰，則需在官能團區(qū)查找其具體位置（如酯、酮、酸、醛），并注意其峰形和強度。③綜合分析：結(jié)合所有吸收峰的位置、強度、峰形等信息，以及官能團間的相互影響（如共軛、氫鍵等），綜合判斷分子中可能存在的官能團。④排除法：若光譜中未出現(xiàn)某些特征官能團的吸收峰，則可排除該官能團的存在。⑤與標(biāo)準(zhǔn)譜圖比對：若條件允許，可將解析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖進行比對，以確認(rèn)結(jié)構(gòu)。五、綜合應(yīng)用題解析思路：①分析反應(yīng)物光譜：3300cm?1的O-H峰說明反應(yīng)物中含有醇或羧酸。1700cm?1的C=O峰說明反應(yīng)物中含有羧酸。結(jié)合常見酯化反應(yīng)物，推測可能為羧酸和醇。②分析部分反應(yīng)混合物光譜：O-H峰減弱說明反應(yīng)物（醇或羧酸）在消耗。1700cm?1的C=O峰藍移至~1700-1710cm?1（羧酸C=O藍移通常幅度不大，此處描述藍移可能指向酯C=O的區(qū)域或羧酸峰與其他峰重疊/分辨不清），同時新出現(xiàn)1740cm?1的尖銳C=O吸收峰，這是酯的特征吸收峰，說明酯正在生成。③分析最終產(chǎn)物光譜：O-H峰消失，說明反應(yīng)物已基本消耗完畢。1700cm?1附近的C=O峰進一步藍移至1735cm?1，確認(rèn)是酯的C=O峰，且位置符合酯的特征波數(shù)。1740cm?1的酯C=O