Question

30.下图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s₃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	Cl	Br
含量较多的同 位素的质量数	1	12	19	35,37	79,81

 

Answer 1

30.

参考解答：

（1）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

mv²＝qU                                                                         

射入磁场后，在洛仑兹力作用不做圆周运动，由牛顿定律可得

qvB＝m                                                                         

式中R为圆的半径。感光片上的细黑线到s₃缝的距离

d＝2R                                                                                 

解得

m＝                                                                        

（2）CH₃CH₂F

（3）从M的数值判断该化合物下可能含Br而只可能含Cl，又因为Cl存在两个含量较多同位素，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；CH₃CH₂³⁷Cl  M=66