化學(xué)競(jìng)賽講座第九講核

我愛(ài)奧賽網(wǎng)第二屆化學(xué)奧賽網(wǎng)絡(luò)夏令營(yíng)主講楊德生（A2u）F3畫(huà)＋出2XAe的F2結(jié)＋構(gòu)5F。2

[Xe2F11][AuF6]；課外作業(yè)：1．將AuF3和XeF2同F(xiàn)2一起加熱到4000C，幾小時(shí)后只生成了一種化合物A。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，A是一種共價(jià)型離子化合物，其陰離子基本上呈八面體結(jié)構(gòu)，陽(yáng)離子的結(jié)構(gòu)可看作是兩個(gè)八面體以一個(gè)氟原子橋聯(lián)在一起，且兩個(gè)八面體中各有一個(gè)氙原子同陰離子中的氟原子相連。（1）試寫(xiě)出A的分子式，寫(xiě)出生成A的化學(xué)反應(yīng)方程式。[Xe2F11][AuF6]XeFFFFFFXeFFFFFAuFFFFFF4000

C

fi2．在N2氣氛中，在110℃時(shí)，將A與CsF反應(yīng)，可以得到化合物B和C。已知A的陰離子在反應(yīng)前后沒(méi)有發(fā)生鍵的斷裂，B是一種具有八面體的二元化合物。（1）寫(xiě)出B和C的分子式。B：XeF6；

C：Cs[AuF6]；（2）寫(xiě)出生成B和C的化學(xué)反應(yīng)方程式。[Xe2F11][AuF6]＋CsF1100

C

fi

2XeF

＋Cs[AuF

]6

6第九講核化學(xué)我愛(ài)奧賽網(wǎng)第二屆化學(xué)奧賽網(wǎng)絡(luò)夏令營(yíng)初賽基本要求沒(méi)有明確的條文對(duì)該知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行描述[大綱解讀]1、（2005年全國(guó)初賽第1題）

2004年2月2日，俄國(guó)杜布納實(shí)驗(yàn)室48[考題回顧]243

Am宣布用核反應(yīng)得到了兩種新元素X和Y。X是用高能Ca撞擊95靶得到的。經(jīng)過(guò)100微秒，X發(fā)生α-衰變，得到Y(jié)。然后Y連續(xù)發(fā)生4次α-衰變，轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量數(shù)為268的第105號(hào)元素Db的同位素。以X和Y的原子序數(shù)為新元素的代號(hào)（左上角標(biāo)注該核素的質(zhì)量數(shù)），寫(xiě)出上述合成新元素X和Y的核反應(yīng)方程式。288

10Ca

=

115+3

n288115

=

284113

+

4He243954820Am

+Cm248262、(2002年全國(guó)初賽第3題)

最近有人用高能

Mg核轟擊

96核，發(fā)生核合成反應(yīng)，得到新元素X。研究者將X與氧氣一起加熱，檢出了氣態(tài)分子X(jué)O4

,使X成為研究了化學(xué)性質(zhì)的最重元素。已知的

X同位素如下表所示，上述核反應(yīng)得到的核素是其中之一，該核素的衰變性質(zhì)保證了其化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)獲得成功。質(zhì)量數(shù)半衰期衰變方式2631

s釋放a粒子2640.00008

s釋放a粒子;或自發(fā)裂變2650.0018

s釋放a粒子;或自發(fā)裂變266不詳不詳2670.033

s釋放a粒子;或自發(fā)裂變268不詳不詳2699.3

s釋放a粒子1296Hs269108no26

Mg

＋248

Cm

＝＋

5X的元素符號(hào)是

Hs

。用元素符號(hào)并在左上角和左下角分別標(biāo)注其質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)，寫(xiě)出合成X的核反應(yīng)方程式（方程式涉及的其他符號(hào)請(qǐng)按常規(guī)書(shū)寫(xiě)）1知識(shí)精講一、核反應(yīng)的有關(guān)概念二、核反應(yīng)的分類(lèi)三、核能的釋放四、放射性的應(yīng)用一、核反應(yīng)的有關(guān)概念放射性：從原子核自發(fā)地放射出射線的性質(zhì)。放射性同位素：具有放射性的同位素核衰變：原子核自發(fā)地發(fā)生核結(jié)構(gòu)的改變（或稱(chēng)放射性衰變）核反應(yīng)：原子核由外因而引起核結(jié)構(gòu)的變化注意：寫(xiě)核反應(yīng)式時(shí)，兩邊的質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)應(yīng)該平衡二、核反應(yīng)的分類(lèi)核反應(yīng)分為四種類(lèi)型：放射性衰變粒子轟擊原子核核裂變核聚變放射性衰變天然放射性是指不穩(wěn)定原子核自發(fā)放出α、β、γ射線的現(xiàn)象。三種：（1）α衰變（2）β衰變（3）γ衰變?nèi)斯し派湫院怂剡€有其它衰變方式，如正電子β衰變、電子俘獲等。放射性同位素的衰變是隨機(jī)自發(fā)的單體核反應(yīng)。常見(jiàn)的有a,b,g三種：三種粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)（1）

a衰變4ZfiA-4Z-2

2核+He(a

)A

核ZZ-2A

核

a

fi

A-4

核104263Sg106a

fi

259

Rfa衰變：或記為：如b-：如：-fi核+bAZ+1A

核Zb-fi-N

+14714

C

β6(e-

)（2）

b-衰變（3）g

衰變g射線：由小波長(zhǎng)很短的電磁輻射（高能量的光子）組成，常伴隨著a粒子和b

粒子射出，表示能量損失，剩下的核將更加穩(wěn)定，不改變核的原子序數(shù)，也不改變質(zhì)量數(shù)，通常核反應(yīng)式中不表示出g

射線。（四）正電子正電子與電子的質(zhì)量相同但符號(hào)相反用01e或表示例:

116C5B+

1e11

0b+：如：fi

A

核+b

+Z-1A

核Z(e+

)++fi

0

+

b18818

F

β9b+（五）電子俘獲從核外電子層俘獲一個(gè)電子例:

74Be+0-1e3Li7電子俘獲(EC)：A

核ZZ-1A

核+

e-

fi三、核能的釋放1、核裂變能裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)2、核聚變能聚變反應(yīng)：提供太陽(yáng)能的聚變反應(yīng)（1938年貝特循環(huán)）：fi

2

H

+β+

+nfi

3

He

+gfi

4

He

+21

H1

H+1H2

H+1H3

He+3He

·2+

·2+

，總的效果是：41

H

fi

4

He

+

2b

+

+

2g

+

2n

+

26.7MeV（太陽(yáng)能的來(lái)源，維持太陽(yáng)不坍縮）3、人工核反應(yīng)人工核反應(yīng)是指用中子或其它原子核轟擊靶核時(shí)發(fā)生核反應(yīng)而產(chǎn)生新原子核。這種原子核由外因而引起核結(jié)構(gòu)的變化，叫做人工核反應(yīng)。例如，以α粒子轟擊Al得到下述核反應(yīng)當(dāng)α粒子停止轟擊后，產(chǎn)生的磷同位素是個(gè)放射性的核，它仍可繼續(xù)衰變。這種核反應(yīng)的特點(diǎn)是用人工方法產(chǎn)生放射性的核。放射性核繼續(xù)衰變，這稱(chēng)為人工放射性。現(xiàn)已知的一千多種放射性同位素中，絕大部分是人工產(chǎn)生的。如用人工核反應(yīng)產(chǎn)生的原子核是自然界中所沒(méi)有的，這個(gè)新元素稱(chēng)為人造同位素。如子核時(shí)，發(fā)生各種人工核反應(yīng)，按轟擊粒子的種類(lèi)，轟擊反應(yīng)類(lèi)型舉例：轟擊反應(yīng)類(lèi)型舉例(1)以α粒子為轟擊粒子，放出中子的核反應(yīng)，稱(chēng)為α-n反應(yīng)（α轟擊粒子，n產(chǎn)物粒子或射線）。如(2)以α粒子為轟擊粒子，放出質(zhì)子的核反應(yīng)，稱(chēng)為α-p反應(yīng)。如(3)以α粒子為轟擊粒子，放射出重氫的核反應(yīng)，稱(chēng)為α-D反應(yīng)。如四、放射性的應(yīng)用放射性核素的射線具有高能量，當(dāng)射線與物質(zhì)相互作用時(shí)，物質(zhì)受到激發(fā)，可以引發(fā)本來(lái)不發(fā)生的化學(xué)或生物過(guò)程，促進(jìn)或抑制化學(xué)或生物過(guò)程的變化。在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生、科學(xué)技術(shù)以及人類(lèi)日常生活中利用放射性的實(shí)例很多。近年來(lái)出現(xiàn)一門(mén)新學(xué)科——輻射化學(xué)，專(zhuān)門(mén)研究物質(zhì)因受高能電離射線的影響而產(chǎn)生的化學(xué)效應(yīng)，如輻射聚合、輻射接枝、輻射催化、輻射合成等。1、新元素的合成粒子轟擊是指某原子核受高速粒子如氦核（α）、質(zhì)子（P）、中子（n）、氘核（D）、氚核（T）等的轟擊，變成另一種原子核，同時(shí)放出另一種粒子的核反應(yīng)。利用這類(lèi)核反應(yīng)可人工獲得超鈾元素。已合成了從104號(hào)以后的超鈾元素，現(xiàn)在有關(guān)于合成114、116和118號(hào)元素的報(bào)道，但獲得的原子數(shù)極少，壽命短，難以進(jìn)行化學(xué)研究。2、核裂變和原子彈原子核被轟擊后，分裂為較輕的裂塊和較重的裂塊，同時(shí)放出中子的過(guò)程，稱(chēng)為核裂變。急劇裂變反應(yīng)會(huì)引起爆炸，從而可制原子彈。3、核聚變和氫彈一些質(zhì)量很輕的化學(xué)元素（主要是氫的核素氘和氚）的原子核，在高溫（億度以上）下可以聚合為較重的元素，同時(shí)放出大量的能量，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)核聚變。1、1941年Anderson用中子轟擊196Hg和198Hg，實(shí)現(xiàn)了把廉價(jià)的金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸬膲?mèng)想，前者形成了穩(wěn)定的197Au,后者形成的核發(fā)生β衰變后,得到199Hg，寫(xiě)出以上3個(gè)反應(yīng)式。Hg＋1988010

n→199790Au＋

+1e19979199800-1Au→Hg＋e196800Hg＋n→ Au＋

+1

e1019779課堂練習(xí)（2）寫(xiě)出氪（ ）氣的β衰變方程。Kr85362、放射性同位素氪（85

Kr）氣，經(jīng)β衰變成銣（

），36Rb8537半衰期為11年，銣最后成固態(tài)。有一容積為0.448L的密閉容器，內(nèi)盛溫度為0℃，壓強(qiáng)為1atm的純凈的氪氣。（1）此容器內(nèi)氪氣的質(zhì)量是多少？0.02×85=1.7ge（3）將此容器埋入地下22年后取出，將氣體加熱到100℃，此時(shí)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)多大？22年為2個(gè)半衰期，剩余氖氣為原來(lái)的1/4，忽略掉固態(tài)銣的體積，以氖氣為研究對(duì)象：p2＝0.34atm3685Kr

→

85

Rb

＋370-1衰變的反應(yīng)式。（2）在衰變過(guò)程中有一元素能以＋4價(jià)離子存在于水溶液中，且具有強(qiáng)氧化性，還原產(chǎn)物為＋3價(jià)離子。其＋4價(jià)離子的硝

酸鹽和硝酸銨可按1︰2形成一種復(fù)鹽，它常作為分析中的一

種基準(zhǔn)物質(zhì)，寫(xiě)出該復(fù)鹽的化學(xué)式。（3）該復(fù)鹽常用來(lái)測(cè)定某樣品中Fe2＋的含量，請(qǐng)寫(xiě)出滴定反應(yīng)的化學(xué)方程式。1