中学化学竞赛试题资源库——核化学

中学化学竞赛试题资源库——核化学A组1．美国科学家将两种元素铅和氪的原子核对撞，获得了一种质子数为118、中子数为175的超重元素，该元素原子核内的中子数与核外电子数之差是A57B47C61D2932．欧洲科学家小组将62Ni和208Pb经核聚合并紧接着释放出一个中子而产生了第110号元素的一种同位素，该同位素的中子数是A161B160C159D1583．美国科学家用高速红离子轰击铅靶，获得了118号元素的原子，这种原子里的中子数比核外电子数多57，则它的质量数为A293B236C175D1184．放射性Uub的一个原子经过6次衰变（每次衰变都放出一个相同粒子）后，得到比较稳定的第100号元素镄（Fm）的含153个中子的核素。下列说法中正确的是A每次衰变都放出一个氘原子B最终得到核素的符号是153100FmCUub和Fm都是主族元素D上述Uub和Fm原子核中中子数和质子数之差相同5．2004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24395Am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的元素Db的同位素。则下列对Db的表示正确的是A268113DbB275109DbC268107DbD268105DbB组6．在核反应方程式23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋kX中AX是中子，k＝9BX是中子，k＝10CX是质子，k＝9DX是质子，k＝107．本题中用大写字母代表原子核。E经衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H。上述系列衰变可记为下式：另一系列衰变如下：EFGHPQRS已知P是F的同位素，则AQ是G的同位素，R是H的同位素BR是E的同位素，S是F的同位素CR是G的同位素，S是H的同位素DQ是E的同位素，R是F的同位素8．锕系元素钍（Th）原子可蜕变为另一元素的原子，并释放出粒子，Th23290→Z＋42，关于Z元素的下列推论正确的是AZ的硫酸盐难溶于水BZ是超铀元素，具有放射性CZ的最高价氧化物对应的水化物呈酸性DZ单质不能与水反应9．迄今为止合成的最重的元素是112号元素，它是用Zn7030高能原子轰击Pb20882的靶子，使锌核与铅核熔合而得，每生成一个112号元素的原子的同时向外释放出一个中子。下列说法错误的是A112号元素是金属元素B112号元素位于第七周期第四主族C科学家合成的112号元素的原子的中子数为166D112号元素为放射性元素阅读以下材料，完成下面题1999年4月，人类合成超重元素的努力竖立起了一个新的里程碑，美国劳仑斯－柏克莱国家实验室的领导人，核化学家KennethE.Gregorich宣布，在该实验室的88英寸回旋加速器上，研究者用高能Kr8636离子轰击Pb20882靶，氪核与铅核融合，放出1个中子，形成了一种新元素A；120微秒后，该A元素的原子核分裂出1个α－粒子，衰变成另一种新元素B；600微秒又释放出一个α－粒子，形成另一种新元素C的一种同位素。新元素C是在1998年末，俄美科学家小组用Ca4820核轰击Pu24492靶时得到的。10．人们发现新元素A、B、C的时间先后顺序为AABCBCBACBACDCAB11．人们发现的新元素A的原子序数为A112B114C116D11812．在1999年4月得到的C元素的一种同位素的原子核中中子数有A169B171C172D17513．下列有关B元素性质的说法错误的是AB元素的单质是固体BB元素是金属元素CB元素具有放射性DB元素具有类似卤素的化学性质14．最近有人用高能26Mg核轰击24896Cm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2631s释放α粒子2640.00008s释放α粒子；或自发裂变2650.0018s释放α粒子；或自发裂变266不详不详2670.033s释放α粒子；或自发裂变268不详不详2699.3s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）。15．β衰变为核素的一种基本类型，主要是：10n→11P＋01e＋00v（00v代表中微子）（1）元素14156A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。16．（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。17．2004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24393Am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。18．迄今已合成的最重元素是112号，它是用7030Zn高能原子轰击20882Pb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31H、20882Pb等带上下标的符号来表示，112号元素符号未定，可用M表示）。19．放射性同位素146C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146C，写出它的核反应方程式。（2）146C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）146C的生成和衰变通常是平衡的，即空气中、生物活体中146C的含量是不变的。当机体死亡后，机体内的146C含量将会不断减少，若测得一具古生物遗骸中146C含量只有活体中的12.5％，则这具遗骸死亡至今应有多少年？20．放射性同位素氪（Kr8536）气，经β衰变成铷（Rb8537），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（8536Kr）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？21．大气中含有12C和14C，14C的半衰期为5730年。由于宇宙线的作用，大气中14C与12C含量比基本不变。活的动植物体内的14C与12C含量比与大气的相同。当它们死后，由于14C的β衰变，14C与12C的含量不断减少。通过测量出土动植物残骸中14C和12C的含量比，可根据公式p＝2－1/5740定出动植物死亡的年代。其中t是从动植物死亡到测量时的时间间隔，单位为年，p是出土动植物残骸中现在大气中’14C和12C的含量比和现在大气中14C和12C的含量的比值。最近国际著名杂志《自然》报道了在河南省出土的世界上最早的乐器—骨头做的笛子，测得骨笛的p值在33.70和35.3％之间。（1）14C元素属第周期，第族；13C原子中有个中子，有个价电子。（2）这些骨笛大约是在年前制造的。（3）这些骨笛的制造年代属于下列中国历史的哪一个文化时期？A旧石器时代B新石器时代C青铜时代D铁器时代（4）吹奏骨笛能发声靠的是的振动。（5）骨笛是一种在顶端吹奏的竖笛。吹奏时，用手指封住笛孔，通过打开笛孔可以产生所需要的声音。声波的波长等于打开笛扎到顶端的距离的四倍。设一笛孔到顶端的距离为20厘米，求出相应的声波的频率（已知声速332m/s）。提示：0.337≈2－1.57，0.355≈2－1.50C组22．在反应堆中质量为多少的钆能够与1.00g镉减少的中子通量相同？已知钆的截面大为46kb。23．锎元素能够自发地裂变：25298Cf→14256Ba＋10642Mo＋410n。已知各单位核子的结合能分别为7.50，8.25和8.50MeV，则估算在这一裂变过程中所释放出的能量为多少？24．史蒂文·琼斯于1985年成功地在约373K实现低温核聚变，成为举世瞩目的重大新闻。低温核聚变的奥秘就在于μ原子的应用。所谓μ原子就是把核外电子换成带一个单位负电荷的μ子后的氘原子。（1）依据玻尔的经典量子论，核外负粒子（如电子或μ子）的轨道运动角动量L必须等于h/2π的整数倍。即L＝nh/2π，此处n为任意整数，h为普朗克常数。又L＝mvr（式中m、v、r分别是负粒子的质量、轨道运动线速度和轨道半径），因此，nh/2π＝mvr。如果在基态（即n＝l）的μ原子中，μ子作圆形轨道运动，平衡时其向心力由静电引力提供，请导出这种μ原子半径r与核外μ子质量m之间的关系式。（2）已知μ子的静止质量m＝1.884×10－28kg，电子的静止质量m’＝9.11×10－31kg，则μ原子的半径r是氘原子半径r’的多少分之一？为什么？（3）根据你所掌握的理论，说明为什么氘氘溶合（核聚变）要在亿度高温下才能实现？（4）为什么用μ原子就可以实现低温核聚变？25．A小题：用Pb－210测定年代。NathanThompson是到达LordHowe岛的第一批居民之一，他决定在他的花园里种植一些欧洲人喜欢的树。他播种的确切年代已经不知道了。若干年后，在靠近Nathan住宅的湖底发现有欧洲橡树和榆树的花粉的沉积。同时在湖底也沉积了很少量放射性Pb－210（半衰期＝22.3a）。假设欧洲橡树和榆树在种下的第一年就释放出花粉。1995年，一个研究小组从湖底取出一块沉积物，把沉积物切成1cm厚的薄片，检测了花粉和放射性Pb－210的存在。在测定沉积物块时发现：●欧洲橡树和榆树的花粉直到50cm的深处还存在。●在沉积块的顶部Pb－210的放射性强度为356Bq/kg，而在50cm深处则为1.40Bq/kg。（1）NathanThompson是在哪一年种下欧洲橡树和榆树的？●放射性Pb－210是U－238的子核之一。U－238存在于地壳中，但由于某些原因，一定量的Pb－210会通过降雨从大气中降落，并附着在沉积物的颗粒上在湖底积存。●U－238的衰变链为：U－238－U－234－Th－230－Ra－226－Rn－222－(Po－218－Bi－214)*－Pb－210－Pb－206（稳定）。标有*的半衰期极短；以分钟和天计。（2）试解释在衰变链的哪一步能够说明，既然U－238母核只在地壳中存在，那么，Pb－210怎么会在雨水中最后产生的呢？从下面选择一个答案。AU－238－U－234BU－234－Th－230CTh－230－Ra－226DRa－226－Rn－222B小题：医用放射性核素的分离。Ga－67可用于淋巴肉瘤的检查。它常用高能质子轰击Zn－68（＞98％）靶11h制得。Zn－68在天然锌中占18.8％，在轰击结束后过12h，用阳离子交换树脂吸附，把Zn－68和其他的核素淋洗下来，而把Ga－67留在交换柱