Question

下圖是測量帶電粒子質量的儀器工作原理示意圖。設法是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，形成垂直于紙面而且平行于狹縫s₃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可用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	Cl	Br
含量較多的同 位素的質量數	1	12	19	35，37	79，81

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　

 

Answer 1

答案：
解析：

（1）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，在洛侖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                                ③ 解得                           ④ （2）CH3CH2F （3）從M的數值判斷該化合物不可能含Br而只可能含CI，又因為Cl存在兩個含量較多同位素，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；CH3CH237Cl  M＝66