3．请以水分子为例，说明红外吸收光谱产生的两个基本条件。

本题考查红外吸收光谱产生的基本条件以及以水分子为例的具体分析。解题思路是先明确红外吸收光谱产生的两个基本条件，再结合水分子的结构特点，分析其振动形式以及偶极矩情况，进而说明满足这两个条件的具体表现。

1. 明确红外吸收光谱产生的两个基本条件

• 条件一：分子振动时必须伴随偶极矩的变化。只有当分子在振动过程中偶极矩发生改变，才能与红外外光的交变电场相互作用，从而吸收红外光的能量。
• 条件二：红外光的频率与分子振动的频率相等。当红外光的频率与分子某一振动形式的频率相匹配时，分子才能吸收该频率的红外光，从低振动能级跃迁到高振动能级。

2. 分析水分子的结构和振动形式

• 水分子是由三个原子组成的非线性分子。根据分子振动自由度的计算公式$f = 3n - 6$（其中$n$为分子中的原子数），对于水分子$n = 3$，则其振动自由度$f=3\times3 - 6 = 3$，即水分子有$3$种振动形式。

3. 分析水分子振动时偶极矩的情况

• 水分子的结构是\O - H 键呈$V$形分布，由于氧原子的电负性大于氢原子，使得水分子具有一定的极性。在其$3$种振动形式中，每一种振动形式都会导致分子的电荷分布发生变化，从而使偶极矩发生改变，即每一种振动形式的偶极矩都不为零，满足红外吸收光谱产生的第一个条件。

4. 说明红外光吸收情况

• 当照射水分子的红外光的频率正好等于这$3$种振动的频率时，水分子就会吸收相应频率的红外光，从低振动能级跃迁到高振动能级。在红外光谱图上，就会出现与这$3$种振动形式相对应的$3$个吸收峰，满足红外吸收光谱产生的第二个条件。