高考申論題
114年
[化學工程] 化學程序工業(包括質能均衡)
第 一 題
📖 題組:
下圖為 2-methyl-1-pentene 之 1H NMR 之圖譜,2.97、2.08、2.96、2.06 和 2.00 為五個 NMR 峰的積分值,請回答下列有關分析化學之問題。
下圖為 2-methyl-1-pentene 之 1H NMR 之圖譜,2.97、2.08、2.96、2.06 和 2.00 為五個 NMR 峰的積分值,請回答下列有關分析化學之問題。
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (一)
請畫出 2-methyl-1-pentene 之化學結構,並指出下圖 a、b、c、d、e 這五個 NMR 峰各為 2-methyl-1-pentene 化學結構中那個氫之吸收峰?(10 分)
思路引導 VIP
首先畫出 2-methyl-1-pentene 的化學結構式,並確認分子內共有 5 組不同化學環境的氫原子。接著利用圖譜提供的「積分面積(代表相對氫原子數量)」、「化學位移(代表官能基所處環境)」以及「自旋耦合分裂規律(n+1 法則)」進行交叉比對,將 a~e 五個峰精準歸屬至結構中對應的氫原子。
小題 (二)
下圖 a、b、c、d、e 這五個 NMR 峰當中,何者受屏蔽效應(shielding effect)之影響最大?(3 分)
思路引導 VIP
解答此題的關鍵在於理解核磁共振(NMR)圖譜中化學位移(chemical shift, δ)與屏蔽效應的關聯。受屏蔽效應越大的質子,其共振吸收發生在高場區(upfield),對應的化學位移數值越小(位於圖譜的最右側)。只需觀察圖譜中哪個峰的 ppm 值最低即可快速得出答案。
小題 (三)
下圖 a、b、c、d、e 這五個 NMR 峰當中,何者位於最高場(upfield)之位置?(3 分)
思路引導 VIP
本題測驗核磁共振(NMR)圖譜的基礎判讀。解題關鍵在於理解『高場 (upfield)』與『低場 (downfield)』在圖譜上的相對位置,高場即代表化學位移(δ值)較小、受到電子雲遮蔽較強,位於圖譜最右側的區域。
小題 (四)
苯(C6H6)在紫外光範圍的最大吸收波長(λmax)為 255 nm,苯胺(C6H5NH2)的 λmax為 280 nm,請說明苯胺 λmax往紅光位移的原因。(4 分)
思路引導 VIP
看到此題應先比較苯與苯胺的結構差異,找出氨基(-NH2)官能基的存在。接著思考氨基上氮原子的「孤對電子」如何與苯環的 π 電子產生「共軛效應」,進而縮小躍遷能隙(ΔE),根據 E=hc/λ,能量變小會導致吸收波長變長(紅移)。