DSE 化学｜仪器分析 IR、质谱、NMR 备课指引（导师用）

DSE 化学｜仪器分析 IR、质谱、NMR 备课指引（导师用）｜三步判读与四个常见错误

2026-11-10

三张图谱放在面前，学生多数由左看到右，看完只记得“有几个峰”。真正的问题是没有次序：IR 用来找官能团、质谱用来定分子量与碎片、NMR 用来数氢的环境。次序一固定，图谱就由“猜”变成“查”。

本堂目标　学生能够：① 在 IR 图上依固定次序找出羰基与羟基，并讲出各自的特征吸收位置；② 由质谱的分子离子峰读出相对分子质量，用 M+1 峰估碳数，并由 3 比 1 或 1 比 1 的双峰认出氯与溴；③ 用“数峰、看积分、读化学位移”三步由氢核磁共振谱推出可能的结构片段。

01　先备知识（开课前 3 分钟快检）

以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：

技能	快检题	过关标准
官能团辨认	羧酸同时有哪两个特征官能团	羰基与羟基
相对分子质量	丙烷的相对分子质量是多少	44
同位素概念	氯的两种同位素相对丰度大约多少	约 3 比 1

02　课堂流程（60 分钟）

时间	环节	导师做什么	学生做什么
0–6 分	开场三图	同一未知物给 IR、质谱、NMR 各一张	先讲你会先用哪张、为什么
6–20 分	IR 三步	先找羰基、再找羟基、最后看碳氢	在图上圈出两个关键吸收
20–34 分	质谱	分子离子、碎片、M+1 与卤素双峰	由分子离子算出相对分子质量
34–48 分	NMR 三步	数峰、看积分、读化学位移与分裂	写出三种环境的氢数比
48–56 分	三合一推结构	把三张图的结论排成证据链	独立推一个简单分子
56–60 分	离场检查	两题收回即批，错的标明跌在哪张图	独立完成

03　讲解脚本（照着说就可以）

第一幕：IR：只找两件事，其余交给指纹区

学生把整张 IR 由左扫到右，结果每个谷都当成官能团。次序要写死：先找羰基（约 1700 波数的强而尖的吸收），再找羟基（2500 至 3500 的宽阔吸收），最后才看碳氢区分辨饱和与不饱和。宽与窄是关键对比：羧酸的羟基又宽又跨好几个百波数，醇的羟基宽但位置略高，两者都跟尖锐的羰基形成清楚对照。指纹区低于 1500 波数只用来“比对两张图是否同一物质”，不必逐个峰命名。给学生一个反例：一张只有羰基而没有宽羟基的图，就不是羧酸而是酮或醛，这一句可以省下大量失分。
要学生做：在三张 IR 图上圈出羰基与羟基，并用一句话讲出分别。

要学生讲：IR 用来找什么、不用来找什么。

第二幕：质谱：分子离子给分子量，碎片给骨架

第一步读最右边（质荷比最大）的主峰，通常就是分子离子，它的数值等于相对分子质量。示例：分子离子为 58，配合一个 43 的碎片，两者相差 15，正好是一个甲基，于是骨架开始出现。第二步看同位素：M+1 峰由碳十三贡献，每个碳约占 1.1%，三个碳就是约 3.3%；所以由 M+1 的相对高度可以回推碳数，这是计算题最常考的一步。第三步看卤素指纹：氯造成高度约 3 比 1 的双峰，溴造成约 1 比 1 的双峰，两者相差 2 个质量单位；一见这种成对的峰，就知道分子含卤素。最后提醒：分子离子峰不一定最强，最强峰（基峰）常常是碎片，不要见到最高峰就当分子量。

要学生做：由分子离子与碎片各推一步，写出失去的是什么基团。

第三幕：NMR：峰数＝氢的环境数，积分＝氢的数目比

三步次序不能乱：先数几组峰，得到“有几种不同环境的氢”；再看每组的积分面积，得到氢的数目比；最后用化学位移判断那组氢接在什么原子上。化学位移只需记几个锚：四甲基硅烷定在 0；烷基氢在 1 附近；接氧的碳上氢约 3.5 至 4；醛氢约 9 至 10；羧酸氢约 10 至 12 而且只有一个宽峰。分裂规律用 n 加 1：相邻碳上有 n 个氢，该峰分成 n 加 1 支，所以三重峰代表旁边有两个氢。把三步套在乙醇上：三组峰、积分 3 比 2 比 1、化学位移由低到高分别对应甲基、亚甲基与羟基，学生就能自己讲出整条证据链，而不是背答案。

要学生做：给乙醇与乙酸乙酯的谱图，各写出三组峰的环境与氢数。

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
官能团辨认题	由 IR 判断有无羧基	先找羰基、再找宽羟基	两个都要有才算羧酸
分子量与碎片题	由质谱读分子量与失去的基团	读最大质荷比主峰、再算差值	差值要对应真实基团质量
计算题	由 M+1 相对强度估碳数	除以 1.1 再四舍五入	要写单位与假设
结构推导题	三张图合一推结构	IR 定官能团、质谱定分子量、NMR 定氢环境	三步结论要互相一致

合理性检查（一定要教）：合理性检查：全章固定“IR 找官能团、质谱定分子量与碎片、NMR 数氢环境”的分工，避免学生把三张图混著猜；每个计算都要求写出假设（碳十三丰度约 1.1%）；卤素双峰用 3 比 1 与 1 比 1 两个数字记住，背后是同位素丰度；最后要求三张图的结论互相对得上，若对不上就回到最有把握的那一步重做，而不是硬改答案。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
IR 判官能团	两张图分辨羧酸与酮	看有无提到宽羟基
质谱读数	读分子离子并算失去的基团	看差值是否对应甲基
NMR 推片段	由三组峰与积分讲出氢的环境	看有无用积分比

06　学生常见错误与纠正句

错误	学生通常这样写	导师这样说
见最高峰当分子量	把基峰当成分子离子	“最高不等于最右，分子离子系质荷比最大𠮶个，你要看位置不系看高度。”
IR 逐个峰命名	把指纹区每个谷都当官能团	“指纹区用嚟比对两张图系不系同一样东西，不系用嚟逐个改名，你先找羰基同羟基。”
NMR 只数峰	答“有三组峰”就停手	“三组峰只讲有几种环境，氢的数目呢？积分同分裂你看了未？”
同位素双峰漏认	忽略 3 比 1 双峰	“两个峰相差 2 个质量单位又成对出现，氯定溴？呢个系白送的分数。”

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

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本章重做　练习区第 2、4、6 题：IR 判读＋质谱计算＋NMR 推片段

08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
三张图分工	IR 官能团、质谱分子量、NMR 氢环境	讲乱＝回到第一幕
质谱两步	最大质荷比读分子量、M+1 估碳数	把基峰当分子量＝重讲第二幕
NMR 三步	数峰、积分、化学位移	只数峰＝回到第三幕

09　导师常问

要不要教碳十三核磁共振？

DSE 以氢核磁共振为主，碳谱只需知道它用来数不同环境的碳，不必深入解析。

分裂规律要背到几重峰？

记 n 加 1 就够，考试多见单峰、双峰、三重峰与四重峰，复杂耦合不在范围内。

IR 数值要背几多个？

只背羰基约 1700、羟基 2500 至 3500、碳氢 2850 至 3300 三个区间，其余靠图比对。

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