化学竞赛辅导专题--核化学
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专题一：核化学
【知识储备】
一、放射性衰变α衰变
核电荷数减少2意味着子核在元素周期表中的位置左移2格, 叫作α衰变的位移定则。β衰变
β衰变的位移定则是，子核在元素周期表中的位置右移1格。γ衰变 + γ（高能电子波）
二、 核化学方程式
书写核化学方程式的规则：(a) 方程式两端的质量数之和相等；(b) 方程式两端的原子序数之和相等。
三、放射性碳-14纪年
例、埃及一法老古墓发掘出来的木质遗物样品中, 放射性碳-14的比活度为432 Bq•g-1 [即 s-1•(gC)-1], 而地球上活体植物组织相应的比活度则为756 Bq•g-1，试计算该古墓建造的年代。
衰变反应是: 根据一级反应的速率方程和半衰期公式: lnct( )= -kt ＋ lnc0( ) ， t1/2 = 0.693/k 得： k = 0.693/t1/2 = 0.693/5730 a = 1.21×10-4 a-1
t = ln[756 Bq•g-1/432 Bq•g-1]/(1.21×10-4 a-1) = 4630 a即该古墓大约是公元前2625年建造的。 四、核能
1、核裂变 (nuclear fission)是大核分裂为小核的过程. 普通的核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。
2、核聚变(nuclear fusion)由两个或多个轻核聚合形成较重核的过程。
五、人工核反应
1919年卢瑟夫实现了第一个核嬗变反应
通式为: 式中X为靶核，a为入射粒子，Y为产物核，b为出射粒子，通常简写为A1X(a,b)A3Y。 【练习】
．最近有人用高能26Mg核轰击 Cm核，发生核合成反应，得到新元素X。研究者将X与氧气一起加热，检出了气态分子XO4，使X成为研究了化学性质的最重元素。已知的X同位素如下表所示，上述核反应得到的核素是其中之一，该核素的衰变性质保证了其化学性质实验获得成功。
质量数 半衰期 衰变方式
263 1s 释放α粒子
264 0.00008s 释放α粒子；或自发裂变
265 0.0018s 释放α粒子；或自发裂变
266 不详 不详
267 0.033s 释放α粒子；或自发裂变
268 不详 不详
269 9.3s 释放α粒子
（1）X的元素符号是 。
（2）用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数，写出合成X的核反应方程式（方程式涉及的其他符号请按常规书写）。
．β衰变为核素的一种基本类型，主要是：
n→ P＋ e＋ v（ v代表中微子）
（1）元素 A经三次β衰变成元素B的一种核素，试写出衰变的反应式。
（2）在衰变过程中有一元素能以＋4价离子存在于水溶液中，且具有强氧化性，还原产物为＋3价离子。其＋4价离子的硝酸盐和硝酸铵可按1︰2形成一种复盐，它常作为分析中的一种基准物质，写出该复盐的化学式。
（3）该复盐常用来测定某样品中Fe2＋的含量，请写出滴定反应的化学方程式。．（1）1941年Anderson用中子轰击196Hg和198Hg，实现了把廉价的金属转变为金的梦想，前者形成了稳定的197Au后者形成核发生β衰变后得到199Hg，写出以上3个反应式。
（2）某金属能形成几种氧化物，它在其中一种氧化物中的氧化态为“n”，在另一种氧化物中为“n＋5”。后者转化为前者时失36.1％（质量）的氧。确定金属种类及其氧化物。
．2004年2月2日，俄国杜布纳实验室宣布用核反应得到了两种新元素X和Y。X是用高能48Ca撞击 Am靶得到的。经过100微秒，X发生α-衰变，得到Y。然后Y连续发生4次α-衰变，转变为质量数为268的第105号元素Db的同位素。以X和Y的原子序数为新元素的代号（左上角标注该核素的质量数），写出上述合成新元素X和Y的核反应方程式。
．迄今已合成的最重元素是112号，它是用 Zn高能原子轰击 Pb的靶子，使锌核与铅核熔合而得。科学家通过该放射性元素的一系列衰变的产物确定了它的存在，总共只检出一个原子。该原子每次衰变都放出一个高能粒子，最后得到比较稳定的第100号元素镄的含153个中子的同位素。
（1）112号是第几周期第几族元素？（2）它是金属还是非金属？（3）你认为它的最高氧化态至少可以达到多少？
（4）写出合成112元素的反应式（注反应式中的核素要用诸如 H、 Pb等带上下标的符号来表示，112号元素符号未定，可用M表示）。
．放射性同位素 C被考古学家称为“碳钟”。它可以用来断定古生物体死亡至今的年代。此项研究成果获得1960年诺贝尔化学奖。
（1）宇宙射线中高能量中子碰撞空气中的氮原子后，就会形成 C，写出它的核反应方程式。
（2） C很不稳定，容易发生β衰变，其半衰期5730年。写出它发生衰变的方程。
（3） C的生成和衰变通常是平衡的，即空气中、生物活体中 C的含量是不变的。当机体死亡后，机体内的 C含量将会不断减少，若测得一具古生物遗骸中 C含量只有活体中的12.5％，则这具遗骸死亡至今应有多少年？
．放射性同位素氪（ ）气，经β衰变成铷（ ），半衰期为11年，铷最后成固态。有一容积为0.448L的密闭容器，内盛温度为0℃，压强为1atm的纯净的氪气。
（1）此容器内氪气的质量是多少？（2）写出氪（ Kr）气的β衰变方程。
（3）将此容器埋入地下22年后取出，加热到100℃，此时容器内气体的压强多大？
（24届）2009年10月合成了第117号元素，从此填满了周期表第七周期所有空格，是元素周期系发展的一个里程碑。117号元素是用249Bk轰击48Ca靶合成的，总共得到6个117号元素的原子，其中1个原子经p次α衰变得到270Db后发生裂变；5个原子则经q次α衰变得到281Rg后发生裂变。用元素周期表上的117号元素符号，写出得到117号元素的核反应方程式（在元素符号的左上角和左下角分别标出质量数和原子序数）。
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