DSE 化學｜儀器分析 IR、質譜、NMR 備課指引（導師用）

DSE 化學｜儀器分析 IR、質譜、NMR 備課指引（導師用）｜三步判讀與四個常見錯誤

2026-11-10

三張圖譜放在面前，學生多數由左看到右，看完只記得「有幾個峰」。真正的問題是沒有次序：IR 用來找官能團、質譜用來定分子量與碎片、NMR 用來數氫的環境。次序一固定，圖譜就由「猜」變成「查」。

本堂目標　學生能夠：① 在 IR 圖上依固定次序找出羰基與羥基，並講出各自的特徵吸收位置；② 由質譜的分子離子峰讀出相對分子質量，用 M+1 峰估碳數，並由 3 比 1 或 1 比 1 的雙峰認出氯與溴；③ 用「數峰、看積分、讀化學位移」三步由氫核磁共振譜推出可能的結構片段。

01　先備知識（開課前 3 分鐘快檢）

以下任何一項未過關，本堂就會卡住，先補該項：

技能	快檢題	過關標準
官能團辨認	羧酸同時有哪兩個特徵官能團	羰基與羥基
相對分子質量	丙烷的相對分子質量是多少	44
同位素概念	氯的兩種同位素相對豐度大約多少	約 3 比 1

02　課堂流程（60 分鐘）

時間	環節	導師做什麼	學生做什麼
0–6 分	開場三圖	同一未知物給 IR、質譜、NMR 各一張	先講你會先用哪張、為什麼
6–20 分	IR 三步	先找羰基、再找羥基、最後看碳氫	在圖上圈出兩個關鍵吸收
20–34 分	質譜	分子離子、碎片、M+1 與鹵素雙峰	由分子離子算出相對分子質量
34–48 分	NMR 三步	數峰、看積分、讀化學位移與分裂	寫出三種環境的氫數比
48–56 分	三合一推結構	把三張圖的結論排成證據鏈	獨立推一個簡單分子
56–60 分	離場檢查	兩題收回即批，錯的標明跌在哪張圖	獨立完成

03　講解腳本（照著說就可以）

第一幕：IR：只找兩件事，其餘交給指紋區

學生把整張 IR 由左掃到右，結果每個谷都當成官能團。次序要寫死：先找羰基（約 1700 波數的強而尖的吸收），再找羥基（2500 至 3500 的寬闊吸收），最後才看碳氫區分辨飽和與不飽和。寬與窄是關鍵對比：羧酸的羥基又寬又跨好幾個百波數，醇的羥基寬但位置略高，兩者都跟尖銳的羰基形成清楚對照。指紋區低於 1500 波數只用來「比對兩張圖是否同一物質」，不必逐個峰命名。給學生一個反例：一張只有羰基而沒有寬羥基的圖，就不是羧酸而是酮或醛，這一句可以省下大量失分。
要學生做：在三張 IR 圖上圈出羰基與羥基，並用一句話講出分別。

要學生講：IR 用來找什麼、不用來找什麼。

第二幕：質譜：分子離子給分子量，碎片給骨架

第一步讀最右邊（質荷比最大）的主峰，通常就是分子離子，它的數值等於相對分子質量。示例：分子離子為 58，配合一個 43 的碎片，兩者相差 15，正好是一個甲基，於是骨架開始出現。第二步看同位素：M+1 峰由碳十三貢獻，每個碳約佔 1.1%，三個碳就是約 3.3%；所以由 M+1 的相對高度可以回推碳數，這是計算題最常考的一步。第三步看鹵素指紋：氯造成高度約 3 比 1 的雙峰，溴造成約 1 比 1 的雙峰，兩者相差 2 個質量單位；一見這種成對的峰，就知道分子含鹵素。最後提醒：分子離子峰不一定最強，最強峰（基峰）常常是碎片，不要見到最高峰就當分子量。

要學生做：由分子離子與碎片各推一步，寫出失去的是什麼基團。

第三幕：NMR：峰數＝氫的環境數，積分＝氫的數目比

三步次序不能亂：先數幾組峰，得到「有幾種不同環境的氫」；再看每組的積分面積，得到氫的數目比；最後用化學位移判斷那組氫接在什麼原子上。化學位移只需記幾個錨：四甲基矽烷定在 0；烷基氫在 1 附近；接氧的碳上氫約 3.5 至 4；醛氫約 9 至 10；羧酸氫約 10 至 12 而且只有一個寬峰。分裂規律用 n 加 1：相鄰碳上有 n 個氫，該峰分成 n 加 1 支，所以三重峰代表旁邊有兩個氫。把三步套在乙醇上：三組峰、積分 3 比 2 比 1、化學位移由低到高分別對應甲基、亞甲基與羥基，學生就能自己講出整條證據鏈，而不是背答案。

要學生做：給乙醇與乙酸乙酯的譜圖，各寫出三組峰的環境與氫數。

04　必教題型與步驟

題型	例子	步驟	答案
官能團辨認題	由 IR 判斷有無羧基	先找羰基、再找寬羥基	兩個都要有才算羧酸
分子量與碎片題	由質譜讀分子量與失去的基團	讀最大質荷比主峰、再算差值	差值要對應真實基團質量
計算題	由 M+1 相對強度估碳數	除以 1.1 再四捨五入	要寫單位與假設
結構推導題	三張圖合一推結構	IR 定官能團、質譜定分子量、NMR 定氫環境	三步結論要互相一致

合理性檢查（一定要教）：合理性檢查：全章固定「IR 找官能團、質譜定分子量與碎片、NMR 數氫環境」的分工，避免學生把三張圖混著猜；每個計算都要求寫出假設（碳十三豐度約 1.1%）；鹵素雙峰用 3 比 1 與 1 比 1 兩個數字記住，背後是同位素豐度；最後要求三張圖的結論互相對得上，若對不上就回到最有把握的那一步重做，而不是硬改答案。

05　獨立練習三題

題目	答案	想觀察什麼
IR 判官能團	兩張圖分辨羧酸與酮	看有無提到寬羥基
質譜讀數	讀分子離子並算失去的基團	看差值是否對應甲基
NMR 推片段	由三組峰與積分講出氫的環境	看有無用積分比

06　學生常見錯誤與糾正句

錯誤	學生通常這樣寫	導師這樣說
見最高峰當分子量	把基峰當成分子離子	「最高唔等於最右，分子離子係質荷比最大嗰個，你要睇位置唔係睇高度。」
IR 逐個峰命名	把指紋區每個谷都當官能團	「指紋區用嚟比對兩張圖係唔係同一樣嘢，唔係用嚟逐個改名，你先找羰基同羥基。」
NMR 只數峰	答「有三組峰」就停手	「三組峰只講有幾種環境，氫嘅數目呢？積分同分裂你睇咗未？」
同位素雙峰漏認	忽略 3 比 1 雙峰	「兩個峰相差 2 個質量單位又成對出現，氯定溴？呢個係白送嘅分數。」

07　家課建議（直接指到練習卷題號）

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本章重做　練習區第 2、4、6 題：IR 判讀＋質譜計算＋NMR 推片段

08　離場檢查（最後 5 分鐘）

題目	答案	判定
三張圖分工	IR 官能團、質譜分子量、NMR 氫環境	講亂＝回到第一幕
質譜兩步	最大質荷比讀分子量、M+1 估碳數	把基峰當分子量＝重講第二幕
NMR 三步	數峰、積分、化學位移	只數峰＝回到第三幕

09　導師常問

要不要教碳十三核磁共振？

DSE 以氫核磁共振為主，碳譜只需知道它用來數不同環境的碳，不必深入解析。

分裂規律要背到幾重峰？

記 n 加 1 就夠，考試多見單峰、雙峰、三重峰與四重峰，複雜耦合不在範圍內。

IR 數值要背幾多個？

只背羰基約 1700、羥基 2500 至 3500、碳氫 2850 至 3300 三個區間，其餘靠圖比對。

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