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质谱习题答案质谱习题答案质谱是一种常用的分析技术，广泛应用于化学、生物、医药等领域。
通过质谱仪，可以对样品中的化合物进行分析和鉴定。
在学习质谱的过程中，习题是一个重要的辅助工具，可以帮助我们巩固知识，提高分析能力。
下面，我将为大家提供一些质谱习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。
习题一：质谱图解析下图是某有机化合物的质谱图，请根据图中的峰值信息，推断该有机化合物的分子式。
解答：根据质谱图，我们可以观察到两个峰值，一个峰值的m/z值为100，另一个峰值的m/z值为150。
根据质谱的原理，m/z值为100的峰表示分子中含有一个质子，m/z值为150的峰表示分子中含有一个质子和一个氮原子。
因此，该有机化合物的分子式为C5H10N。
习题二：质谱碎裂规律下图是某有机化合物的质谱图，峰值信息如图所示。
请根据质谱碎裂规律，推断该有机化合物的结构。
解答：根据质谱图，我们可以观察到一个峰值的m/z值为58，另一个峰值的m/z值为86。
根据质谱碎裂规律，分子中的键会断裂形成离子。
m/z值为58的峰表示分子中含有一个甲基离子(CH3+)，m/z值为86的峰表示分子中含有一个乙基离子(C2H5+)。
因此，该有机化合物的结构为CH3CH2X，其中X为其他原子或基团。
习题三：质谱定量分析某化学实验室需要对饮用水中的有机污染物进行定量分析。
通过质谱仪测得样品中目标化合物的质谱峰面积为1000。
已知该化合物的相对响应因子为1.5，样品中的内标化合物的质谱峰面积为800。
请计算样品中目标化合物的浓度。
解答：目标化合物的浓度可以通过内标法计算得到。
内标法是利用已知浓度的内标化合物来确定目标化合物的浓度。
已知内标化合物的质谱峰面积为800，目标化合物的质谱峰面积为1000，相对响应因子为1.5。
根据内标法的计算公式：目标化合物的浓度 = 内标化合物的浓度× 目标化合物的质谱峰面积 / 内标化合物的质谱峰面积× 相对响应因子。
例1：未知物1的质谱图。
解：从图谱上看，该化合物的裂解碎片极少，说明应为具有高度稳定性结构的化合物，不易进一步被裂解。
例2、未知物2的质谱图。
解：该化合物为具有两个稳定结构单元的化合物，分子离子峰具有较为稳定的结构，易失去一个苯基形成m/z105的高度稳定的碎片。
分子离子与m/z105碎片离子之间由较弱的键连接。
例3、未知物3的质谱图。
解：该化合物的质谱峰很孤单，同位素峰丰度非常小，低质量端的峰没有伴随峰。
示该化合物含有单同位素元素，分子中的氢很少。
未知物4的质谱图。
解：髙质量端的质谱峰很弱，低质量端的质谱峰多而强。
示为脂肪族化合物。
例5、某化合物的化学式是C8H16O，其质谱数据如下表，试确定其结构式43 57 58 71 85 86 128相对丰度/% 100 80 57 77 63 25 23 解：⑴ 不饱和度Ω＝1+8+（-16/2）＝1，即有一个双键（或一个饱和环）；⑵ 不存在烯烃特有的m/z41及41+14n系列峰（烯丙基的α断裂所得），因此双键可能为羰基所提供，而且没有m/z29（HC O＋）的醛特征峰，所以可能是一个酮；⑶ 根据碎片离子表，m/z为43、57、71、85的系列是C n H2n+1及C n H2n+1CO 离子，分别是C3H7+、CH3CO+，C4H9+、C2H5CO+，C5H11+、C3H7CO+及C6H13+、C4H9CO+离子；⑷ 化学式中N原子数为0（偶数），所以m/z为偶数者为奇电子离子，即m/z86和58的离子一定是重排或消去反应所得，且消去反应不可能，所以是发生麦氏重排，羰基的γ位置上有H，而且有两个γ-H。
m/z86来源于M-42（C3H6、丙稀），表明m/z86的离子是分子离子重排丢失丙稀所得; m/z58的重排离子是m/z86的离子经麦氏重排丢失质量为26的中性碎片（C2H4、乙烯）所产生，从以上信息及分析，可推断该化合物可能为：由碎片裂解的一般规律加以证实：例6、某化合物由C、H、O三种元素组成，其质谱图如下图，测得强度比M ：（M+1）：（M+2）＝100 ：8.9 ：0.79 试确定其结构式。
在一定的实验条件下，各种分子都有自己特征的裂解模式和途径，产生各具特征的离子峰，包括其分子离子峰、同位素离子峰及各种碎片离子峰。
根据这些峰的质量及强度信息，可以推断化合物的结构。
如果从单一的质谱信息还不足以确定化合物的结构或需进一步确证的话，可借助于其他的手段，如红外光谱法、核磁共振波谱法、紫外－可见吸收光谱法等。
质谱图的解释，一般要经历以下几个方面的步骤：⑴ 确定分子量；⑵ 确定分子式，除了上面阐述的用质谱法确定化合物分子式外，也常用元素分析法来确定。
分子式确定之后，就可以初步估计化合物的类型；⑶ 计算化合物的不饱和度（也叫不饱和单元）Ω（也有的用U表示）：Ω=1+n4+式中n4、n3、n1分别表示化合物分子中四价、三价、一价元素的原子个数（通常n4为C原子的数目，n3为N原子的数目，n1为H和卤素原子的数目）计算出Ω值后，可以进一步判断化合物的类型Ω＝0时为饱和（及无环）化合物Ω＝1时为带有一个双键或一个饱和环的化合物Ω＝2时为带有二个双键或一个三键或一个双键加一个环的化合物（其他以此类推）Ω＝4时常是带有苯环的化合物或多个双键或三键。
⑷ 研究高质量端的分子离子峰及其与碎片离子峰的质量差值，推断其断裂方式及可能脱去的碎片自由基或中性分子，这些可以从前面的表8-2、表8-3查找参考。
在这里尤其要注意那些奇电子离子，这些离子一定符合“氮律”，因为它们的出现，如果不是分子离子峰，就意味着发生重排或消去反应，这对推断结构很有帮助。
⑸ 研究低质量端的碎片离子，寻找不同化合物断裂后生成的特征离子或特征系列，如饱和烃往往产生15+14n质量的系列峰；烷基苯往往产生91－13n质量的系列峰。
根据特征系列峰同样可以进一步判断化合物的类型。
⑹根据上述的解释，可以提出化合物的一些结构单元及可能的结合方式，再参考样品的来源、特征、某些物理化学性质，就可以提出一种或几种可能的结构式。
⑺验证：验证有几种方式——由以上解释所得到的可能结构，依照质谱的断裂规律及可能的断裂方式分解，得到可能产生的离子，并与质谱图中的离子峰相对应，考察是否相符合；——与其他的分析手段，如IR、NMR、UV－VIS等的分析数据进行比较、分析、印证；——寻找标准样品，在与待定样品的同样条件下绘制质谱图，进行比较；——查找标准质谱图、表进行比较，常用标准谱图有：①S.R. Heller，G.W.A.Milne EPA/NIH Mass spectral Data base， U.S.Government printing office，Washington，1978②Eight pe ak Index of Mass spectra，The mass spectrometry Data’centrey, The Royal of chemistry，1983③E.Stenhagen，S.Abrahamsson，F.W.McLafferey，Registy of Mass spectral Data，vol.1－4，John wiley，1974谱图解释例举：[例1]某化合物的化学式是C8H16O，其质谱数据如下表，试确定其结构式解：⑴ 不饱和度Ω＝1+8+＝1，即有一个双键（或一个饱和环）；⑵ 不存在烯烃特有的41及41+14n系列峰（烯丙基的α断裂所得），因此双键可能为羰基所提供，而且没有29（HC O＋）的醛特征峰，所以可能是一个酮；⑶ 根据碎片离子表，为43、57、71、85的系列是及离子，分别是C3H7+、CH3CO+，C4H9+、C2H5CO+，C5H11+、C3H7CO+及C6H13+、C4H9CO+离子；⑷ 化学式中N原子数为0（偶数），所以m/e为偶数者为奇电子离子，即86、58的离子一定是重排或消去反应所得，且消去反应不可能，所以是发生麦氏重排，羰基的γ位置上有H，而且有两处γ-H。
质谱分析习题一、简答题1．以单聚焦质谱仪为例，说明组成仪器各个主要部分的作用及原理。
2．双聚焦质谱仪为什么能提高仪器的分辨率?3．试述飞行时间质谱计的工作原理,它有什么特点?4．比较电子轰击离子源、场致电离源及场解析电离源的特点。
5．试述化学电离源的工作原理。
6．有机化合物在电子轰击离子源中有可能产生哪些类型的离子？从这些离子的质谱峰中可以得到一些什么信息？7．如何利用质谱信息来判断化合物的相对分子质量？判断分子式？8．色谱与质谱联用后有什么突出特点？9．如何实现气相色谱－质谱联用？10．试述液相色谱－质谱联用的迫切性。
二、选择题1．3,3-二甲基戊烷：受到电子流轰击后, 最容易断裂的键位是: ( )A 1和4B 2和3C 5和6D 2和32．在丁烷的质谱图中，M对(M＋1)的比例是（）A 100:1.1B 100:2.2C 100:3.3D 100:4.43．下列化合物含C、H或O、N，试指出哪一种化合物的分子离子峰为奇数？( )A C6H6B C6H5NO2C C4H2N6OD C9H10O24．在下列化合物中, 何者不能发生麦氏重排? ( )5．用质谱法分析无机材料时，宜采用下述哪一种或几种电离源? （）A 化学电离源B 电子轰击源C 高频火花源D B或C6．某化合物的质谱图上出现m/z31的强峰, 则该化合物不可能为 ( )A 醚B 醇C 胺D 醚或醇7．一种酯类（M=116），质谱图上在m/z 57（100%），m/z 29（27%）及m/z 43（27%）处均有离子峰，初步推测其可能结构如下，试问该化合物结构为( )A (CH3)2CHCOOC2H5B CH3CH2COOCH2CH2CH3C CH3(CH2)3COOCH3D CH3COO(CH2)3CH38．按分子离子的稳定性排列下面的化合物次序应为( )A 苯> 共轭烯烃> 酮> 醇B 苯> 酮> 共轭烯烃> 醇C 共轭烯烃> 苯> 酮> 醇D 苯> 共轭烯烃> 醇> 酮9．化合物在质谱图上出现的主要强峰是（）A m/z 15B m/z29C m/z43D m/z7110．溴己烷经 均裂后，可产生的离子峰的最可能情况为：( )A m/z 93B m/z 93和m/z 95C m/z 71D m/z 71和m/z 7311．在C2H 5F 中，F对下述离子峰有贡献的是 ( )A MB M+1C M+2D M及M+212．某化合物的M S图上出现m/e 74的强峰， R光谱在3400～3200c m-1有一宽峰，1700～1750c m-1有一强峰，则该化合物可能是（）A R1－（CH2）3－COOCH3B R1－（CH2）4－COOHC R1－CH2(CH3)－CH2－CH－COOHD B或C13．在质谱图谱中若某烃化合物的(M＋1)和M峰的强度比为24: 100，则在该烃中存在碳原子的个数为（）。
例题1. 图示一未知化合物的红外、氢谱、质谱。
紫外光谱在210nm以上没有吸收。
氢谱δ0.9（12个氢），δ1.2~2.0（6个氢），δ2.5（4个氢）。
推导未知物结构。
292814601380236例题2. 图示一未知化合物的氢谱、红外、紫外和质谱（M+为222）。
紫外光谱：浓度1.6mg/25ml的乙醇溶液，槽的厚度为5mm。
氢谱δ8.2~7.6多重峰（4个氢），δ4.5附近四重峰（4个氢），δ0.8附近三重峰（6个氢）。
根据这些光谱写出结构式。
446例题3.图示一未知化合物的氢谱、红外、紫外和质谱。
化合物由C、H、O、N 组成，高分辨质谱M+109.0527确定分子式C6H7NO。
紫外光谱：（a）浓度3.45mg/25ml,槽的厚度5mm.(b)加酸（c）加碱。
氢谱：δ7.8（1个氢），δ7~6.7(1个氢)，δ6.3~6（3个氢），δ4.4（2个氢），推导结构式。
例题4. 未知物质谱确定分子量为137，其红外光谱图中3400~3200cm-1有一个宽而强的吸收峰，根据氢谱和碳谱推测未知物结构。
氢谱中从低场到高场各峰面积比为2:2:1:2:2:2。
例题5未知物元素分析结果为C:68.27%，H:7.63%，N:3.80%，O:20.30%。
图示未知物的红外、紫外、质谱、核磁共振谱（1H、13C、DEPT45、DEPT135、DEPT135、HMQC、HMBC），推测化合物结构。
例6.下面给出某一未知物的MS、IR、和氢谱，试推测其结构。
例7. 从伞形科植物防风中提取分离得到一个化合物，为无色针状结晶，UV max(MeOH)nm: 232,287,325, 在紫外灯下显天蓝色荧光，氢谱、碳谱、HMBC、MS谱如图所示，试解释其结构。
第四章、质谱法（ 122 题）一、选择题 ( 共 35 题 )1. 2分已知某化合物的分子式为C 8H 10 ，在质谱图上出现m / z 91 的强峰，则该化合物可 能是：()2. 2分下列化合物含 C 、 H 或 O 、N ，试指出哪一种化合物的分子离子峰为奇数 ()(1) C 6 H (2) C H NO (3) C H NO (4) C 9 H O66 5 2 4 2 610 23. 2分 )下列化合物中分子离子峰为奇数的是 ( )(1) C 6 H (2) C H NO (3) C H OS (4) C6 H N O66 5 2 6 10 24 2 44. 2分在溴己烷的质谱图中，观察到两个强度相等的离子峰，最大可能的是： ()(1) / 为 15 和 29 (2) / 为 93 和 15m zm z(3)m / z 为 29 和 95(4)m / z 为 95 和 935. 2分在 C 2H 5F 中, F 对下述离子峰有贡献的是( )(1)M (2)M +1 (3)M +2(4)M 及 M +26. 2分一个酯的质谱图有 m / z 74(70%) 的强离子峰 , 下面所给结构中哪个与此观察值最为一致( )(1) CH3CHCHCOOCH(2) (CH) CHCOOCH2 233 23(3) CH3CH 2COOCH 2CH 3(4) (1)或 (3)7. 2分 )某化合物分子式为 C 6H 14O, 质谱图上出现 m / z 59( 基峰 ) m / z 31 以及其它 弱峰 m / z 73，m / z 87 和 m / z 102. 则该化合物最大可能为( )(1)二丙基醚(2)乙基丁基醚(3)正己醇 (4)己醇 -28. 2 分某胺类化合物 , 分子离子峰其 =129, 其强度大的/58(100%), / 100(40%), 则该化Mm zm z合物可能为()(1) 4- 氨基辛烷(2) 3-氨基辛烷(3) 4- 氨基 -3- 甲基庚烷(4) (2)或(3)9. 2 分某胺类化合物 , 分子离子峰 +=87,/ 30 为基峰 , 则它最可能是()Mm z(1) (CH 3) 2CHCH 2CH 2NH 2CH 3(2) CH 3CH 2-C-NH 2CHCH33(3) CH3CHCHCHNH2 2 2(4) (1)或 (3)10. 2分按分子离子的稳定性排列下面的化合物次序应为()(1) 苯 > 共轭烯烃 > 酮 > 醇 (2) 苯 > 酮 > 共轭烯烃 > 醇 (3) 共轭烯烃 > 苯 > 酮 > 醇 (4)苯 > 共轭烯烃 > 醇 > 酮11. 2 分分子离子峰弱的化合物是： （ ）(1) 共轭烯烃及硝基化合物 (2) 硝基化合物及芳香族 (3)脂肪族及硝基化合物(4)芳香族及共轭烯烃12. 2 分在 C H Br 中, Br 原子对下述同位素离子峰有贡献的是 :( )25(1)M(2)+1 (3)+2(4)和 +2MMM M13. 2 分某化合物相对分子质量 =142, 其质谱图如下左 , 则该化合物为 ( )M(1) 正癸烷 (2) 2,6-二甲基辛烷(3) 4,4-二甲基辛烷(4)3-甲基壬烷14. 2分某化合物的质谱图上出现 m / z 31 的强峰 , 则该化合物不可能为 (）(1)醚 (2)醇(3)胺 (4)醚或醇15. 2分在化合物 3,3- 二甲基己烷的质谱图中 , 下列离子峰强度最弱者为( )(1) / 29 (2) / 57 (3) /71 (4) / 85m zm zm zm z16. 2分3,3- 二 甲 基 戊 烷 ： 受 到 电 子 流 轰 击 后 ,最 容 易 断 裂 的 键 位 是 :()(1) 1 和 4 (2) 2 和 3 (3) 5和 6 (4) (2)和 (3)17. 2分R ─Ｘ· + ──→ R + + Ｘ· 的断裂方式为 :()(1) 均裂 (2)异裂 (3)半异裂(4)异裂或半异裂18. 2分今要测定 14N 和 15N 的天然强度 , 宜采用下述哪一种仪器分析方法()(1) 原子发射光谱(2) 气相色谱(3)质谱 (4)色谱 - 质谱联用19. 2分溴己烷经 均裂后 , 可产生的离子峰的最可能情况为:( )(1)m / z 93 (2)m / z 93 和 m / z 95 (3)m / z 71(4)m / z 71 和 m / z 7320. 2分一种酯类 ( M =116), 质谱图上在 m / z 57(100%), m / z 29(27%) 及 m / z 43(27%) 处均有离子峰 ,初步推测其可能结构如下 , 试问该化合物结构为 ( )(1) (CH ) CHCOOC(2) CH CHCOOCHCHCH3 2 2 5 32 2 2 3(3) CH3(CH ) COOCH(4) CHCOO(CH) CH2 3332 3321. 5 分某化合物在质谱图上出现 m/z 29,43,57 的系列峰 , 在红外光谱图官能团区出现如下吸收峰 : >3000c-1-1,1380c -1-1（）M ;1460c M M ,1720c M . 则该化合物可能是 :(1) 烷烃 (2) 醛 (3) 酮 (4)醛或酮 22. 2分某化合物的S 图上出现/ 74 的强峰，R 光谱在 3400～ 3200c-1有一宽峰， 1700～Mm eM-1（ ）1750c M 有一强峰，则该化合物可能是（ 1） R 1－（ CH 2） 3－ COOCH 3（ 2） R 1－（ CH 2） 4－ COOH （ 3） R 1－（ CH 2） 2－ CH － COOH| CH3（ 4）（2）或（ 3）23. 5 分某化合物 相对分子质量 M r ＝ 102，红外光谱指出该化合物是一种酯。
质谱仪的工作原理，通过对微观带电粒子在电磁场中的运动规律的测量来得到微观粒子的质量。
带电粒子在电场中受到库仑力，在磁场中受到洛仑兹力。
由于力的作用，微观粒子会具有加速度，以及与加速度对应的运动轨迹。
微观粒子质量不同时，加速度以及运动轨迹就会不同。
通过对微观粒子运动情况的研究，可以测定微观粒子的质量。
一、单聚焦质谱仪仅用一个扇形磁场进行质量分析的质谱仪称为单聚焦质谱仪，单聚焦质量分析器实际上是处于扇形磁场中的真空扇形容器，因此，也称为磁扇形分析器。
1．丹普斯特质谱仪如下图，原理是利用电场加速，磁场偏转，测加速电压和和偏转角和磁场半径求解。
例1质谱仪是一种测带电粒子质量和分析同位素的重要工具，现有一质谱仪，粒子源产生出质量为m 电量为的速度可忽略不计的正离子，出来的离子经电场加速，从点沿直径方向进入磁感应强度为B 半径为R 的匀强磁场区域，调节加速电压U 使离子出磁场后能打在过点并与垂直的记录底片上某点上，测出点与磁场中心点的连线物夹角为，求证：粒子的比荷。
证明：离子从粒子源出来后在加速电场中运动由得，离子以此速度垂直进入磁场即2．班布瑞基质谱仪在丹普斯特质谱仪上加一个速度选择器，利用两条准直缝，使带电粒子平行进入速度选择器，只有满足即的粒子才能通过速度选择器，由知，求质量。
例2如图是一个质谱仪原理图，加速电场的电压为U ，速度选择器中的电场为E ，磁场为B1 ，偏转磁场为B2 ，一电荷量为q 的粒子在加速电场中加速后进入速度选择器，刚好能从速度选择器进入偏转磁场做圆周运动，测得直径为 d ，求粒子的质量。
不考虑粒子的初速度。
解：粒子在电场中加速，由动能定理有，粒子通过速度选择器有，进入偏转磁场后，洛仑兹力提供向心力有，而联立。
二、双聚焦质谱仪所谓双聚焦质量分析器是指分析器同时实现能量（或速度）聚焦和方向聚焦。
是由扇形静电场分析器置于离子源和扇形磁场分析器组成。
电场力提供能量聚焦，磁场提供方向聚焦。
