单选题
67.水分子有()个红外谱带,波数最高的谱带对应于()振动。
A
2,不对称伸缩
B
4,弯曲
C
3,不对称伸缩
D
2,对称伸缩
答案解析
正确答案:C
解析:
### 题目解析
本题主要考查水分子红外谱带的数量以及波数最高的谱带对应的振动类型,下面我们分别从这两个方面进行分析。
#### 1. 水分子红外谱带的数量
红外光谱是由于分子振动能级的跃迁而产生的。对于水分子($H_2O$),它是一个非线性分子。根据分子振动自由度的计算公式,非线性分子的振动自由度$F = 3N - 6$(其中$N$是分子中原子的数目)。水分子中$N = 3$,则其振动自由度$F=3\times3 - 6=3$。这$3$个振动自由度分别对应着$3$种不同的振动模式,在红外光谱中就会表现出$3$个红外谱带。所以水分子有$3$个红外谱带,这样就可以排除选项A和D,因为它们中水分子红外谱带数量分别为$2$个和$2$个,不符合实际情况。
#### 2. 波数最高的谱带对应的振动类型
水分子有三种振动模式:对称伸缩振动、不对称伸缩振动和弯曲振动。
- **伸缩振动**:是指原子沿化学键方向做伸缩运动。不对称伸缩振动中,两个氢原子一个远离氧原子,一个靠近氧原子,这种振动使得分子的偶极矩变化较大。
- **弯曲振动**:是指原子在垂直于化学键的方向上做弯曲运动,其偶极矩变化相对较小。
在红外光谱中,波数与振动能级的能量有关,而振动能级的能量又与分子振动时偶极矩的变化大小相关。偶极矩变化越大,振动能级的能量越高,对应的红外波数也就越高。不对称伸缩振动时分子偶极矩变化比弯曲振动大,也比对称伸缩振动(两个氢原子同时远离或同时靠近氧原子,偶极矩变化相对不对称伸缩振动小)大,所以不对称伸缩振动对应的波数最高。因此波数最高的谱带对应于不对称伸缩振动,选项B错误,选项C正确。
综上,答案是C。
相关知识点:
水分子红外谱带,3个且不对称伸缩波数高
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