2025年大學(xué)《化學(xué)測(cè)量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——紅外光譜分析法在無(wú)機(jī)物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在答題紙上。）1.分子振動(dòng)能夠產(chǎn)生紅外吸收光譜的根本條件是分子振動(dòng)時(shí)其振動(dòng)偶極矩發(fā)生改變。A.正確B.錯(cuò)誤2.傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）相比于色散型紅外光譜儀的主要優(yōu)勢(shì)之一是信噪比更高。A.正確B.錯(cuò)誤3.在紅外光譜中，水分子的彎曲振動(dòng)吸收峰通常出現(xiàn)在比-OH伸縮振動(dòng)峰更低的波數(shù)區(qū)域。A.正確B.錯(cuò)誤4.對(duì)于固體無(wú)機(jī)樣品的紅外分析，KBr壓片法適用于對(duì)樣品有催化活性或易吸潮的樣品。A.正確B.錯(cuò)誤5.紅外光譜法能夠有效地區(qū)分二氧化硅（SiO?）的晶體相和無(wú)定形相。A.正確B.錯(cuò)誤6.氯離子（Cl?）在紅外光譜中通常沒(méi)有明顯的特征吸收峰。A.正確B.錯(cuò)誤7.紅外光譜法是進(jìn)行無(wú)機(jī)物定量的常用方法之一，其定量基礎(chǔ)通常是基于特征吸收峰的峰值強(qiáng)度與樣品濃度成正比。A.正確B.錯(cuò)誤8.紅外光譜法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中可用于檢測(cè)大氣中的二氧化硫（SO?）。A.正確B.錯(cuò)誤9.與X射線衍射（XRD）相比，紅外光譜法更適合用于測(cè)定無(wú)機(jī)晶體的晶胞參數(shù)。A.正確B.錯(cuò)誤10.紅外光譜法是一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可用于分析不破壞樣品的情況下獲取其組成信息。A.正確B.錯(cuò)誤二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在答題紙上。）1.紅外光譜法主要用于研究分子的______和______振動(dòng)。2.紅外光譜儀中的色散元件通常使用______或______棱鏡。3.無(wú)機(jī)物中的羥基（-OH）伸縮振動(dòng)吸收峰通常出現(xiàn)在______cm?1附近。4.紅外光譜法測(cè)定含水量時(shí)，通常利用______的吸收峰進(jìn)行定量。5.紅外光譜法在無(wú)機(jī)催化劑表征中，可用于分析______和______。6.紅外光譜法在檢測(cè)無(wú)機(jī)氣體時(shí)，主要依據(jù)氣體分子______振動(dòng)引起的吸收。7.紅外光譜法的主要局限性之一是對(duì)于______的分子或離子不敏感。8.為了提高紅外光譜法檢測(cè)無(wú)機(jī)離子的靈敏度，常采用______技術(shù)。9.紅外光譜法與______結(jié)合，可以同時(shí)獲得樣品的化學(xué)成分和空間分布信息。10.紅外光譜法在鑒別不同晶型的無(wú)機(jī)物（如石英和方石英）方面具有______。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)將答案填在答題紙上。）1.簡(jiǎn)述紅外光譜法測(cè)定固體樣品含水量的基本原理。2.簡(jiǎn)述紅外光譜法在無(wú)機(jī)催化劑表征中有哪些主要應(yīng)用。3.簡(jiǎn)述紅外光譜法檢測(cè)無(wú)機(jī)氣體樣品時(shí)，選擇合適探測(cè)波數(shù)的依據(jù)。4.簡(jiǎn)述紅外光譜法在無(wú)機(jī)分析中的主要優(yōu)點(diǎn)。四、論述題（每題10分，共20分。請(qǐng)將答案填在答題紙上。）1.論述紅外光譜法在解決復(fù)雜無(wú)機(jī)樣品（如混合物）分析中的優(yōu)勢(shì)和局限性。2.論述紅外光譜法與X射線光電子能譜（XPS）在無(wú)機(jī)物表面分析中的信息互補(bǔ)性。五、計(jì)算題（共10分。請(qǐng)將答案填在答題紙上。）某樣品的紅外光譜圖中，在3400cm?1處出現(xiàn)一個(gè)中等強(qiáng)度的吸收峰，在1640cm?1處出現(xiàn)一個(gè)弱吸收峰。已知該吸收峰可能分別歸屬為水分子的-OH伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。請(qǐng)根據(jù)這些信息，推斷該無(wú)機(jī)樣品中可能含有哪些含氧官能團(tuán)或水合物形式？并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。試卷答案一、選擇題1.A2.A3.A4.B5.A6.B7.A8.A9.B10.A二、填空題1.振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)2.石英氯化鈉3.3200-36004.H-O-H彎曲振動(dòng)5.活性組分表面官能團(tuán)6.倍頻或組合頻7.離子晶體8.增感9.光譜成像10.特異性三、簡(jiǎn)答題1.利用紅外光譜法測(cè)定固體樣品中水的含量，通常測(cè)量樣品在干燥前后（或特定溶劑處理后）紅外光譜中特征吸收峰（如3400cm?1附近的水-OH彎曲振動(dòng)峰，或1640cm?1的水-OH伸縮振動(dòng)峰）的強(qiáng)度變化。根據(jù)峰強(qiáng)度與水含量在一定范圍內(nèi)的線性關(guān)系，通過(guò)比較干燥前后的光譜信號(hào)強(qiáng)度，可以定量或半定量地估算樣品中的含水量。2.紅外光譜法在無(wú)機(jī)催化劑表征中的應(yīng)用主要包括：識(shí)別催化劑活性組分及其存在的化學(xué)形式（如金屬氧化物、硫化物等）；分析催化劑表面吸附的物種或反應(yīng)中間體；表征催化劑的表面官能團(tuán)；研究催化劑的晶型和物相變化；評(píng)價(jià)催化劑經(jīng)過(guò)反應(yīng)后的結(jié)構(gòu)變化或積碳情況。3.紅外光譜法檢測(cè)無(wú)機(jī)氣體樣品時(shí)，選擇合適的探測(cè)波數(shù)應(yīng)基于以下依據(jù)：氣體分子在所選波數(shù)處的紅外吸收強(qiáng)度要足夠高，以便于檢測(cè)；吸收峰應(yīng)盡可能尖銳，以減少來(lái)自其他物質(zhì)的干擾；所選波數(shù)處的紅外光不能被樣品中的其他組分或環(huán)境介質(zhì)（如CO?、H?O）強(qiáng)烈吸收，以避免背景干擾；對(duì)于定量分析，所選吸收峰應(yīng)具有較好的線性響應(yīng)范圍。4.紅外光譜法在無(wú)機(jī)分析中的主要優(yōu)點(diǎn)包括：儀器相對(duì)較為通用和普及，分析成本相對(duì)較低；檢測(cè)速度快，通常只需幾分鐘即可獲得光譜數(shù)據(jù)；樣品制備相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)固體、液體、氣體樣品都有相應(yīng)的制樣方法；可進(jìn)行定性和半定量分析，并能提供豐富的分子結(jié)構(gòu)信息；是一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，樣品在測(cè)試后不被破壞；能夠檢測(cè)多種無(wú)機(jī)官能團(tuán)和離子（盡管對(duì)純離子晶體敏感性較低）。四、論述題1.紅外光譜法在解決復(fù)雜無(wú)機(jī)樣品分析中的優(yōu)勢(shì)在于其能夠提供樣品中存在的官能團(tuán)或化學(xué)鍵類型的信息，對(duì)于含有多種官能團(tuán)或晶型的混合無(wú)機(jī)樣品具有較好的鑒別能力。通過(guò)解析光譜中的特征吸收峰，可以識(shí)別未知物或確認(rèn)樣品成分。其無(wú)損性和相對(duì)快速的特點(diǎn)也使其在復(fù)雜體系分析中具有實(shí)用價(jià)值。然而，其局限性也很明顯：對(duì)于純離子晶體，由于缺乏有效的振動(dòng)偶極矩變化，紅外吸收信號(hào)很弱甚至沒(méi)有；對(duì)于復(fù)雜混合物，若存在吸收峰重疊，則譜圖解析變得困難，難以準(zhǔn)確識(shí)別所有組分；紅外光譜法主要提供化學(xué)鍵信息，對(duì)于原子序數(shù)相近的元素或簡(jiǎn)單的離子骨架結(jié)構(gòu)信息有限；定量的準(zhǔn)確性受譜峰重疊、樣品均勻性等多種因素影響。2.紅外光譜法（IR）與X射線光電子能譜（XPS）在無(wú)機(jī)物表面分析中具有顯著的信息互補(bǔ)性。紅外光譜法主要提供樣品表面化學(xué)鍵和官能團(tuán)的信息，通過(guò)識(shí)別特征吸收峰，可以判斷表面存在的官能團(tuán)種類、化學(xué)狀態(tài)以及相對(duì)含量，特別適用于分析表面吸附物種、表面氧化物、表面官能團(tuán)等。而XPS是一種高分辨率的光電子能譜技術(shù)，能夠提供樣品表面幾納米深度內(nèi)元素的化學(xué)狀態(tài)和元素組成信息，通過(guò)分析結(jié)合能位移，可以確定元素的具體化學(xué)價(jià)態(tài)和配位環(huán)境。因此，結(jié)合IR和XPS的數(shù)據(jù)，可以更全面地了解無(wú)機(jī)物表面的化學(xué)組成、元素價(jià)態(tài)、化學(xué)鍵合狀態(tài)以及表面官能團(tuán)信息，為表面化學(xué)研究、催化劑表征、腐蝕機(jī)理分析等提供互補(bǔ)且深入的見(jiàn)解。五、計(jì)算題該紅外光譜圖中的吸收峰信息指向含有水分子的樣品。在3400cm?1附近出現(xiàn)的中等強(qiáng)度吸收峰，結(jié)合無(wú)機(jī)物的常見(jiàn)官能團(tuán)，強(qiáng)烈暗示存在-OH伸縮振動(dòng)。由于在1640cm?1處存在一個(gè)弱吸收峰，這通常歸屬于水分子的彎曲振動(dòng)（H-O-H彎曲振動(dòng)在約1450cm?1和~1640cm?1有吸收，~1640cm?1的吸收常與-OH伸縮振