2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——有機(jī)物質(zhì)的質(zhì)譜分析技術(shù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.質(zhì)譜分析中，用于將離子按質(zhì)荷比分離的主要物理基礎(chǔ)是（）。A.離子的電荷B.離子的動(dòng)能C.離子的質(zhì)荷比D.離子的電荷與動(dòng)能2.在電場(chǎng)中加速離子時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)，具有相同動(dòng)能的離子，其質(zhì)荷比越大，其最終獲得的（）越大。A.速度B.動(dòng)量C.加速度D.離子流強(qiáng)度3.適用于分析不飽和烴、芳香烴及某些極性較弱的化合物的離子化方法是（）。A.電噴霧電離（ESI）B.噴霧電離（API）C.電子轟擊電離（EI）D.快原子轟擊電離（FAB）4.電子轟擊電離（EI）產(chǎn)生的分子離子峰（M?）通常出現(xiàn)在質(zhì)譜圖的（）。A.最左邊B.最右邊C.位置取決于分子量D.位置取決于元素組成5.當(dāng)有機(jī)分子失去一個(gè)氫原子和一個(gè)中性碎片時(shí)，形成的碎片離子峰稱為（）。A.a-碎片B.b-碎片C.m-碎片D.n-碎片6.McLafferty裂分是質(zhì)譜中一種重要的碎片機(jī)制，它主要發(fā)生在（）。A.醇類化合物中B.酚類化合物中C.脂肪酸衍生物中D.含有活潑亞甲基（-CH?-）的化合物中7.在二級(jí)質(zhì)譜（MS/MS）中，選擇反應(yīng)離子（CollisionalPartner）的目的是（）。A.增加分子離子豐度B.引發(fā)特定碎片化反應(yīng)C.提高儀器靈敏度D.降低背景噪音8.對(duì)于飽和脂肪醛或酮，其特征性的α-氫失電子裂分形成的b-離子峰，其質(zhì)荷比（m/z）值通常等于（）。A.分子量B.分子量減去15C.分子量減去28D.分子量減去309.質(zhì)譜圖中最左邊基線上的峰稱為（）。A.分子離子峰B.基峰C.質(zhì)譜峰D.背景峰10.在資源化學(xué)領(lǐng)域，質(zhì)譜技術(shù)可用于（）。A.礦物成分的定性與定量分析B.天然氣中烴類組分的分析C.水體中污染物殘留量的測(cè)定D.以上都是二、填空題（每空1分，共20分）1.質(zhì)譜分析的定性依據(jù)是________，定量依據(jù)是________。2.質(zhì)譜儀主要由________、________和________三大部分組成。3.在電子轟擊電離（EI）中，分子離子M?通常帶有________電荷。4.基峰（BasePeak）是指在質(zhì)譜圖中相對(duì)豐度最高的峰，其質(zhì)荷比m/z值代表了化合物的________。5.分子離子峰M?的相對(duì)豐度可以用來(lái)估計(jì)分子中________原子的種類和數(shù)目。6.與電子轟擊電離（EI）相比，電噴霧電離（ESI）更適合分析________、________的化合物。7.在分子式為C?H??O的化合物中，若其質(zhì)譜圖顯示存在M?峰和M??峰，且M??峰的m/z值為85，則該化合物可能屬于________類化合物。8.質(zhì)荷比（m/z）是指離子的________與其________的比值。9.磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)量分析器是基于________在不均勻磁場(chǎng)中發(fā)生________而實(shí)現(xiàn)離子分離的。10.質(zhì)譜技術(shù)在環(huán)境樣品分析中可用于________、________等方面的研究。三、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.質(zhì)譜圖（MassSpectrum）2.碎片離子（FragmentIon）3.不飽和度（DegreeofUnsaturation）4.選擇反應(yīng)（SelectedReactionMonitoring,SRM）5.加速電壓（AcceleratingVoltage）四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述電子轟擊電離（EI）和電噴霧電離（ESI）兩種主要離子化方法的原理和主要區(qū)別。2.根據(jù)分子式C?H??O和其質(zhì)譜圖特征（假設(shè)顯示M?峰m/z=88，基峰m/z=43，存在明顯的m/z=57和m/z=71峰），推測(cè)該化合物的可能結(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)要說(shuō)明推斷依據(jù)。3.簡(jiǎn)述在有機(jī)質(zhì)譜分析中，如何利用二級(jí)質(zhì)譜（MS/MS）信息來(lái)幫助確定化合物的不飽和度或關(guān)鍵官能團(tuán)。4.簡(jiǎn)述質(zhì)譜技術(shù)在資源化學(xué)研究中的一個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例。五、譜圖解析題（共25分）1.（15分）有一未知有機(jī)化合物，其分子式為C?H??。其一級(jí)質(zhì)譜圖如下所示（僅示意性給出主要峰位和相對(duì)豐度）：主要峰位（m/z）：134(100%,M?),91(85%),77(65%),43(50%),69(30%),55(20%)請(qǐng)根據(jù)以上質(zhì)譜信息，推斷該化合物的結(jié)構(gòu)式，并詳細(xì)說(shuō)明主要的碎片離子峰（如M?,91,77,43等）是如何形成的。2.（10分）某含氮有機(jī)物，分子式為C?H?N。其一級(jí)質(zhì)譜顯示M?峰m/z=103，基峰m/z=77。二級(jí)質(zhì)譜（MS/MS，選擇M?離子為反應(yīng)離子）顯示主要碎片峰為m/z=91和m/z=56。請(qǐng)結(jié)合一級(jí)和二級(jí)質(zhì)譜信息，推斷該含氮有機(jī)物的可能結(jié)構(gòu)式。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.A5.B6.D7.B8.B9.A10.D二、填空題1.分子離子峰，相對(duì)豐度2.離子源，質(zhì)量分析器，檢測(cè)器3.單一4.平均分子量5.氫6.極性，熱不穩(wěn)定性7.酚8.質(zhì)量，電荷9.帶電粒子，偏轉(zhuǎn)10.環(huán)境污染物，有毒有害物質(zhì)三、名詞解釋1.質(zhì)譜圖：指質(zhì)譜儀檢測(cè)到的離子流強(qiáng)度（相對(duì)豐度）隨質(zhì)荷比（m/z）變化的圖譜。2.碎片離子：指在質(zhì)譜分析過(guò)程中，分子離子或其他離子發(fā)生碎裂后產(chǎn)生的離子。3.不飽和度：指分子中雙鍵、三鍵和環(huán)所等效取代的氫原子數(shù)目的差值，反映分子中不飽和結(jié)構(gòu)的數(shù)量。4.選擇反應(yīng)（SelectedReactionMonitoring,SRM）：一種質(zhì)譜定量分析方法，指選擇特定的precursorion（反應(yīng)離子）進(jìn)行碰撞誘導(dǎo)裂分，并監(jiān)測(cè)其產(chǎn)生的特定production（產(chǎn)物離子）的豐度。5.加速電壓：指在質(zhì)譜儀的離子源中，給予離子使其獲得初始動(dòng)能的電場(chǎng)電壓。四、簡(jiǎn)答題1.原理與區(qū)別：*EI：利用高能電子流轟擊樣品分子，使其失去一個(gè)電子形成分子離子，分子離子不穩(wěn)定發(fā)生碎裂，產(chǎn)生各種碎片離子。特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，重現(xiàn)性好，適用于大多數(shù)有機(jī)物，但易引起分子結(jié)構(gòu)改變，且對(duì)熱不穩(wěn)定性、高沸點(diǎn)、高極性化合物不適用。*ESI：利用高壓電場(chǎng)使樣品溶液產(chǎn)生霧化，溶劑蒸發(fā)后，分子獲得電荷形成準(zhǔn)分子離子（如[M+H]?,[M-H]?,[M+Na]?等），準(zhǔn)分子離子可進(jìn)一步碎裂。特點(diǎn)：操作溫和，適用于極性、熱不穩(wěn)定性、高沸點(diǎn)、大分子化合物，通常得到準(zhǔn)分子離子峰，可用于分子量測(cè)定和結(jié)構(gòu)推斷。2.推斷依據(jù)與結(jié)構(gòu)：*分子式C?H??O，不飽和度=(2C+2-H)/2=(2*5+2-10)/2=3。含有3個(gè)不飽和度，可能結(jié)構(gòu)為酮或烯醇互變異構(gòu)體。*M?峰m/z=88，符合C?H??O的分子量。*基峰m/z=43，是飽和脂肪族化合物中常見的β-氫斷裂形成的碎片離子（如CH?CH??）。*m/z=57峰（C?H??）和m/z=71峰（C?H??）提示可能存在丁基或異戊基結(jié)構(gòu)。*綜合考慮，最可能的結(jié)構(gòu)是3-戊酮（或5-戊酮）。*推斷結(jié)構(gòu)式：CH?COCH?CH?CH?3.利用MS/MS推斷不飽和度或官能團(tuán)：*通過(guò)選擇合適的precursorion（如分子離子或其碎片離子），進(jìn)行碰撞裂分，觀察產(chǎn)物離子峰。*若產(chǎn)生的fragmention可通過(guò)簡(jiǎn)單斷裂（如α-氫斷裂、β-氫斷裂）或特征性裂分（如羥基消除、鹵素取代）解釋，并結(jié)合其m/z值，可以推斷出原分子中存在的官能團(tuán)（如醇、醛、酮、酸、酯、鹵代烴等）。*通過(guò)分析主要碎片離子峰的類型和豐度，可以了解分子的骨架結(jié)構(gòu)，判斷是否存在雙鍵、三鍵、環(huán)等不飽和結(jié)構(gòu)。例如，若觀察到特征性的雙鍵斷裂碎片，則提示分子中存在雙鍵。4.應(yīng)用實(shí)例：*質(zhì)譜技術(shù)在石油化工資源化學(xué)中的應(yīng)用：分析原油、餾分油、瀝青等的組分，鑒定其中的烴類（烷烴、烯烴、芳烴）、含氮、含硫、含氧化合物等，為原油評(píng)價(jià)、組分分析和工藝開發(fā)提供依據(jù)。*質(zhì)譜技術(shù)在天然產(chǎn)物資源化學(xué)中的應(yīng)用：分離鑒定植物、微生物來(lái)源的活性天然產(chǎn)物（如生物堿、苷類、萜類、多糖等）的結(jié)構(gòu)，為藥物研發(fā)和資源利用服務(wù)。*質(zhì)譜技術(shù)在環(huán)境資源化學(xué)中的應(yīng)用：檢測(cè)環(huán)境樣品（水體、土壤、空氣）中的污染物（如持久性有機(jī)污染物POPs、重金屬有機(jī)化合物、農(nóng)藥殘留等），進(jìn)行定性和定量分析，為環(huán)境監(jiān)測(cè)和污染治理提供數(shù)據(jù)支持。*質(zhì)譜技術(shù)在新能源材料資源化學(xué)中的應(yīng)用：分析新型能源材料（如鋰電池電極材料、生物質(zhì)衍生物、太陽(yáng)能電池材料等）的組成和結(jié)構(gòu)，為材料設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化提供信息。五、譜圖解析題1.推斷結(jié)構(gòu)及碎片形成：*分子式C?H??，不飽和度=(2C+2-H)/2=(2*8+2-10)/2=5。含有5個(gè)不飽和度，結(jié)合峰m/z=134(M?),91,77,43均為苯環(huán)及其取代衍生物的特征離子，推斷分子結(jié)構(gòu)為苯環(huán)。*M?峰m/z=134對(duì)應(yīng)分子離子C?H??。*基峰m/z=91是苯環(huán)上失去一個(gè)甲基（CH?）形成的碎片離子（Ph?CH??或PhCH???），相對(duì)豐度較高。*m/z=77是苯環(huán)離子（Ph??），是苯系化合物質(zhì)譜中的特征離子。*m/z=43是飽和脂肪鏈（CH?CH??或CH???）的典型碎片離子。*m/z=69和m/z=55可能是其他取代苯的碎片離子，但豐度較低。結(jié)合M?和基峰，最可能的取代基是乙烯基（-CH=CH?）。*推斷結(jié)構(gòu)式：苯乙烯（Styrene）。*碎片形成說(shuō)明：*M?:分子失去電子形成分子離子C?H???。*M??:分子失去電子形成分子離子自由基C?H???。*91:分子離子C?H??失去一個(gè)甲基（CH??或CH?）形成Ph?CH??。*77:分子離子C?H??失去一個(gè)乙基（C?H??或C?H?）或失去一個(gè)氫和乙烯基上的一個(gè)氫形成Ph??。*43:分子離子C?H??失去一個(gè)苯基（C?H??）和一個(gè)甲基（CH??）形成CH?CH??，或失去一個(gè)氫和乙烯基上的兩個(gè)氫形成CH???。*69:可能是C?H?CH??或C?H??CH??等碎裂。*55:可能是C?H???或C?H??CH??等碎裂。2.推斷含氮有機(jī)物結(jié)構(gòu)：*分子式C?H?N，不飽和度=(2C+2-H-N)/2=(2*6+2-9-1)/2=3。含有3個(gè)不飽和度，且含氮，可能結(jié)構(gòu)為吡啶類、吡咯類或其衍生物。*一級(jí)質(zhì)譜M?峰m/z=103，符合分子式C?H?N的分子量。*基峰m/z=77，結(jié)合分子式C?H?N，考慮氮原子的影響，推測(cè)可能存在苯環(huán)結(jié)構(gòu)（C?H??的m/z值應(yīng)為77，但氮的存在可能引起輕微位移）。*二級(jí)質(zhì)譜MS/MS(M?→m/z=91和m/z=56)：*選擇M?(m/z=103)作為反應(yīng)離子，假設(shè)其結(jié)構(gòu)為PhCH?NHR(R為烷基)。*碰撞后形成m/z=91的碎片離子，推測(cè)為PhCH??(m/z=77)失去一個(gè)氫形成，或Ph?CH??。這表明分子中存在苯環(huán)和CH?基團(tuán)。*碰撞后形成m/z=56的碎片離子，推測(cè)來(lái)源：PhCH?NHR失去PhCH?(m/z=91)形成HR?(m/z=56)或失去一個(gè)氫和亞甲基形成PhCH?NHR?(m/z=56)。這表明分子中存在HR基團(tuán)。*綜合分析：分子含有苯環(huán)、CH?基團(tuán)和HR基團(tuán)，且含氮。結(jié)合不飽和度和二級(jí)譜信息，最可能的結(jié)構(gòu)是N-芐基丙二胺（BenzylPropylamine）或其異構(gòu)