Question

30.下圖是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量的儀器工作原理示意圖。設(shè)法使某有機(jī)化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖中所示的容器A中，使它受到電子束轟擊，失去一個(gè)電子變成為正一價(jià)的分子離子。分子離子從狹縫s₁以很小的速度進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)區(qū)（初速不計(jì)），加速后，再通過狹縫s₂、s₃射入磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于磁場(chǎng)區(qū)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s₃的細(xì)線。若測(cè)得細(xì)線到狹縫s₃的距離為d。

　（1）導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量m的表達(dá)式。

�。�2）根據(jù)分子離子的質(zhì)量數(shù)M可以推測(cè)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。若某種含C、H和鹵素的化合物的M為48，寫出其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。

　（3）現(xiàn)有某種含C、H和鹵素的化合物，測(cè)得兩個(gè)M值，分別為64和66。試說明原因，并寫出它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。

　在推測(cè)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)時(shí)，可能用到的含量較多的同位素的質(zhì)量數(shù)如下表：

元素	H	C	F	Cl	Br
含量較多的同 位素的質(zhì)量數(shù)	1	12	19	35,37	79,81

 

Answer 1

30.

參考解答：

（1）求分子離子的質(zhì)量

以m、q表示離子的質(zhì)量、電量，以v表示離子從狹縫s₂射出時(shí)的速度，由功能關(guān)系可得

mv²＝qU                                                                         

射入磁場(chǎng)后，在洛侖茲力作用不做圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓定律可得

qvB＝m                                                                         

式中R為圓的半徑。感光片上的細(xì)黑線到s₃縫的距離

d＝2R                                                                                 

解得

m＝                                                                        

（2）CH₃CH₂F

（3）從M的數(shù)值判斷該化合物下可能含Br而只可能含Cl，又因?yàn)镃l存在兩個(gè)含量較多同位素，即³⁵Cl和³⁷Cl，所以測(cè)得題設(shè)含C、H和鹵素的某有機(jī)化合物有兩個(gè)M值，其對(duì)應(yīng)的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₃CH₂³⁵Cl　M＝64；CH₃CH₂³⁷Cl  M=66