Question

圖所示是測量帶電粒子質量的儀器工作原理示意圖，設法使某有機化合物的氣態分子導入圖中所示的容器A中，使它受到電子束轟擊，失去一個電子變成為正一價的分子離子，分子離子從狹縫S₁以很小的速度進入電壓為U的加速電場區（初速不計），加速后，再通過狹縫S₂、S₃射入磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直于磁場區的界面PQ．最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙面且平行于狹縫S₂的細線，若測得細線到狹縫S₃的距離為d．

 

　�。�1）導出分子、離子的質量m的表達式．

 

　　（2）根據分子離子的質量數M可以推測有機化合物的結構簡式，若某種含C、H和鹵素的化合物的M為48，寫出其結構簡式．

 

　�。�3）現有某種含C、H和鹵素的化合物，測得兩個M值，分別為64和66，試說明原因，并寫出它們的結構簡式．在推測有機化合物的結構時，可能用到的含量較多的同位素的質量數如下表：

元素	H	C	F	C1	Br
含量較多的同 位素的質量數	1	12	19	35，37	79，81

 

Answer 1

答案：見詳解
解析：

(1)如圖所示求分子離子的質量，以m、q表示離子的質量、電量，以v表示離子從狹縫S2射出時的速度，由功能關系可得 　　　　　　　　　　　　　　　　① 　　射入磁場后，在洛倫茲力作用下做圓周運動，由牛頓定律可得 　　　　　　　　　　　　　　　 ② 　　式中R為圓的半徑，感光片上的細黑線到S3縫的距離 d=2R　　　　　　　　　　　　　　　　�、� 　　解得　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　�、� 　　(2)CH3CH2F 　　(3)從M的數值判斷該化合物不可能含Br而只可能含Cl，又因為Cl存在兩個含量較多的同位素，即35Cl和37Cl，所以測得題設含C、H和鹵素的某有機化合物有兩個M值，其對應的分子結構簡式為CH3CH235Cl 　　M=64　CH3Cl　M=66