问题 问答题

如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HCFClBr
含量较多的同位互的质量数1121935,3779,81

答案

(1)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

   qU=

1
2
mv2  ①

射入磁场后,在洛仑兹力作用下做圆周运动,由牛顿定律可得

    qvB=m

v2
B

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

m=

gB2d2
8U
            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  

答:

(1)离子分子质量为:m=

gB2d2
8U

(2)化合物结构简式为:CH3CH2F

(3)结构简式分别为:CH3CH235Cl          CH3CH237Cl

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