北京化工大学2005—2006学年第一学期 《仪器分析》期末考试试卷 班级： 姓名： 学号： 分数： 题号 四 五 总分 得分 一、计算题 1.在20.00mL0.10mol/LFeS0溶液中，插入Pt电极和饱和甘汞电极，用0.1000 mol/LCe标准溶液滴定，25℃时测得电池电动势为0.591V,问此时已加入多少 毫升Ce标准溶液？(8分) 答：2Ce+Fe2+台2Ce3++Fe3 E-+0.0592lg 0.591=0.2438-0.771+0.0591g IFe"T 0.10 [Fe]=1115x1018 2.计算下面化合物中划线处H的化学位移。(3分) H 0-C-CH 第1页
班级： 题号 得分 一、计算题 北京化工大学 2005——2006 学年第一学期 《仪器分析》期末考试试卷 姓名： 学号： 分数： 一 二 三 四 五 总分 1. 在 20.00 mL 0.10 mol/L FeSO4溶液中，插入 Pt 电极和饱和甘汞电极，用 0.1000 mol/L Ce4+标准溶液滴定，25℃时测得电池电动势为 0.591V，问此时已加入多少 毫升 Ce4+标准溶液 ？（8 分） 答:2Ce4+ + Fe2+ ⇔ 2Ce3+ + Fe3+ E= [ ] [ ]⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + + + ++ 2 3 / 23 lg0592.0 Fe Fe FeFe ϕSCE ϕ [ ]⎥ ⎦ ⎤ 0.591=0.2438- 1.115×10-18 = 2．计算下面化合物中划线处 H 的化学位移。（3 分） O H C C O C CH3 Cl δ=5.25+Z同+Z顺+Z反 =5.25+1.38+（-0.35）+0.13 =6.41 第 1 页 ⎢ ⎣ ⎡ + + 10.0 lg059.0771.0 3 Fe [ ] Fe
3.采用原子吸收光谱法测定乙醛催化剂中的钯浓度。先测得样品的吸光度为0.435， 再将1mL浓度为100ugmL钯标准溶液加到9mL的样品中，测得吸光度为0.835， 求乙醛催化剂中的钯浓度？(8分) 答：A1=0.435 A,=0.835 设乙醛能化剂中钯浓度为C.加标以后浓度为.9xC,+1x100g/l_9C,+01 10 10 ∫A-kCx① Ak-9℃+0.1 @ 0 ①/2得0435.10C ..C.-0.0098mg/ml-9.8 ug/ml 0.8359C.+0.1 答：乙醛催化剂中钯浓度为9.84gml 4.计算下述化合物的最大吸收波长。(3×4=12分) OH (1) (2) (3) 基质： 253nm 母体： 246nm 母体：215nm 环外双键： 5×3nm 邻位环残基(ab):3×2nm 增加一个共轭双键：30nm 烷基取代： 5×5nm 间位一CH0: 7nm 取代基a取代10nm 共轭系统延长：30nm 间位烷基： 3nm B取代12nm 对位一OH: 25nm y取代18nm 323nm 8取代18nm 287nm 313nm 第2页
3. 采用原子吸收光谱法测定乙醛催化剂中的钯浓度。先测得样品的吸光度为 0.435， 再将 1 mL 浓度为 100 μg/mL 钯标准溶液加到 9 mL 的样品中，测得吸光度为 0.835， 求乙醛催化剂中的钯浓度?（8 分） 答: A1=0.435 A2=0.835 设乙醛催化剂中钯浓度为Cx,加标以后浓度为: 10 1.09 10 /10019 + = ×Cx + × μ Cmlg x A1=kCx ○1 A2=k ○2 10 + 1.09Cx ○1 /○2 得: ∴Cx=0.0098mg/ml=9.8 μ g/ml 1.09 10 835.0 435.0 x + x C C 答:乙醛催化剂中钯浓度为9.8 μ g/ml 4. 计算下述化合物的最大吸收波长。（3×4=12 分） O （1） 基质： 253nm 环外双键： 5×3nm 烷基取代： 5×5nm 共轭系统延长：30nm 323nm （2） 母体： 246nm 邻位环残基（a,b）：3×2nm 间位 —CH3O： 7nm 间位烷基： 3nm 对位 —OH： 25nm 287nm 第 2 页 （3） 母体：215nm 增加一个共轭双键：30nm 取代基 α取代 10nm Β取代 12nm γ取代 18nm δ取代 18nm 313nm =
5.在一根长2m、内径为4mm的色谱柱上，测得空气的保留时间为0.42min:组分1 的保留时间为0.92min,半峰宽为0.53cm:组分2的保留时间为2.5mim,半峰宽 为1.48cm,记录仪的纸速为5cm/min。试求出：(1)用组分2计算色谱柱的理论 塔板数：(2)计算选择因子α和容量因子K·:(3)问欲达到1.5的分离度，最 小需多长的柱子？(9分) minmin W-0532 Smin Wu1.4cm (1)W2=1.48/5-=0.296cm 2.5 m54X0296) =395.19 8a=5-g=25-02-208-416 1-tw0.92-0.420.5 K=-092-042=119 0.42 (W2 R=a(a--23416--34 4 a 44.16 =0.46(m) R 二、问答题 1.是否可用紫外吸收光谱法区分沸点仅差0.6℃的苯与环己烷，为什么？(4分) 答：可以，因为苯环有紫外吸收，而环己烷没有 第3页
5. 在一根长 2m、内径为 4mm 的色谱柱上，测得空气的保留时间为 0.42min；组分 1 的保留时间为 0.92min，半峰宽为 0.53cm；组分 2 的保留时间为 2.5min，半峰宽 为 1.48cm，记录仪的纸速为 5cm/min。试求出：（1）用组分 2 计算色谱柱的理论 塔板数；（2）计算选择因子 α 和容量因子 Kˊ；（3）问欲达到 1.5 的分离度，最 小需多长的柱子？（9 分） 解:tM=0.42min t1=0.92min W V 1/2=0.53 t2=2.5min W1/2=1.48cm 纸=5cm/min L1=2cm (1) W2=1.48/5=0.296cm 19.395 296.0 5.2 2 ⎟ = ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ n=5.54 (2) K` = (3) R2=1.5 neH=5.54 R1= 3.14 ⇒ = 0.46 (m) 二、问答题 1. 是否可用紫外吸收光谱法区分沸点仅差 0.6℃的苯与环己烷，为什么?（4 分） 答：可以，因为苯环有紫外吸收，而环己烷没有 第 3 页 × 16.4 5.0 08.2 42.092.0 42.05.2 1 2 == − − = − − = M M tt tt α 19.1 42.0 42.092.0 ` = − = M n t t 56.273 296.0 42.05.2 54.5 2 2 2/1 ` ⎟ = ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − ×= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ W tR × ⎜ = ⎛ − ⎜ = ⎛α − 4273 ⎟ ⎠ ⎞ ⎝ ⎟ ⎠ ⎞ ⎝ 16.4 116. 4 56.1 4 α eH n 2 1 2 1 L L R R = 2 L = 1 2 21 2 R × RL
2.已知某样品为高沸点的同系物的混合物，请问可采用何种仪器分析方法对其进 行定性与定量分析？(4分) 答：液相色谱 3.如何根据红外吸收光谱区分下述化合物？(4分) (A) (B) 答：A物质含有羰基，在1680cm-1处有羰基伸缩振动吸收， 而B在1680cm-1处无羰基吸收峰 4.某化合物的同位素丰度比为M:M+2:M什4：M+6=30:29:10:1,推断分子内存在的 卤素原子的类型与数目。(4分) 答：含有三个卤素原子，卤素原子为氯原子 (a+b)3=(3+1)3=27:27:91与M:M+2:M+4:M+6=30:29:10:1接近 所以卤素原子为氯原子 第4页
2. 已知某样品为高沸点的同系物的混合物，请问可采用何种仪器分析方法对其进 行定性与定量分析?（4 分） 答：液相色谱 3. 如何根据红外吸收光谱区分下述化合物？（4 分） （A） （B） 答：A物质含有羰基，在1680cm-1处有羰基伸缩振动吸收， 而B在1680cm-1处无羰基吸收峰 4. 某化合物的同位素丰度比为 M:M+2:M+4:M+6 = 30:29:10:1，推断分子内存在的 卤素原子的类型与数目。（4 分） 答：含有三个卤素原子，卤素原子为氯原子 (a+b)3 =(3+1)3 =27:27:9:1 与M：M+2：M+4：M+6=30：29：10：1接近 所以卤素原子为氯原子 第 4 页
5.下列化合物中，划线处的质子是否化学位移等价，为什么？(4分) (1) (2) 答：(1)NH上两个质子不等价，因为C一N键介于单键和双键之间，不能高速旋转，导 致NH上两个质子不等价 (2)等价，有对称轴 6.己知Ga从激发态4s4d跃迁至基态4s4p,产生287.424nm、294.364nm和 294.418nm三条强发射线，试用光谱项表示这三条强发射线的跃迁过程。(7分) 答：Ca基态外层电子排布为4s24p 组态1 L J 光谱项 3p1 1/211/2 1/2,3/2 32p12,32P32 3d2 1/2 2 1/2 3/2,52 32D2,32D52 △0，△L=±1，△S=0.△J=0,±1为允许跃迁 据此可知，可能的跃迁为 32P1h→32D32,32P32→32D32,32P32→32D52 第5页
5．下列化合物中，划线处的质子是否化学位移等价，为什么?（4 分） （1） （2） 答：（1）NH2上两个质子不等价，因为C—N键介于单键和双键之间，不能高速旋转，导 致NH2上两个质子不等价 （2）等价，有对称轴 6. 已知 Ga 从激发态 4s2 4d1 跃迁至基态 4s2 4p1 ，产生 287.424nm、294.364nm 和 294.418nm 三条强发射线，试用光谱项表示这三条强发射线的跃迁过程。（7 分） 答：Ca基态外层电子排布为 4s2 4p1 组态 l s L S J 光谱项 3p1 1 1/2 1 1/2 1/2，3/2 3 2 P1/2，3 2 P3/2 3d1 2 1/2 2 1/2 3/2，5/2 3 2 D3/2，3 2 D5/2 △ n=0，△L=±1，△S=0，△J=0, ±1 为允许跃迁 据此可知，可能的跃迁为 3 2 P1/2→3 2 D3/2，3 2 P3/2→3 2 D3/2，3 2 P3/2→3 2 D5/2 第 5 页
三、根据所示谱图，推出化合物的分子结构 1.已知某有机化合物的分子式为C,H,其R光谱如下，试推出其分子结构。(11 分) 答：=1+9-5=5>4，说明含有一个苯环和一个双键或一个环 1600 1500 →苯环骨架振动→含有苯环 1450 775 →苯环上δ→单取代苯环 695 1626一Yc=c→含有双键，且与苯环共轭 C=CH2 892→6=CH→ CH3 -CH2 因此可能结构为： 第6页
三、根据所示谱图，推出化合物的分子结构 1. 已知某有机化合物的分子式为 C9H10，其 IR 光谱如下，试推出其分子结构。（11 分） 答：μ=1+9-5=5>4，说明含有一个苯环和一个双键或一个环 1600 1500 →苯环骨架振动→含有苯环 1450 775 →苯环上δ=CH →单取代苯环 695 1626→γC=C→含有双键，且与苯环共轭 892→δ=CH→ C CH2 因此可能结构为： C CH3 CH2 第 6 页
2.已知某有机化合物的分子式为CHO,其HNMR谱如下图，试推出其分子结构。 (11分) 10.95 g2 0 ppm 答：=1+4-4=1可能含有一个双键或环 从核磁共振图谱分析，6=10.95为一个活泼氢，可能为 -OH 另外还有三种类型氢 四种氢个数之比（从低场到高场）1：2：2：3 将各类质子6值面积及分裂情况列表如下 分裂峰 面积比质子数 可能基团相邻集团 1.27 三重峰 3 3 CH3 CH2 3.66 四重峰 2 CH2 CH3,O 4.13 单峰 2 CH2 -0,C=0 10.95单峰 COOH 因此该化合物结构式为 H3C-H2C-O-CH2-C-OH 第7页
2. 已知某有机化合物的分子式为 C4H8O3，其1 H-NMR 谱如下图，试推出其分子结构。 （11 分） 答：μ=1+4-4=1 可能含有一个双键或环 从核磁共振图谱分析，δ=10.95为一个活泼氢，可能为 C O OH 另外还有三种类型氢 四种氢个数之比（从低场到高场）1：2：2：3 将各类质子δ值面积及分裂情况列表如下 δ 分裂峰 面积比 质子数 可能基团 相邻集团 1.27 三重峰 3 3 CH3 CH2 3.66 四重峰 2 2 CH2 CH3，O 4.13 单峰 2 2 CH2 -O，C=O 10.95 单峰 1 1 COOH 因此该化合物结构式为 O CH2 C O H3C H2C OH 第 7 页
3.己知某有机化合物的分子式为CH,ON,其MS谱如下图，试推出其分子结构。(11 分) 91 135 -m/e 答：=1+8-0.51-9)=9-4=5>4可能含有一个苯环，一个双键或一个环 39、51、65、77碎片离子为苯环特征碎片离子，证明含有苯环 91碎片离子为基蜂为苄基离子 135.9144说明可能为CNH 92离子为烷基取代苯环，发生麦氏重排得到离子了 CH2-C-NH2 因此可能结构为 13 m/2 第8页
3. 已知某有机化合物的分子式为 C8H9ON，其 MS 谱如下图，试推出其分子结构。（11 分） 91 92 44 65 39 135 77 51 m/e 答：μ=1+8-0.5(1-9)=9-4=5>4 可能含有一个苯环，一个双键或一个环 39、51、65、77碎片离子为苯环特征碎片离子，证明含有苯环 91碎片离子为基峰为苄基离子 CH2 135-91=44 说明可能为C O NH2 92离子为烷基取代苯环，发生麦氏重排得到离子 因此可能结构为 CH2 C O NH2 CH2 C O NH2 + e CH2 C O NH2 m/z 135 CH2 C O NH2 CH2 + C O NH2 m/z 91 CH2 C O NH2 CH2 + C O NH2 CH2 C O NH H CH2 + C NH O m/z 92 第 8 页