Question

图所示是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图，设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成为正一价的分子离子，分子离子从狭缝S₁以很小的速度进入电压为U的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝S₂、S₃射入磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ．最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面且平行于狭缝S₂的细线，若测得细线到狭缝S₃的距离为d．

 

　　（1）导出分子、离子的质量m的表达式．

 

　　（2）根据分子离子的质量数M可以推测有机化合物的结构简式，若某种含C、H和卤素的化合物的M为48，写出其结构简式．

 

　　（3）现有某种含C、H和卤素的化合物，测得两个M值，分别为64和66，试说明原因，并写出它们的结构简式．在推测有机化合物的结构时，可能用到的含量较多的同位素的质量数如下表：

元素	H	C	F	C1	Br
含量较多的同 位素的质量数	1	12	19	35，37	79，81

 

Answer 1

答案：见详解
解析：

(1)如图所示求分子离子的质量，以m、q表示离子的质量、电量，以v表示离子从狭缝S2射出时的速度，由功能关系可得 　　　　　　　　　　　　　　　　① 　　射入磁场后，在洛伦兹力作用下做圆周运动，由牛顿定律可得 　　　　　　　　　　　　　　　 ② 　　式中R为圆的半径，感光片上的细黑线到S3缝的距离 d=2R　　　　　　　　　　　　　　　　　③ 　　解得　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　④ 　　(2)CH3CH2F 　　(3)从M的数值判断该化合物不可能含Br而只可能含Cl，又因为Cl存在两个含量较多的同位素，即35Cl和37Cl，所以测得题设含C、H和卤素的某有机化合物有两个M值，其对应的分子结构简式为CH3CH235Cl 　　M=64　CH3Cl　M=66