核化学与放射化学基础试卷及答案2套

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1、第 17 页 共 17 页 核化学与放射化学基础 试卷1 一、 简答（15分）1、 举例说明化学纯度、放射性纯度、放射化学纯度答：化学纯度：指处于特定化学状态的某物质的重量占产品总重量的百分数。放射性纯度：指某放射性核素的放射性活度占样品总放射性活度的百分数。放射化学纯度：在样品总放射性活度中，处于特定化学状态的某核素的放射性活度所占的百分数。举例略（只要所举例子正确均可得分，没有举例扣一半分数）2、 举例说明元素、核素、同位素、同质异能素答：元素：原子序数相同的同一类原子。核素：具有一定的原子序数、原子质量数和核能态的原子。同位素：原子序数相同，质量数不同的核素。同质异能素：原子序数和质量数

2、相同而核能态不同的核素。举例略（只要所举例子正确均可得分，没有距离扣一半分数）3、 什么是半衰期、半交换期、半致死量、半厚度？分别写出适当的数学表达式答：半衰期：指某放射性核素衰变到原来一半时的时间。 T1/2=Ln2/半交换期：同位素交换反应的交换量达到平衡时的一半时所需要的时间。 t 1/2=ln2/2k (一级反应，k为速率常数) t1/2= abln2/(a+b)R (通式，R为反应速率)半致死量：使受试验群体中半数死亡的最低辐射剂量。S/S0=e-D S/S0=50%时，D1/2=ln2/半厚度： 射线与物质相互作用时，使射线强度降低到原来一半所需的物质厚度。 d 1/2= ln2/

3、 （为线性吸收系数，当用其它吸收系数表示时，略有不同）注意：本体如只有文字表述，没有数学表达式，视情况扣分。4、 什么是标记化合物？制备标记化合物时应注意哪些问题？答：标记化合物是指化合物分子中一个或多个原子或基团被易辨认的原子或基团所取代后的产物；制备时应注意：示踪原子应标记在稳定的位置上；示踪原子应标记在合适的位置上；选择合适的示踪原子进行标记；对于放射性示踪原子应考虑衰变类型、能量、半衰期和辐射损伤等。5、 何谓理想同位素交换反应？它有何特点？答：理想同位素交换反应：指不考虑同位素效应的同位素交换反应。特点：平衡常数kp=1，正、逆反应速率常数相等；同位素交换无热效应，QT=0；正、逆反

4、应的活化能相等；同位素交换反应的平衡常数与温度无关；同位素交换反应不伴随浓度（不含同位素浓度）的变化。二、 配平下列核反应方程式（10分）(1)147N+10n( 136C ) +21H(2)22789Ac42He +( 22387Fr )(3)( 63Li ) +21H242He(4)9642Mo +42He10042Tc + ( 01e )(5)21082Pb01e +( 21081Tl )(6)5626Fe + 21H( 5627Co ) +210n(7)94Be +11H( 84Be ) +21H(8)2713Al +( 10n )2512Mg +31H(9)23892U +42He(

5、 24194Pu ) + 10n(10)( 11148Cd ) +10n11248Cd + 三、 把1cm3的溶液输入人的血液，此溶液中含有放射性Io=2000/秒的24Na，过5小时后取出1cm3的血液，其放射性为I=16分-1。设24Na的半衰期为15小时，试确定人体中血液的体积。（10分）解： 5小时衰变后活度： 人体稀释后 （1min=60s） 四、 在一个洞穴中从灰中找到的木炭，每分钟每克给出14C8.6计数。计算木炭的年龄。已知从一株活树的外部得来的木材，给出的计数是每100秒25.5，14C的半衰期为5740年。（10分）解法一： 解法二： 残存至今的分数为 五、 用慢中子照射碘

6、化氢时发生12758I(n,)12858I反应,放出4.8兆电子伏的光子.已知H-I键的键能为300千焦/摩尔.请由下列数据计算消耗于破坏化学键断裂的反冲能,并由此解释使键断裂的原因.（15分）表6-3 化学键能与消耗与破坏化学键的反冲能靶子核 素光子能量(MeV)卤化氢卤代乙烷键能(eV)消耗于破坏化学键的能量(eV)键能(eV)消耗于破坏化学键的能量(eV)37Cl81Br127I6.25.14.84.43.73.014.52.20.83.12.62.02354518解：反冲能 EM= P54(4-6) 由Ee= P59(4-23) 分子激发能Ee=0.75eV而键能300KJ/mol=3

7、.1eV0.75eV因此，单从反冲能看，不能使键断裂。那么，化学键断裂的原因只能是内转换电子造成的俄歇效应。 注意：此题如没有回答出俄歇效应，扣5分。六、1、已知a粒子、热中子和g射线的RBE值分别为10、2.5和1。试分别以西佛特和雷姆表示0.6戈瑞剂量的（a）a射线、（b）热中子、（c）g射线的生物剂量当量。答：a、a射线 H=RBED =100.6 (Sv) = 6.0100 = 600 (rem)b、热中子 H=RBED =2.50.6 (Sv) = 1.5100 = 150 (rem)c、g射线 H=RBED =10.6 (Sv) = 0.6100 = 60 (rem)2、对于1兆电

8、子伏的射线来说，电子吸收系数为0.211靶/电子。试分别求(a)水；（b）乙醇；（c）甲醇 的分子、质量及线性吸收系数。已知它们的密度分别为（a）1.000；（b）0.789；（c）0.793（15分）解：分子吸收系数： 质量吸收数： ()=5.48610-24cm2/g()=3.79810-24=0.0714cm2/g线性吸收系数： 0.07061.000=0.0706cm-1 0.07180.789=0.0567cm-1 0.07140.793=0.0566cm-1注意：此题第一小题5分，第二小题10分。七、用探测仪器测量某放射性物质的放射性活度，测得结果如下: 时间(秒) 计数率(秒-1

9、)0 200 1000 182 2000 162 3000144 4000 133 试求该放射性物质的半衰期。（10分）解： 又则计算得 t1000200030004000(秒)7350657963306796 平均=6764秒=1.9小时注意：此题只要答案正确，不管以什么单位（小时，分，秒）表示都可得分。（装 订 线 内 不 要 答 题）八、什么是门槛剂量？下表中细胞残存数据符合单击多靶模型的细胞残存曲线S/S0 = 1- (1 - e-D)n，试由表中数据计算该条件下的门槛剂量。（15分）Dose (Gy)Surviving Fraction0.100.9930.250.9330.500.

10、7291.000.3292.000.04583.000.005784.000.00071答：当S/S0=1时所对应的辐射剂量即为门槛剂量，用Dq表示。 当D很大时， S/S0 = 1- (1 - e-D)n= n e-Dq=1 则：Dq=ln(n)/解： 当D很大时， S/S0 = 1- (1 - e-D)n= n e-D D=3 时， S/S0 = 1- (1 - e-D)n= n e-D= 0.00578 （1） D=4 时， S/S0 = 1- (1 - e-D)n= n e-D= 0.00071 （2） 解（1）（2）两式，得 = 2.1 所以 D0 = 1/ 0.5 (Gy) n =

11、 3.15 则：Dq=ln(n)/ =ln3.15/2.1=0.55 (Gy)即 在此条件下的门槛剂量为0.55Gy 核化学与放射化学基础 试卷2三、 简答1、 化学纯度、放射性纯度、放射化学纯度答：化学纯度：指处于特定化学状态的某物质的重量占产品总重量的百分数。放射性纯度：指某放射性核素的放射性活度占样品总放射性活度的百分数。放射化学纯度：在样品总放射性活度中，处于特定化学状态的某核素的放射性活度所占的百分数。2、 元素、核素、同位素、同质异能素答：元素：原子序数相同的同一类原子。核素：具有一定的原子序数、原子质量数和核能态的原子。同位素：原子序数相同，质量数不同的核素。同质异能素：原子序数

12、和质量数相同而核能态不同的核素。3、 半衰期、半交换期、半致死量、半厚度答：半衰期：指某放射性核素衰变到原来一半时的时间。半交换期：反应的交换量达到平衡时的一半的时间。半致死量：使受试验群体中半数死亡的最低辐射剂量。半厚度： 射线与物质相互作用时，使射线强度降低到原来一半所需的物质厚度。4、 什么是标记化合物？制备标记化合物时应注意哪些问题？答：标记化合物是指化合物分子中一个或多个原子或基团被易辨认的原子或基团所取代后的产物；制备时应注意：示踪原子应标记在稳定的位置上；示踪原子应标记在合适的位置上；选择合适的示踪原子进行标记；对于放射性示踪原子应考虑衰变类型、能量、半衰期和辐射损伤等。5、 何

13、谓理想同位素交换反应？它有何特点？答：理想同位素交换反应：指不考虑同位素效应的同位素交换反应。特点：平衡常数kp=1，正、逆反应速率常数相等；同位素交换无热效应，QT=0；正、逆反应的活化能相等；同位素交换反应的平衡常数与温度无关；同位素交换反应不伴随浓度（不含同位素浓度）的变化。二、用慢中子照射碘化氢时发生12758I(n,)12858I反应,放出4.8兆电子伏的光子.已知H-I键的键能为300千焦/摩尔.试计算消耗于破坏化学键断裂的反冲能,并由此判断能否使键断裂.表6-3 化学键能与消耗与破坏化学键的反冲能靶子核 素光子能量(MeV)卤化氢卤代乙烷键能(Ev)消耗于破坏化学键的能量(Ev)

14、键能(Ev)消耗于破坏化学键的能量(Ev)37Cl81Br127I6.25.14.84.43.73.014.52.20.83.12.62.02354518解：反冲能 EM= P54(4-6) 由Ee= P59(4-23) 分子激发能Ee=0.75eV而键能300KJ/mol=3.1eV0.75eV不能使键断裂1J=尔格（装 订 线 内 不 要 答 题）六、 把1cm3的溶液输入人的血液，此溶液中含有放射性Io=2000/秒的24Na，过5小时后取出1cm3的血液，其放射性为I=16分-1。设24Na的半衰期为15小时，试确定人体中血液的体积。解： 5小时衰变后活度： 人体稀释后 （1min=6

15、0s） 七、 在一个洞穴中从灰中找到的木炭，每分钟每克给出14C8.6计数。计算木炭的年龄。已知从一株活树的外部得来的木材，给出的计数是每100秒25.5，14C的半衰期为5740年。解法一： 解法二： 残存至今的分数为 八、 配平下列核反应方程式(1)147N+10n( 136C ) +21H(2)22789Ac42He +( 22387Fr )(3)( 63Li ) +21H242He(4)9642Mo +42He10043Tc + ( 01e )(5)21082Pb01e +( 21081Tl )(6)5626Fe + 21H( 5627Co ) +210n(7)94Be +11H( 8

16、4Be ) +21H(8)2713Al +( 10n )2512Mg +31H(9)23892U +42He( 24194Pu ) + 10n(10)( 11148Cd ) +10n11248Cd +六、 今分析某混合物中的青霉素含量。为此在混合物中加入10.0毫克放射性比活度0.405微居里毫克-1的标记青霉素。经分离得到0.35毫克纯青霉素晶体，测得其放射性比活度降为0.035微居里毫克-1。试问该混合物中含多少毫克青霉素？解设：混合物中游Wmg青霉素 则 =0.035 的W=106mg七、1、已知a粒子、热中子和g射线的RBE值分别为10、2.5和1。试分别以西佛特和雷姆表示0.6戈瑞剂

17、量的（a）a射线、（b）热中子、（c）g射线的生物剂量当量。a、a射线 H=RBED =100.6 (Sv) = 6.0100 = 600 (rem)b、热中子 H=RBED =2.50.6 (Sv) = 1.5100 = 150 (rem)c、g射线 H=RBED =10.6 (Sv) = 0.6100 = 60 (rem)2、对于1兆电子伏的射线来说，电子吸收系数为0.211靶/电子。试分别求(a)水；（b）乙醇；（c）甲醇 的分子、质量及线性吸收系数。已知它们的密度分别为（a）1.000；（b）0.789；（c）0.793解：分子吸收系数： 质量吸收数： ()=5.48610-24cm2

18、/g()=3.79810-24=0.0714cm2/g线性吸收系数： 0.07061.000=0.0706cm-1 0.07180.789=0.0567cm-1 0.07140.793=0.0566cm-1八、下表中细胞残存数据符合单击多靶模型的细胞残存曲线S/S0 = 1- (1 - e-D)n，试求出外推数n与D0的值；写出符合这些数据的数学式并进行验证。Dose (Gy)Surviving Fraction0.100.9930.250.9330.500.7291.000.3292.000.04583.000.005784.000.00071解： 当D很大时， S/S0 = 1- (1 -

19、 e-D)n= n e-D D=3 时， S/S0 = 1- (1 - e-D)n= n e-D= 0.00578 （1） D=4 时， S/S0 = 1- (1 - e-D)n= n e-D= 0.00071 （2） 解（1）（2）两式，得 = 2.1 所以 D0 = 1/ 0.5 (Gy) n = 3.15 所以，数学表达式为 S/S0 = 1- (1 - e-2.1D)3.15将表中数据代入所得表达式进行验证。（略）九、用探测仪器测量某放射性物质的放射性活度，测得结果如下: 时间(秒) 计数率(秒-1)1 200 1000 182 2000 162 3000144 4000 133 试求

20、该放射性物质的半衰期。解： 又则计算得 t1000200030004000(秒)7350657963306796 平均=6764秒=1.9小时十、溶液中某放射性元素在硅胶上的吸附作用从Freundlich公式(吸附量用毫摩尔克-1，浓度用毫摩尔分米-3表示)式中k=0.15,n=3.把10克硅胶加入100毫升该放射性元素的浓度分别为0.0100.0200.0500.100M的溶液中，试求吸附达平衡后该元素已被吸附的百分数。解： Frenndlish公式： ; n为经验常数 设起始浓度为 C0 M 则吸附前溶液中含该元素100 C0 mmol; 该元素被吸附的百分数为% 得%=97%同理：对0.020M的溶液：得%=91%对0.050M的溶液： %=72%对0.100M的溶液： %=54%答案参见我的新浪博客：