单选题
下面四种气体中不吸收红外光谱的是
A
CO2
B
HC
C
CH4
D
N2
答案解析
正确答案:D
解析:
红外光谱产生的根本条件是分子在振动或转动过程中,其**偶极矩必须发生变化**。只有当分子的电荷分布不对称,且在运动过程中导致正负电荷中心距离改变时才能吸收红外光。
我们来逐一分析选项中的气体:
* **A. $\text{CO}_2$(二氧化碳)**:虽然 $\text{CO}_2$ 是线性对称分子,基态下无永久偶极矩,但在其不对称伸缩振动和弯曲振动模式下,正负电荷中心会发生相对位移,产生瞬时偶极矩变化,因此它是典型的红外活性气体也是主要的温室气体。
* **B. HC(通常指碳氢化合物/烃类)**:这类物质含有 C-H 键等极性键或具有不对称结构,振动时偶极矩会发生显著变化,强烈吸收红外光谱。
* **C. $\text{CH}_4$(甲烷)**:甲烷分子呈正四面体结构,虽然高度对称,但其简并振动模式会导致偶极矩变化,因此也能吸收红外辐射。
* **D. $\text{N}_2$(氮气)**:氮气是由两个相同的氮原子通过三键结合而成的双原子分子(同核双原子分子)。由于两个原子电负性相同,电子云分布完全对称,无论分子如何振动或转动,其偶极矩始终为零且不发生变化。因此,$\text{N}_2$ 不具备红外活性,不吸收红外光谱。同理,$\text{O}_2$、$\text{H}_2$ 等同核双原子分子也不吸收红外光。
综上所述,不吸收红外光谱的是氮气。
答案:**D**
相关知识点:
N2不吸收红外光谱其他吸收
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